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자석은 왜 고철에만 작용(붙는지) 이유가 궁금합니다.

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.일단 모든 물질에는 고유한 투자율(permeability) 라는 것이 있습니다그리고 그 물질의 투자율을 진공의 투자율 (4π * 10^-7 H/m) 로 나눈 것을 상대 투자율이라고 하죠그러니까 예를 들어서 니켈의 상대투자율이 250 정도인데, 따라서 진공의 250배라는 얘기지요..물질의 자기적 성질은 이 투자율에 따라 결정됩니다우선 상대투자율이 1과 비슷한데 조금 작은 놈을 반자성체(diamagnetic) 이라고 하는데,이 놈들은 외부에서 자기장을 걸어주지 않는 한은 원자 각각 총 자기 모멘트 (net magnetic moment)가0이 되거든요.. 자기 모멘트가 없으면 자력도 발생하지 않죠..그래서 이 놈들은 자석이 끌어당길 수 없습니다자기장을 걸어줬다가 제거해도 곧바로 자력을 잃지요..대표적인 것들이 비스무스, 구리, 납, 수은, 게르마늄, 은, 금, 다이아몬드 같은 것들이지요다음은 상대투자율이 1과 비슷한데 조금 큰 놈들인데 이 놈들은 상자성체(paramagnetic) 이라고 하고,얘들은 자기 모멘트가 완전히 상쇄되지 않고, 원자나 분자가 자기 모멘트를 가지는 놈들입니다얘들은 외부에서 자기장을 걸어주면 굉장히 약한 자력을 띄는데, 열적인 random process를 거쳐서금방 잃습니다..(random process에 관해서는.. 설명드리기가 어렵네요.. 통계역학에 대해서만 설명해도 장난 아니라서..)대표적인 것들이 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 텅스텐 같은 것들입니다다음은 상대투자율이 1보다 훨씬 큰 강자성체(ferromagnetic) 이라는 놈들입니다얘들은 자화영역(magnetized domain) 이라는 것을 가지고 활동을 하는데, 그 결과로외부 자기장이 없이도 자기 모멘트가 존재하게 되지요..얘들은 철과 같이 자석이 끌어당길 수 있는 놈들입니다그런데 얘기가 더욱 복잡해지는 것이,강자성체랑 비슷한데 조금 다른 놈들이 있거든요..자, 아래 그림을 보세요..---->---->---->---->이걸 더하면 ----------------> 이렇게 되겠죠 ? 이게 강자성체입니다.. 그런데----><--------><----이걸 더하면 아무 것도 남지 않죠 ? 이런 원리로 자력을 보이지 않는 놈들이 있는데그게 항자성체(antiferromagnetic) 입니다대표적으로 크롬과 망간 같은 것이 여기에 속합니다

학문 / 기계공학

23.03.16

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