자기와 전자기

천연 및 인공 자석

야금 산업을 위해 채굴되는 철광석 중에는 자성 철광석이라는 광석이 있습니다. 이 광석은 철 물체를 끌어당기는 성질이 있습니다.

이러한 철광석 조각을 천연자석이라고 하며, 그것이 나타내는 인력의 성질은 자성이다.

요즘 자기 현상은 다양한 전기 설비에서 매우 널리 사용됩니다. 그러나 이제 그들은 천연이 아니라 소위 인공 자석을 사용합니다.

인공 자석은 특수강으로 만들어집니다. 이러한 강철 조각은 특별한 방식으로 자화되어 자기 특성을 얻습니다. 영구 자석.

영구자석의 형태는 용도에 따라 매우 다양할 수 있습니다.

영구 자석에서는 극에만 중력이 있습니다. 자석의 북쪽을 향하는 끝은 N극 자석, 남쪽을 향하는 끝은 S극 자석이라고 하는 데 동의합니다. 모든 영구 자석에는 북쪽과 남쪽의 두 극이 있습니다. 자석의 북극은 문자 C 또는 N으로, 남극은 문자 Yu 또는 S로 표시됩니다.

자석은 철, 강철, 주철, 니켈, 코발트를 끌어당깁니다. 이 모든 물체를 자성체라고 합니다. 자석에 끌리지 않는 다른 모든 물체를 비자성체라고 합니다.

자석의 구조. 자화

자성을 포함한 모든 몸체는 가장 작은 입자인 분자로 구성됩니다. 비자성체의 분자와 달리 자성체의 분자는 자기적 성질을 가지고 있어 분자자석을 나타낸다. 자성체 내부에서 이러한 분자 자석은 축이 서로 다른 방향으로 배열되어 있어 본체 자체가 자기 특성을 나타내지 않습니다. 그러나이 자석이 축을 중심으로 회전하여 북극이 한 방향으로, 남극이 다른 방향으로 회전하면 신체가 자기 특성을 갖게됩니다. 즉, 자석이됩니다.

자성체가 자석의 특성을 획득하는 과정을 자화... 영구 자석의 생산에서 자화는 전류의 도움으로 수행됩니다. 그러나 일반 영구 자석을 사용하여 다른 방식으로 몸을 자화시킬 수 있습니다.

직선자석을 중성선을 따라 절단하면 두 개의 독립된 자석이 얻어지고 자석 끝의 극성은 유지되며 절단 결과 얻은 끝단에는 반대극이 나타난다.

각각의 결과 자석은 또한 두 개의 자석으로 나눌 수 있으며, 이 분할을 아무리 계속하더라도 우리는 항상 두 개의 극을 가진 독립적인 자석을 얻게 됩니다. 하나의 자극으로 막대를 얻는 것은 불가능합니다. 이 예는 자성체가 많은 분자 자석으로 구성되어 있다는 입장을 확인합니다.

자성체는 분자 자석의 이동도가 서로 다릅니다. 빠르게 자화되고 빠르게 자화되는 몸체가 있습니다. 반대로 천천히 자화되지만 오랫동안 자기 특성을 유지하는 물체가 있습니다.

그래서 철은 외부 자석의 작용에 의해 빠르게 자화되지만, 마찬가지로 빠르게 탈자되는 것, 즉 자석이 제거되면 자기적 특성을 잃게 됩니다. , 영구자석이 됩니다.

신속하게 자화 및 탈자화하는 철의 특성은 철의 분자 자석이 매우 이동성이 뛰어나고 외부 자기력의 영향을 받아 쉽게 회전하지만 자화체가 다음과 같은 경우 이전 무질서한 위치로 빠르게 돌아간다는 사실로 설명됩니다. 제거됨 .

그러나 철에서는 작은 비율의 자석이 영구 자석을 제거한 후에도 자화 당시의 위치에 한동안 남아 있습니다. 따라서 자화 후에도 철은 매우 약한 자기 특성을 유지합니다. 이것은 철판이 자석의 극에서 제거되었을 때 모든 톱밥이 끝에서 떨어지지 않았다는 사실에 의해 확인됩니다. 그 중 일부는 판에 끌린 채로 남아 있습니다.

강철이 오랫동안 자화 상태를 유지하는 성질은 강철의 분자 자석이 자화하는 동안 원하는 방향으로 거의 회전하지 않지만 자화체가 제거된 후에도 오랫동안 안정된 위치를 유지한다는 사실로 설명됩니다.

자화 후 자기 특성을 나타내는 자성체의 능력을 잔류 자성이라고 합니다.

잔류 자성 현상은 자성체에 자화 동안 분자 자석이 차지하는 위치를 유지하는 소위 지연력이 있다는 사실에 의해 발생합니다.

철에서는 지연력의 작용이 매우 약하여 빠르게 자기가 없어지고 잔류 자기가 거의 없습니다.

빠르게 자화 및 탈자화하는 철의 특성은 전기 공학에서 매우 널리 사용됩니다. 각각의 핵심이라고 말하면 충분합니다. 전자석전기 장치에 사용되는 것은 잔류 자성이 극히 낮은 특수 철로 만들어집니다.

강철은 자성이 보존되어 있기 때문에 큰 유지력을 가지고 있습니다. 그래서 영구 자석 특수강 합금으로 만들어집니다.

