磁石の仕組みと種類、これからの研究・よくある疑問
磁石は、鉄などをくっつけ、N極とS極は引き合い、同じ極どうしは反発する性質をもちます。鉄は中の小さな磁石の向きがそろうと、自分も磁石になります。永久磁石は、磁界をなくしても磁石のままでいるもので、合金磁石・フェライト磁石・希土類磁石の3種類に分けられます。
目次

なぜ鉄は磁石にくっつくのか
磁石が引き合ったり反発したりする力を磁力、その力が働く範囲を磁界と呼びます。棒磁石の磁界は、N極からS極へ向かう曲線(磁力線)で表せます。鉄の粉をまくと、その形を確かめられます。
鉄やコバルトは強磁性体と呼ばれます。中の原子は小さな磁石ですが、向きがバラバラで、全体の磁力は打ち消し合っています。
鉄に弱い磁界をかけると、小さな磁石の向きがそろい、鉄全体が磁石になります。磁界をなくすと元に戻ります。クリップも磁石につくと自分が磁石になり、別のクリップを引き付けます。
永久磁石は磁界を外しても磁石のまま
永久磁石は、磁界で中の向きをそろえたあと、磁界をなくしても磁石のままでいます。
ネオジム磁石では、ネオジム原子が鉄原子の磁極の向きを一方向に固定しています。
永久磁石の3つの種類と特徴
永久磁石は、合金磁石・フェライト磁石・希土類磁石の3種類に分けられます。
フェライト磁石は酸化鉄が主成分です。磁力は3種類の中で最も低いのですが、安くてさびにくいため、最も多く使われています。ホワイトボードのピン磁石や、自動車の初心者マークもフェライト磁石でできています。
希土類磁石は歴史が浅いものの、今、最も磁力が大きい磁石です。最大エネルギー積(磁石の強さを表す数値)はフェライト磁石の10倍以上です。ハードディスク、エアコン、ハイブリッド車、EVなどに大量に使われています。
合金磁石は、永久磁石の中で最も古い歴史を持ちます。温度による磁力の変化が小さい一方、保磁力は低いという特徴があります。
ネオジム磁石は、磁石の中で最も強いとされています。ただし、欠けやすい、熱に弱い、さびやすいという弱点もあります。
| 種類 | 特徴 | 使われる例 |
|---|---|---|
| 合金磁石 | 最も古い歴史。温度による磁力の変化が小さいが、保磁力は低い | ― |
| フェライト磁石 | 酸化鉄が主成分。磁力は3種類で最も低いが、安くてさびにくい。最も多く使われている | ホワイトボードのピン磁石、自動車の初心者マーク |
| 希土類磁石 | 歴史は浅いが、現在最も磁力が大きい。最大エネルギー積はフェライト磁石の10倍以上 | ハードディスク、エアコン、ハイブリッド車、EV |
磁石を折ったり切ったりするとどうなる?
磁石を折ると、折れた場所に新しい磁極が現れ、クリップを引き付けるようになります。
磁石を切っても、小さな磁石になります。磁石は小さな「ミニ磁石」からできていて、鉄のミニ磁石は一辺が約15ナノメートルです。それより小さくなると、磁石の性質はなくなります。
電磁石は永久磁石と何が違う?
電磁石は、電流を流したときだけ磁力をもち、電流を止めると磁力を失います。永久磁石は、磁界をなくしても磁石のまま残ります。
| 永久磁石 | 電磁石 | |
|---|---|---|
| 磁力のもち方 | 磁界で向きをそろえたあと、磁界をなくしても磁石のまま | 電流を流したときだけ磁力をもつ |
| 電流や磁界をなくしたとき | 磁石のまま | 磁力を失う |
磁石につく金属・つかない金属
鉄や炭素鋼は、磁石で取り除きやすい金属です。
アルミや銅は磁石につかないため、取り除くには別の方法が必要です。
これから:ネオジムに代わる磁石の研究
ネオジム磁石に代わる、希少な金属を使わない高性能な磁石の研究が注目されています。
高性能なフェライト磁石で、ネオジム磁石と同じ出力をモーターで実現した、という見出しの記事があります。この記事の材料には中身の詳しい説明がないため、くわしいことはまだ分かっていません。
磁石の始まりとネオジム磁石の歴史
磁石の始まりは、古代ギリシャの遊牧民が、鉄にくっつく石を見つけたことと言われています。
ネオジム磁石は、1982年に大阪の会社が開発しました。100円ショップでも買えるネオジム磁石について、日本人が開発したと紹介する記事もあります。
ネオジム磁石の開発の歴史を紹介する記事は、2022年7月13日に公開されています。
よくある疑問
磁石はなぜ北を向くの?
棒磁石を糸でつるすと、N極は北を向きます。地球が大きな磁石として働くためです。
磁石を折ったら、磁力はなくなる?
なくなるわけではなく、折れた場所に新しい磁極が現れ、クリップを引き付けるようになります。
アルミは磁石につく?
アルミや銅は磁石につきません。取り除くには別の方法が必要です。
ネオジム磁石はなぜ強いの?
強い理由そのものは、この記事の材料では説明されていません。分かっているのは、ネオジム磁石ではネオジム原子が鉄原子の磁極の向きを一方向に固定していることです。
磁石はどんなものに使われている?
強力な磁石は小さくできるため、MRI、ハードディスク、エアコン、ハイブリッド車のモーター、ヘッドホンなどに使われています。
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