자석의 원리

목차

1. 자석의 유래 및 역사

2. 자석의 종류

3. 실생활에 쓰이는 예

4. 결론

본문내용

플러스200 마이너스50[mV]정도),이 실험에는 적당하지 않다.
<지구는 커다란 자석이라고 한다>
지구의 북극을 자석의 S극에 남극은 자석의 N극에 해당된다. 이와 같이 지구가 자석과 같은 모습을 나타낼수 있는 이유는?
-> [답변개요] 지구 주위에 자기장이 형성되어 있기 때문입니다.
<자기부상열차 원리는?>
자기부상열차는 말 그대로 자석의 힘(자기력)에 의해 객차가 공중으로 떠서 달리는 기차를 말한다. 하지만 차체가 은하철도999처럼 허공을 날아다니는 것이 아니라 레일 위로 아주 미세하게 떠서 이동한다.
그럼 무거운 열차가 허공에 떠 있을 수 있는 힘의 근원은 무엇일까? 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 자석이다. 자석은 우리가 학창시절 과학시간에 배워 알듯이 같은 극끼리 밀어내는 `척력`과 다른 극끼리는 끌어당기는 `인력`을 갖고 있다. 즉 자기부상열차는 열차에 탑재된 자석의 힘(자력)과 레일의 자석의 힘을 활용, 열차를 레일 위로 띄워 이동하게 한다.
자기부상열차는 열차를 띄우는 방식에 따라 반발식과 흡인식 두 종류로 나뉜다. 같은 극의 자석 사이에 작용하는 반발력을 이용한 반발식(초전도 반발식)은 현재 일본에서 개발 중이며, 지지레일과 자석 간의 인력으로 부상시키는 흡인식(상전도 흡인식)은 독일에서 채택했다. 중국에서 상용화에 성공한 `마그레브`도 흡인식이다. 이 두 가지 방식의 부상열차 가운데 반발식은 흡인식보다 제어가 쉽고, 흡인식은 열차가 정지할 때와 저속에서도 열차를 띄울 수 있다는 장점이 있다. 추진 방식으로는 차량과 레일에 자력을 발휘하는 코일을 깔아 열차를 움직이게 하는 동기식과 레일에는 코일을 깔지 않고 차량에만 설치하는 유도식이 있다. 효율 면에서는 동기식이 뛰어나고 제어는 유도식이 좋다. 과학자들은 최근 들어 상온에서도 초전도 현상을 일으킬 수 있는 물질을 만들 경우 자기부상열차의 현실화가 빠르게 진행될 것으로 판단, 초전도체 관련 연구에 역량을 집중하고 있다.
<쇠는 왜 자석에 끌려갈까요?>
쇳조각을 이루는 무수히 많은 분자는 모두 천연의 자석입니다. 보통의 쇳조각에는 이들이 엉망으로 되어 있어서 자석의 효과가 나타나지 않지만 자석을 갖다대면 일제히 같은 방향을 향하게 된답니다. 자석의 N극을 갖다대면 쇳조각의 분자들은 SN-SN-SN…SN으로 배열되어 자석에 달라붙게 되는 거지요.
<자석을 쪼개도 극이 나눠지는 이유는?>
자석을 쪼개면 쪼개진 파편 각각이 다시 N극과 S극을 갖는 자석이 됩니다. 이러한 현상은 파편의 크기가 점점 작아져도 마찬가지로 나타나는데, 그 근원적인 이유는 원자 단위의 설명에서 찾아야 합니다. 즉 원자 하나하나가 원자자석이며, 큰 자석은 이것들이 방향을 나란히 해 정렬하고 있는 것으로 볼 수 있습니다. 여기서 원자 하나하나가 자석과 같이 기능하는 이유는 원자 주위를 도는 전자의 자전(스핀)에 따라 자기모멘트가 생겨나기 때문입니다. 이를 이해하기 위해서는 코일을 따라 전류가 흐를 때 그것에 수직방향으로 자기력이 생겨나는 현상을 연상하면 됩니다. 전자의 자전, 즉 원운동은 일종의 원형 전류라고 생각할 수 있습니다. 각각의 원자들이 가지고 있는 자기모멘트는 서로 상쇄돼 거시적인 차원에서는 자기력을 나타내지 않는 경우가 대부분입니다. 그러나 외부에서 자기장을 가하면 이들이 특정한 방향으로 배열돼 전체적인 자기력을 갖게 됩니다. 이를 자화라고 하는데, 철족 원자들과 같은 경우에는 외부에서 가한 자기장을 제거하더라도 특정한 방향으로 배열됐던 경향이 남는 잔류자화현상이 나타나는데 이를 영구자석이라고 부릅니다. 이 영구자석은 앞서 이미 설명한 바와 같이 잘게 쪼개어도 여전히 N극과 S극을 갖는 자석이 되는 것입니다.

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