영구 자석의 특성은 충격, 충격 및 급격한 온도 변화에 의해 악영향을 받습니다. 예를 들어, 영구 자석을 빨간색으로 가열한 다음 식히면 자기 특성을 완전히 잃게 됩니다. 마찬가지로 영구 자석에 충격을 가하면 인력이 크게 감소합니다.

이것은 강한 가열이나 충격으로 인해 지연력의 작용이 극복되어 분자 자석의 규칙적인 배열이 방해된다는 사실에 의해 설명됩니다. 따라서 영구 자석 및 영구 자석 장치는 주의해서 다루어야 합니다.

자력선. 자석 극의 상호 작용

각 자석 주위에는 소위 자기장.

자기장은 자기력... 영구 자석의 자기장은 직선 자석의 자기장과 이 자석의 자기력이 작용하는 공간의 일부입니다.

자기장의 자기력은 특정 방향으로 작용합니다... 자기력의 작용 방향은 자기력선이라고 합니다... 이 용어는 전기 공학 연구에서 널리 사용되지만 기억해야 합니다. 자력선은 물질이 아니라는 것입니다. 이것은 자기장 속성의 이해를 돕기 위해 도입된 기존의 용어입니다.

자기장의 모양, 즉 공간에서 자기력선의 위치는 자석 자체의 모양에 따라 달라집니다.

자기력선은 여러 가지 특성을 가지고 있습니다: 항상 닫혀 있고, 절대 교차하지 않으며, 최단 경로를 택하는 경향이 있고, 같은 방향을 가리키면 서로 반발합니다. 일반적으로 자력선은 북극에서 나온다고 인정됩니다. 자석의 남극을 입력하십시오. 자석 내부에는 남극에서 북쪽으로 방향이 있습니다.

자극이 끌어당기는 것과는 달리 자극은 밀어내는 것과 같습니다.

실제로 두 결론의 정확성을 확신하는 것은 쉽습니다. 나침반을 가지고 북극과 같은 직선 자석의 극 중 하나를 가져옵니다. 화살표가 즉시 남쪽 끝을 자석의 북극으로 돌리는 것을 볼 수 있습니다. 자석을 빠르게 180 ° 돌리면 자기 바늘이 즉시 180 ° 회전합니다. 즉, 북쪽 끝이 자석의 남극을 향하게됩니다.

자기 유도. 자속

영구자석이 자성체에 작용하는 힘(인력)은 자석의 극과 이 물체 사이의 거리가 멀어짐에 따라 감소합니다. 자석은 극에서 직접적으로 가장 큰 인력을 발휘합니다. 즉, 자기력선이 가장 조밀하게 위치한 곳입니다. 극에서 멀어지면 힘선의 밀도가 감소하고 점점 더 드물게 발견되며 이와 함께 자석의 인력도 약해집니다.

따라서 자기장의 다른 지점에서 자석의 인력은 동일하지 않으며 자력선의 밀도로 특징지어집니다. 다양한 지점에서 자기장을 특성화하기 위해 자기장 유도라는 양이 도입되었습니다.

필드의 자기 유도는 방향에 수직으로 위치한 1cm2의 영역을 통과하는 힘선의 수와 수치 적으로 같습니다.

이것은 필드의 주어진 지점에서 필드 라인의 밀도가 클수록 해당 지점에서 자기 유도가 커진다는 것을 의미합니다.

어떤 영역을 통과하는 자력선의 총 수를 자속이라고 합니다.

자속은 문자 F로 표시되며 다음 관계를 통해 자기 유도와 관련됩니다.

Ф = 학사,

여기서 F는 자속이고 V는 필드의 자기 유도입니다. S는 주어진 자속이 침투하는 면적입니다.

이 공식은 면적 S가 자속 방향에 수직인 경우에만 유효합니다. 그렇지 않으면 자속의 크기도 영역 S가 위치한 각도에 따라 달라지며 공식은 더 복잡한 형태를 취합니다.

영구 자석의 자속은 자석 단면을 통과하는 힘선의 총 수에 의해 결정됩니다.영구 자석의 자속이 클수록 자석이 더 매력적입니다.

영구 자석의 자속은 자석이 만들어지는 강철의 품질, 자석 자체의 크기 및 자화 정도에 따라 달라집니다.

투자율

자속을 허용하는 물체의 특성을 자기 투자율... 자속이 비자성체를 통과하는 것보다 공기를 통과하기 쉽습니다.

서로 다른 물질을 그들의 기준에 따라 비교할 수 있도록 투자율, 공기의 자기 투자율을 1과 동일하게 간주하는 것이 일반적입니다.

1보다 작은 자기 투자율을 가진 물질이라고합니다. 반자성... 구리, 납,은 등이 포함됩니다.

알루미늄, 백금, 주석 등 그들은 1보다 약간 큰 자기 투자율을 가지며 상자성 물질이라고합니다.

자기 투자율이 1보다 훨씬 큰 물질(수천 단위로 측정)을 강자성체라고 합니다. 여기에는 니켈, 코발트, 강철, 철 등이 포함됩니다. 모든 유형의 자기 및 전자기 장치와 다양한 전기 기계 부품은 이러한 물질과 그 합금으로 생산됩니다.

통신 기술에 대한 실질적인 관심은 퍼멀로이드라고 불리는 특수 철-니켈 합금입니다.