磁石に鉄を地が付けると付くのは判ります。電磁力などについても理解しているつもりです。でも、磁力の本質がわかりません。
物理学の本を見ても、あたりまえのように磁力・磁力線と言う用語が出てきます。
そこで質問です。磁力とはなんですか?

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A 回答 (4件)

磁力の本質というのは根元的な質問でどう答えるのか難しいですね。


現状では単磁極粒子(モノポール)は見つかっていないので、磁石は必ずNS極の対で存在します。
その基は電子のスピンと軌道によります。もちろん原子核も同様のスピン等による磁力を持っていますが、
一般的な現象はすべて電子による物と言えます。

つまり、電磁石と同じ、電荷の移動によって生じる力が磁力と言うことになります。

通常スピンは上向き下向きが揃うとエネルギーが低いために一般的な原子は、その電子のスピンなどが中和されて、磁力を外部に出さないため磁力に反応しない
鉄や希土類などの強磁性物質は、一部の電子のスピンが揃って(中和せずに)、磁性が生じているために磁石によく反応します。

理科年表などを確認していただくと磁化率をわずかでも持っていますので、全く反応しないわけではありません。
また、歳差運動により反磁性も存在します。強磁界に水を入れると反発します。
うまくすれば蛙などが浮く実験をやることが出来ます。

場の理論により、すべての力は粒子が介すると解釈できるのですが、その場合電磁力を介する粒子は光子です。
つまり磁力は光子と言うことも出来ます。

と言うのが現象的な説明になりますが、根本的に何者なのか、逆に電気力とは電荷とは何ですかと言う根本的な質問には答えられないですね。
これも当たり前の様に電気力、電気力線などと言う用語が出ます。
電磁波と言う波を作ることから、この世界の根本的な構成体のゆがみなのかもしれません。
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この回答へのお礼

ご回答いただきありがとう御座いました。
おかげさまで何とか納得出来そうです。教えていただいたことを参考に、自分でももう少し調べたいと思います。

お礼日時:2001/07/03 19:55

>>磁力線が描く線は一定で規則正しい形になるのではないでしょうか?


磁力線を可視化したものというと、たとえば砂鉄を乗せた板の裏に磁石を当ててとんとんと叩くと…のような小学校の実験で見られるような模様ですよね。
あれはあれで一定で規則正しい形のように見えるのですが、そうでもないでしょうか?

>>一定方向のモーメントは何故、特定の金属のみをくっつけるのでしょうか?
近くに並んだ原子どうしが規則正しい磁気モーメントに揃うのが、鉄族元素(鉄・コバルト・ニッケル)と希土類元素(ネオジムなどのいわゆるランタノイド族)に限られる性質だからです。
これらに共通するのは正2価~正3価の原子価を持ち、となり同士の原子が強い金属結合で結びつきあっていることです。
このため、一定の磁区内のモーメントがわずかな刺激で揃いやすくなっています。
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この回答へのお礼

補足への再度のご回答ありがとう御座いました。
なんとなく判ってきました。教えていただいたことを参考に、自分でももう少し調べたいと思います。

お礼日時:2001/07/03 19:53

磁石を2つに割っても、やっぱり磁石です。


それをさらに4つ、8つ…と際限なく分割していっても、N極とS極をもった微小な磁石が無数にできます。
これを続けていくと、磁力の本質は原子の磁気モーメントに行きつきます。
原子の古典的モデルでは、電子は原子核の周りを円軌道を描いて回っていますね。
現代の量子論ではこのモデルはあまりに素朴にすぎますが、磁力の説明をするには十分なので便宜的にこのモデルを使います。
さて、原子核(の陽子)は+に、電子は-に荷電しています。
このためこの二者には強力な引力(電磁力)が働いていますが、それと電子が直進しようとする力が釣り合って電子は軌道を回っています。
引力に逆らって公転する物体にはモーメントが発生します。これが磁力の正体です。
ふつうの物質では、電子軌道のモーメントはこまかい領域(磁区)ごとにてんでばらばらで、全体としては相殺しあい、特定方向への磁界をもちません。
これが、強い磁界を外から加えられて加熱と冷却を経ると、このモーメントが一方向に揃い、磁力を帯びることになるのです。

この回答への補足

回答いただきありがとう御座います。
申し訳ないのですが、ちょっと理解できないので、補足をお願いできないでしょうか?
一定方向にそろったモーメントが磁力を発生するとしたら。磁力線が描く線は一定で規則正しい形になるのではないでしょうか?
一定方向のモーメントは何故、特定の金属のみをくっつけるのでしょうか?
力のモーメントが磁力の正体だとすれば、静電気の一種のような現象を示すと思うのですが、一部の鉄などの金属しかくっつけることが出来ないのはどうしてなのですか?

