에너지 보존의 법칙으로 영구자석의 영구적인 에너지를 설명할수 있나요?
에너지가 다른 에너지로 전환될 때 전환전후의 에너지 총합은 일정하게 보존된다는 것이 에너지 보존의법칙이며 이는 물리학의 기본법칙으로 알고 있읍니다. 그런데 영구자석은 무한히 자력이 발생되고 있는데 이 에너지는 어디서 나오는 것일까요?
3개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
<에너지 보존 법칙에 대한 사고>
영구 자석이 우주 내에 존재하고 있어도 우주 전체적인 에너지는 보존됩니다. 또한 우주가 생성되면서 초기 상태의 총 자기 에너지가 0이었다면, 영구자석이 만들어지면서 생겨난 자기력에 대해서도 에너지가 0이 됩니다. 물론 영구자석을 만지거나 움직이면서 가해준 에너지가 자석 입장에서는 얻어진 에너지로 자기 에너지의 총합이 0보다 크게 되어도, 우주 전체적으로 보았을 때 만지거나 움직이면서 손실된 에너지가 생기므로 에너지의 총합은 0이 된다고 생각할 수 있습니다.
<자기력 생기는 근원>
자기장(자석)을 갖는 방법은 2가지가 있습니다. 전류, 스핀이 있는데 이에 대한 개념 설명을 먼저 드리겠습니다.
전류란 전하량(전기적 +, - 극)을 가진 물질이 움직이게 되면 이를 전류라고 합니다. 즉, 시간당 이동한 전하량입니다. 전류가 흐르게 되면 흐르는 전류 주변으로 자기장이 생깁니다. 이러한 현상을 패러데이라는 과학자가 발견하였습니다.
스핀이란 자연을 이루는 기본적인 입자, 전자, 광자(빛), 양성자(쿼크 3개), 중성자(쿼크 3개) 등이 가지고 있는 물리량으로 자기장에 반응(상호작용)하며 스핀 간의 상호작용도 합니다. 또한, 스핀이 자기장을 만들기도 하죠. 스핀은 질량, 전하량 처럼 물질이 가지고 있는 물리량입니다.
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에너지 보존 법칙에 의해 영구 자석은 불가능합니다.
영구 자석은 이론적으로만 가정하는 자성이며, 실제로 존재할 수 없습니다.
자력의 특성상 내부 자극이 배치되면서 자력은 점점 잃을 수 밖에 없게 됩니다.
