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 磁石とは何か?
 そう、N極とS極を持ち、鉄などを引きつけるものである。このような力を磁力(磁性)という。では磁力(磁性)を持つものは何だろう?

 正解はほとんどの物質だ。

 鉄が磁石になるのは知られていますが、ほとんどの物質が磁性を持つことはあまり知られていない。それは、大部分のものは磁性が弱いからである。

 紙を糸などでつるし、強力な磁石(アルニコ磁石など)を近づけると引きつけられるので驚く。

 鉄以外では、ニッケル、コバルト、希土類金属は強い磁性を持ちよく磁石として使われる。逆に反磁性となるものに銅や水がある。

 強力な磁界の中ではトマトやリンゴが浮く。反磁性である水分のためだ。磁石について学ぶ。(参考HP 広島大学理科特別授業) 

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 なぜ物質には磁性があるのか?
 正解は物質をつくる原子自体が、小さな磁石(スピン)だから。

 原子は電子と原子核からできており、電子はいつも運動している。右ねじの法則で学んだように直線電流が流れれば、右回りに磁界が生じます。電子が運動をすれば磁界が生じる。このような原子の中にある小さな磁石のことを「スピン」という。

 これらの「スピン」が同一方向を向くと、鉄などでは強い磁石ができる。その結果、磁石全体でN極・S極がはっきりとわかれる。ところがふつうの物質はN極・S極にわかれていない。これは原子のもつ「スピン」が別々の方向を向いているからだ。

 磁石の分類方法
 磁石は、いろいろな種類が研究開発されてきた。これらの多くの磁石を分類する場合、何を基準として分類するかによって異なる。一般的な分類法は、次の通りだ。

1.成分元素による分類(鉄、ニッケル、コバルト、希土類金属など)
2.製造法による分類(鋳造、焼結、圧延、線引など)
3.素材の状態による分類(合金、セラミックス、ポンド磁石)
4.異方性の有無による分類(等方性、異方性)
5.保磁力の大小による分類(硬質、半硬質)
6.磁化原理による分類(フエロ磁性、フェリ磁性、デイア磁性) 

 成分元素による磁石の分類
 この分類法はもっとも代表的なもので、一般に広く用いられている。磁性を発揮する主体元素は、鉄、ニッケル、コバルト、希土類金属などであり、通常は、化合物、合金の形態で実用上は多くの添加元素を含む複雑な組成となっている。

 成分元素で磁石を分類する場合の名称は、主元素の頭文字を組み合わせたものが多い。例えばアルミニウム、ニッケル、コバルトを含む磁石はそれらの頭文字をとって、アルニコと称する。希土類金属を主成分とする磁石はネオジム磁石、サマリウム磁石のように呼ばれる。

 ただし、名称は国によって異なり、また各メーカーでは独自の商標をつけた名称を用いているから、その主成分が何かを確かめる必要がある。以上のことをふまえて、現在工業化されている磁石、および多量生産されていないが、特殊用途に実用化されている磁石の一覧は次のようである。 

 主な磁石種類
 アルニコ磁石 フェライト磁石 鉄・クロム・コバルト磁石 マンガン・アルミニュム・カーボン磁石 稀土類磁石 ボンド磁石 

 前述のように、磁石は成分元素による分類がもっとも一般的であるが、その他の分類についてもそれぞれの特徴を示すものとして有益である。これらの概要を示せば次のようになる。

1.鋳造磁石:  おもにアルニコ磁石がこれであり、複雑な形状のものができるのが特徴である。
2.塑性加工性磁石: 鉄・クロム・コバルト磁石がこの代表である。圧延、線引などで、薄板、細線とすることができるので、特殊用途の磁石として有望である。
3.異方性磁石: 磁石は製造法によって、特定の方向にのみ磁性が強いものを作ることができる。これを異方性磁石という。異方性磁石は特定方向に強力である特徴があるとともに、その他の方向で使うことはできない欠点がある。どの方向でも同じ磁性の磁石は等方性といわれる。これは磁性は弱いが、設計上どの方向で用いてもよい特徴がある。

 異方性磁石を作る方式としてはいろいろな方法がある。第一は希土類磁石の場合のように、粉末を磁場中でプレスして特定の結晶方向を揃えること。第二は鉄・クロム・コバルト磁石の場合のように、磁場中で熱処理して析出相の方向を揃える方法。第三は鋳造的に結晶方位を揃えることなどである。(株式会社 未踏HPより引用) 

 

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