補足日時:2001/07/02 23:07
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 磁力の本質は、分子が光子を交換することで起こる電磁力です。


 まあ、ここで色々語ってもいいんですが、参考URLを読んだ方が面白いと思うのでそっちを参照してください。

参考URL:http://www.gunma-inpaku.com/museum/menu-j.html
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この回答へのお礼

ご回答いただきありがとう御座いました。
教えていただいたHPを見てみたいと思います。

お礼日時:2001/07/02 23:17

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Q高校物理の質問です。 授業で電磁誘導で近づいてくる磁石を反発する力より、遠ざかる磁石を引きつける力の

高校物理の質問です。

授業で電磁誘導で近づいてくる磁石を反発する力より、遠ざかる磁石を引きつける力の方が電位が高くなると習ったのですが、なぜそうなるのかよく分からないので分かりやすく教えて頂けないでしょうか。宜しくお願いしますm(._.)m

Aベストアンサー

どういうことを指しているのか、ちょっと分かりづらい質問文ですね。

>電磁誘導で近づいてくる磁石を反発する力
>遠ざかる磁石を引きつける力の方が電位が高くなる

「力」のことを言っているのか、「電位」のことをいっているのか、意味がよく分かりません。

電磁誘導では
(1)コイルに磁石を近づける
  ↓
(2)コイルに電流が発生する(電磁誘導)
  ↓
(3)流れる電流により「磁場」が発生する。その方向は「コイルに近づけた磁石の磁場変化をうちける方向」です。(レンツの法則)
  ↓
(4)その「電流により発生した力」により、磁石の動きを妨げる方向に「力」が働く。(レンツの法則による「近づいちゃいやよ、離れちゃいやよ」現象)

つまり、(2)の電流(もしくは起電力=電位)のことを言っているのか、(4)の力のことを言っているのか、ということです。一連の現象なのので、「電流(電位)」と「力」の「大きさ」は比例します。

↓ 参考サイト。「電磁誘導」
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/dennji/dennji.html
↓ 参考サイト。「レンツの法則
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/dennji/renntu.html」


 授業で習ったと思いますが、(2)の「電流」の大きさと、その結果の(4)の力の大きさは、どちらも(1)のときに「単位時間にどれだけの磁束を横切るか=磁束を横切る速さ」に比例します。
 この「磁束の横切り方」が、(1)で磁石が「近づくとき」と「離れるとき」で同じであれば、「電流の大きさ」も「力の大きさ」も同じになります。
 もし違いがあるなら、(1)で磁石が「近づくとき」と「離れるとき」で「磁束の横切り方が違う」ということなのですが、これは「コイルと磁石の形状や近づけ・遠ざけ方」によるので、一概にそうだとは言えません。


質問を見て思ったのですが、授業で習ったのは

「磁石が近づいてくるときと、遠ざかるときとでは、電位(電流)の方向が逆になる」
(例えば、近づけるときに「高い電位(プラスの電位)」になった側が、遠ざけるときには「低い電位(マイナスの電位)」になるということ。電流の場合には、「高い電位(プラスの電位)→低い電位(マイナスの電位)」に流れる)

ということではありませんか?

 上に書いたように、電位(電流)や力の大きさは「単位時間にどれだけの磁束を横切るか=磁束を横切る速さ」の比例しますので、「増える」ときは「プラス」、「減る」ときには「マイナス」の本数になります。
 ということで、上に書いたように「磁束」を「増える」方向に横切るか(近づくとき)、「減る」方向に横切るか(離れるとき)で、発生する電位(電流)の方向、力の方向が「逆向き」になります。一方で「電位が高くなった側(プラス)」は、他方で「電位の低い側(マイナス)」になります。

 授業で教わったのは、そういう意味ではありませんか?

どういうことを指しているのか、ちょっと分かりづらい質問文ですね。

>電磁誘導で近づいてくる磁石を反発する力
>遠ざかる磁石を引きつける力の方が電位が高くなる

「力」のことを言っているのか、「電位」のことをいっているのか、意味がよく分かりません。

電磁誘導では
(1)コイルに磁石を近づける
  ↓
(2)コイルに電流が発生する(電磁誘導)
  ↓
(3)流れる電流により「磁場」が発生する。その方向は「コイルに近づけた磁石の磁場変化をうちける方向」です。(レンツの法則)
  ↓
(4)そ...続きを読む

Q鉄に導線を巻き、電流を流すと鉄は磁石と同じ性質をもちますよね!?

鉄に導線を巻き、電流を流すと鉄は磁石と同じ性質をもちますよね!?
これは電流と磁石の間に何か関係があるのではないのですか?
物理に詳しくない私にわかりやすく説明お願いします!

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>鉄に導線を巻き、電流を流すと鉄は磁石と同じ性質をもちますよね

厳密にはこれは間違いです。

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電池(1.5ボルト)と銅線(長さ30cmぐらい)と磁気コンパス(針が北を指す方位磁石です)を用意します。銅線を電池の+と-のつなぎます。これはショート状態ですが、銅線には電流が流れます。銅線の周りにコンパスを持って来てあちこち動かすと明らかに磁気が発生しているのが解ります。銅線がすぐに熱くなるのでやけどに気をつけてください。この実験に用いた電池は大変消耗しています。
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磁石の磁力線の観察がしたいです。クリップを短く切り、プラケースにいれて、100均の磁石をあててみると。。磁力が弱いのか、くっついてもくれませんでした。そこで磁石を調べてみるとアルニコ磁石、フェライト磁石・・・難しくてどちらを選べばいいのか、わからなくなりました。何を選べば観察できるのかご存知の方、教えていただきたいです。あと、それは個人でも購入できるものなのでしょうか?どうぞ、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

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