磁石とはいったい

すべての物質は負に帯電した電子と正に帯電した原子核でできていると考えられている、と習いました。
ということは磁石もその電子と原子核でできていることになります。
では、いったいミクロな立場で磁力とはいったいどのように考えられているのですか？
磁石の中の電子が動くことで発生するのかな、と思ったのですが、それならば電場も発生するはずです。
それに自由電子が存在する金属の間でも磁石につくものとつかないものがあります。
しかし電流を流すと磁場が発生することからも、電気と磁気は分けて考えることはできません。

同じことで、重力というのも良くわかりませんが、重力と電気は密接に関係していません。（たぶん？）

要するに、電気はミクロな立場で定義されていますが、その電気と密接に関係している磁気がミクロな立場でどのように考えられているのか、が質問です。

いま高校生なのですが、大学で習えばわかることですか？

お願いしますm(- -)m

No.2 ベストアンサー 回答者： heboiboro 回答日時： 2011/02/24 04:06

電子には「スピン」と呼ばれる属性があります。

これはまあ、電子の「自転」だと思ってください。(スピンが何なのかをちゃんと説明するのは少し難しくて、これを「電子の自転」と言ってしまうと間違いだ、とよく言われるのですが、高校生ということですので、とりあえずは自転みたいなものとして説明します)
ある電荷eを持った剛体球が自転することを思い浮かべてみてください。電荷が球に均等に分布しているならば、これは様々な半径の円形電流が発生しているとみなせることが分かると思います。その結果、磁場が発生します。
実際の電子は剛体球などではなく大きさのない点粒子であり(微妙な表現)、またスピンは正確には自転ではないのですが、しかしともかく、同じようなことが発生します。つまり、電子の「スピン」という属性により、電子の周りには磁場が発生します。
要するに、一つ一つの電子が「スピン」という属性により小さな磁石になっている、と思ってください。

しかし、物質中には通常、膨大な数の電子が存在しますので、それぞれの電子から発生した磁場がてんでばらばらな方向を向いていると、互いに打ち消しあって、全体としては磁性を示しません。これが普通の物質です。
しかし一部の物質においては、電子同士の相互作用により、電子のスピンの向きがそろい、磁場の向きがそろっています。そうすると、その物質は全体としても磁性を発揮します。これが磁石です。
また一部の物質では、外部から磁場をかけると、スピンがその磁場の向きに応じて一定の向きを向こうとする力が働きます。そうすると、電子から発生する磁場の向きが全体として揃い、その物質は(外部から磁場をかけられている間だけ)磁石と同じような性質を示すようになります。鉄などの、磁石にくっつく物質がこれです。鉄に磁石を近付けると、鉄は磁石になって、磁石にくっつくのです。

この回答へのお礼

そういうことだったんですか！！！
ずっと不思議に思ってたので、すごくすっきりしました！！
ありがとうございました。

お礼日時：2011/02/24 22:26

No.3 回答者： fujiyama32 回答日時： 2011/02/24 10:41

[Newton]と言う月刊の科学雑誌が発売されています。

少し前になりますが、2007年11月号の特集として「磁石の可能性」
が掲載されています。
この中の26,27頁に「磁石になる物質,磁石にならない物質。その
しくみ。」として電子配列等のイラストにより判りやすく解説
されています。

学校の図書館や公立の図書館に蔵書してあると思いますので、
図書館に行き、[Newton]2007年11月号を貸し出してもらって、解説
を参考にして下さい。
なお、11月号の14～43頁にこの特集が組まれています。

この他の頁もイラスト付きにて種々の解説が掲載されていますので、
バックナンバーを含め、今後も継続して読まれると良いでしょう。

この回答へのお礼

そうなんですか！
ありがとうございます！
学校で探してみることにしますm(- -)m

お礼日時：2011/02/24 22:25

No.1 回答者： ikaemp_tiger 回答日時： 2011/02/24 01:53

わかりやすく言えば、電気による電場が発生すると、フレミングの左手の法則により、90°方向に磁場が発生します。

そして、磁場の変化は、常に電場の変化と共に発生します。
できるだけわかりやすく簡潔に書いたつもりですが、分からなければすみません。
僕はまだ中学生なので、大学については知りかねますが、「電磁気学」という学問が磁気と電気の関係についての学問です。
重力は、物体の質量に比例していて、ニュートン力学や相対性理論で説明されています。
また、力の種類は「基本相互作用」で大きく4つの力に分かれます。重力、電磁気力、強い力（核力…原子核内の核子同士を結びつける力）、弱い力（簡単に言えば、原子核の周りを公転する電子の力）に分けられます。
これ以上は、長々説明しなければならなくなりますので、ご自分で勉強なさってください。申し訳御座いません。

この回答へのお礼

ご解答ありがとうございました。

お礼日時：2011/02/24 22:27