자석은 왜 N극과 S극이 존재하는가요?
항상 고민었는데, 물질에는 자성이 있겠죠? 그런데 자석은 자성이 많을 것인데... 왜 어느 한쪽만이 아니라 잘게 잘라도 서로 다른 극으로 나타나는지요?
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
전기의 경우
(+)전기의 성질을 띠는 (+)전하와
(-)전기의 성질을 띠는 (-)전하가 따로 분리되어 있지요?
그래서 과학자들이 자석도 비슷할줄 알고 열심히 찾아보았지만
N자하, S자하 (N극만 띠는 입자나 S극만 띠는 입자)는 발견되지 않았어요.
자석의 성질이 왜 생기는지를 보면 그 이유를 알 수 있는데,
전류의 경우 (-)전하가 있고 그 전하의 흐름이 전류로 나타나지만,
자기장의 경우, 전자가 돌면서(스핀) 그 축의 위 아래로 N극과 S극이 나타나기 때문에
자기장이 만들어집니다.
즉 가장 기본입자중 하나인 전자 단위에서 자기장이 만들어지지만
그렇게 만들어질때조차 N과 S가 하나의 세트로 만들어지기에 분리할 수 없습니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
자석은 N극과 S이 존재하는 이유는 자기장의 특성과 자석 내부의 전자의 움직임과 관련이 있습니다.
자석은 전자들이 특정한 방향으로 정렬되어 있는데, 이를 자기 도메인이라고 합니다. 각 자기 도메인은 소극성이라는 성질을 가지고 있으며, 서로 같은 방향으로 정렬되어 있습니다. 이 소극성이 자석의 N극과 S극을 형성합니다.
자석 내부의 전자들은 자기력에 의해 서로 상호작용하며, 양극성을 가지는 자기 도메인들이 모여 N극과 S극을 형성합니다. N극은 자석 내부에서 자기력이 바깥으로 향하고, S극은 자석 내부에서 자기력이 안쪽으로 향하는 것으로 정의됩니다.
이렇게 N극과 S극이 형성되는 이유는 자기력의 성질로 설명됩니다. 자기력은 전자들의 운동에 의해 발생하며, 전자들이 같은 방향으로 운동하면 자기력이 강화되고, 반대 방향으로 운동하면 자기력이 약화됩니다. 이에 따라 자기 도메인들이 서로 같은 방향으로 정렬되어 N극과 S극을 형성하게 됩니다.