자석이 달라붙는 힘이 생긴 이유가 뭔가요?

Question

자석이 달라붙는 힘을 가지게 된게 어떤 구조를 가지고 있어서 그런건가요? 중력이랑 연관이 있는건가요? 아니면 따로 연관된 법칙이 있나요?

Answer 1

안녕하세요.

자석이 달라붙는 힘, 자기력은 자석의 내부 구조와 밀접한 관련이 있습니다. 이 현상은 중력과는 별개의 원리로 작동하며, 주로 자석을 구성하는 물질의 원자 구조에서 찾아볼 수 있습니다.
자석의 핵심은 자기 도메인(magnetic domanis)입니다. 자석을 이루는 재료, 철, 니켈, 코발트와 같은 강자성 물질은 작은 영역인 자기 도메인으로 나뉘어 있습니다. 각 도메인 내의 원자들은 전자의 스핀이 정렬되어 있어 강한 자기 모멘트를 가집니다. 일반적인 상황에서 이 도메인들은 무작위 방향으로 정렬되어 있어 서로의 자기 효과를 상쇄하지만, 자석화 과정을 거치면 이 도메인들이 일정 방향으로 정렬되어 강력한 자기장을 형성합니다.
자석의 이러한 특성은 자기장을 생성하며, 이 자기장은 다른 자석의 자기장과 상호작용하여 서로 끌어당기거나 밀어내는 힘을 발생시킵니다. 이러한 상호작용은 자석의 극성(북극과 남극)에 따라 달라지며, 같은 극끼리는 서로 밀어내고, 반대 극끼리는 서로 끌어당깁니다.
자석이 작용하는 기본 법칙은 암페어의 법칙(Ampère's law)과 맥스웰 방정식(Maxwell's equations)에 의해 설명됩니다. 이 법칙들은 전하가 움직일 때 생성되는 자기장과 전기장 간의 관계를 설명하며, 자기장 내에서 자석이 어떻게 힘을 받는지를 수학적으로 표현합니다.