磁力とはなんですか？

質問

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？

回答No.4

keronyan · ベストアンサー

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。

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。

回答No.3

sesame

>>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。

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。

回答No.2

sesame

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。

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？

回答No.1

noname#25358

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

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。