EP5-1. 철심(자성체)이 포화되면 벌어지는 일 - 1탄

철심이 포화되면 벌어지는 일 -1탄 철심이란?

 

오늘은 철심이 포화되면 벌어지는 현상에 대해 알아보겠습니다.

 

이것을 이야기 하기 위해선

1. 철심(자성체)가 무엇인지

2. 포화란 무엇인지

에 대해 확실히 알아야 철심의 포화를 알게 될 것 입니다.

 

먼저 이번 시간은 철심(자성체)가 무엇인지 부터 알아보겠습니다.

 

그럼 자성체(x:철심)란 무엇일까요.

 

세상에는 여러가지 자성체가 있습니다. 철심은 여러 자성체 중에 우리가 많이 사용하는 재료이죠.

 

자성체는 내부에 자전하는 전자들을 가지고 있고,

이 전자들이 회전을 하면서 전류가 생기고 그 결과 자성을 띄게 됩니다.

전자들이 회전하는 순간 전류와 자성이 곧바로 생겨납니다.

자성을 띄는 이 전자 하나하나를 아주 작은 자석이라고도 볼 수 있습니다.

<자성체 내부에 있는 전자스핀>

 

하지만 여기서 발생하는 자성체 안에 있는 전자스핀들은

자전하는 방향이 모두 제각각 이라서 전체적으로 봤을땐 한쪽 방향으로 자성을 띄지 않고

각 전자들이 띄는 자성의 크기와 방향을 모두 합쳐보면 0이 됩니다.

그래서 자성체는 그냥 처음의 모습은 아무 자성이 없습니다.

<자성체 내부 전자스핀들의 모습>

<자성체 내부 전자스핀을 자극모양으로 표현>

 

 

이 상태의 자성체에 외부에서 자계을 가해주면(자석을 가까이 대면) 제각각의 전자스핀들이 외부 자계(자석)의 방향으로 정렬하게 됩니다.

<외부에서 자성체에 자계를 가했을때>

 

<자계를 가하기 전과 후의 자성체 내부 모습>

 

자성체는 이런 것입니다.

외부에서 어떤 자계도 가하지 않았을때는 자성이 0 인것처럼 보여지지만

외부에서 자계를 가하면 스스로 자성을 가지는, 자석과 같은 물체로 바뀌는 것이지요.

 

강자성체란 외부 자계의 방향대로 자신도 강하게 자화되는 물질을 말합니다.

물질 내에 있는 아주 작은 자석들이 외부자계와 나란한 방향으로 정렬되어

이후에 외부 자계가 사라져도 계속 자성을 띄는 물질을 말합니다.

보통 강자성체를 이용해서 우리가 많이 사용하는 자석을 만듭니다.

강자성체의 종류로는 철, 코발트, 니켈, 네오디뮴 등이 있습니다.

 

상자성체란 외부 자계의 방향대로 자신도 약하게 자화되는 물질이구요.

물질 내에 있는 아주 작은 자석들이 외부자계와 나란한 방향으로 정렬되지만

외부 자계가 사라지면 정렬되어 있던 자석들이 다시 제멋대로 배열되어 자성을 잃습니다.

종류로는 알루미늄, 알칼리 금속 등이 있습니다.

 

반자성체란 외부 자계와 반대방향으로 자신이 자화되는 물질이고요.

외부 자계와 반대 방향으로 배열되려는 성질 때문에

외부 자계를 제거하면 내부의 아주 작은 자석들이 다시 제멋대로 배열되어 자성을 잃는 물질입니다.

구리가 대표적인 반자성체입니다.

 

 

자성체를 어떻게 만들까?

 

철심(자성체)를 실용적으로 사용할땐 외부 자계를 만들기위해 자석으로 갖다 대는 것이 아니라

철심에 코일을 감아 전류를 흘려줌으로써 외부 자계를 만듭니다.

<전류로 외부자계 만든 그림>