棒磁石を二つに切ってもN極だけやS極だけにならないのは何故？ - 物理学 - 教えて！goo

こんにちわ。

　まだ、受け付けているようなのでお話したくなりました。
　あなたは、単純な疑問と思って、遠慮がちですが、難しい問題なのです。誰も（先生を含めて）はっきり分かり易く、割り切れる説明をする人がいないからです。皆曖昧にしているのです。

　科学言葉は、意味が１つきりではっきりしていて、融通の利かない言葉の筈です。これが曖昧な日常生活用語と違い、科学用語の特徴です。


　早速問題に入ります。

　この問題は、科学用語は全て同じなのですが、必ず、歴史的経過で言葉（用語）が作られますから、歴史が条件に入ります。

　要点だけにします。
　
　天然の磁石が発見され、北極と南極を指す事から、コンパスが作られ、磁石に、Ｎ、Ｓ表現が定着しました。

　次にエルステッド教授によって、電線電流の回りに同心円状に磁力線（これはファラデーが透明な磁界を線で表現することを考え付いたもので、数値表現できるようになり、透明な電界にもまねて電気力線で表し、お陰で今日の電気機械器具を設計製造できるようになったと言うファラデーの功績があるのです。）が出来てる自然の事実が分かりました。
　　
　次に、電線を円にして、又はコイル状にして、電流を流すと、強力な磁力線を発生して、電流が円状に流れると、コイルに電流が流ると、鉄がなくてもＮＳ磁極を持った棒磁石と全く同じ動作をすることが分かった。
　
　鉄粉を撒いて見る手段でも分かる通り、円やコイルの中から磁力線が発生しています。
　
　このことから、アンペールは、当時、既に磁石は中でこまい円形状電流が揃って集まった物を想像したと聞きます。
　コイルの電流により磁力線がコイルの中を通ると言う、この辺から、棒磁石の中を磁力線が通り空気中に出て一回りして戻っている発想が生まれました。

　つまり、鉄の磁石の端に付けたＮＳが、鉄原子の中のマイナス（－）電気を帯びた電子がコイルの電流の様に円状に回転していて、それが大量に向きが揃っているため、
磁力線が束に揃って磁石の外の空気中に出てくるのだ、磁石の正体は、磁力線そのものだ、しかも、電流と磁力線は知恵の輪の関係になって発生している。
　
　しかも、電流の輪と、磁力線の輪が、鎖か知恵の輪の関係にあります。この輪になった磁力線に棒磁石の様な、両端はありません。

　電子１個ごとにのバラバラに回転（英語でスピンする）する電流と交差する透明な磁力線にもいえる事で、切れ端はありません。

　以上の様に記憶して説明すると、いつでも何処ででも、自然現象にぴったり合うとなったのです。
　磁石の正体は、リング状をした磁力線と分かったのです。磁力線が磁石なのです。

　このように、記憶法をはっきりさせて教えるべきなのですが、統一とれていません。
人任せになっているから、いつまでも曖昧なままなのです。

　だから切ってもＮＳのような端ができないのです。

　
以上

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例を挙げて説明します。

川の中に土管を沈めたとします。土管の中に水が流れるような向きでね。二つの口のうち、一方から水が入って一方から水が出ていきます。要するに土管の中に水が流れているのです。

さて、その土管を真中で二つに割って二本にしたとしましょう。二本の土管のそれぞれに水が流れています。すなわち水の入り口と出口があります。割った土管をさらに細かく割っても、それぞれの土管には水の入り口と出口があります。

この水の入り口や出口がＳ極やＮ極なのです。

磁石の中を通る流れを「磁力線」と呼びます。磁力線は土管の中を流れる水と同様に、磁石の中に入って出て行くのです。ですから出口と入り口にあたる「二つの極」が必要なのです。

こんな説明でどうでしょうか？

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磁石は、原子レベルでのスピンによって構成されます。
スピンとは、原子の周りをまわる電子の方向のことです。
コイルに電気が流れると磁石になることは、知っているでしょう。
つまり、原子レベルでこのコイルがたくさん向きをそろえていると考えてください。つまりスピンがそろっているということです。
真ん中で切っても、S極、N極がなくならないのは、真ん中で切ってもスピンの向きはそのままだからです。

ということは、スピンの向きをばらばらにすることができれば、S極、N極がなくなるということです。
たとえば、熱を加えてしまうなどです。

強力な磁石ほど、このスピンの向きがそろっています。

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おもしろい質問なので、こんな答え方をしてみます。
磁石を作る代表的な材料の鉄ですが、一本の鉄棒を二つに切り分けて、
一方は磁石に、他の一方を　磁石でないものに、することができます。
また、その磁石も取り除くこともできます。
といっても、鉄の中に存在する磁極の量は変わりません、唯、外部に働かないようにするだけです。
鉄の中の磁極を同じ方に向けてやると磁石になって外部に働くようになります。（永久磁石の製法の一つ）
磁石になっている鉄を交流の電源を使った電磁石を使って鉄の中の磁極を撹乱して向いている磁極の方向をばらばらして外部に働かないようにする。（脱磁法、工業関係では応用が多い）
磁石とは磁極の方向が整然としてるものと解釈すると形状は変化しても磁極の方向は変化しないことになります。
またナイフやハサミ、工具などが磁石なって困ったとき衝撃で磁石を取り除くこともできます。

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単純に答えるなら、磁石は実は「小さな磁石（ダイポール）」が集まったものなので、磁石を割っても磁石なのです。

さらにもっと小さい世界を見ていけば、Ｓ極だけ、Ｎ極だけというもの（モノポール）もあるかもしれませんが、見つかっていません。

じゃぁ、どうしてＮとかＳがあるのかというと、電磁石のように電気が動くと「磁力をつくる性質」が生まれるのですが、これには方向があり、その違いをＮとＳというのです。

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　磁石を割ることに関しては，過去にこんな質問がありましたので御覧になってみて下さい。

　・http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=43375
　　QNo.43375　磁石を削っていくと・・？

　・http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=195904
　　QNo.195904　棒磁石を縦に割ると

　・http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=354662
　　QNo.354662　磁石を割ると・・・・・

　ご参考まで。

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鉄などの元素，あるいは，化合物そのものが磁極をもって，S-Nで繋がっているからです。どこで切っても，S極の反対側はN極。

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