銅は磁性を持っていますか? (+ 他に知っておくべき 3 つのこと)

いいえ、銅は磁性を持ちません。磁石を強く引き付けず、磁気特性を保持しないため、非磁性材料として分類されます。

まあ、それは単純な答えでした。ただし、このトピックについては、コンセプトを明確にするために知っておくべきことがいくつかあります。

それでは早速本題に入りましょう。

反磁性材料と常磁性材料について詳しく知りたい場合は、この短いビデオが非常に役立ちます。

なぜ銅は磁性を持たないと考えられるのでしょうか?

銅は非磁性材料であるため、磁性があるとは考えられません。鉄、ニッケル、コバルトなどの磁性材料は強磁性と呼ばれる特性を持っています。これは、磁場の存在下で磁化され、磁場が取り除かれた後もその磁化を保持できることを意味します。これは、材料内の磁区の配列によるものです。

一方、銅は反磁性があり、磁場を弱く反発します。磁場が銅に適用されると、材料内の電子が反応して、外部磁場に対抗する独自の磁場を生成します。その結果、銅の全体的な磁気効果は非常に弱く、より強い外部磁場によってすぐに圧倒されてしまいます。

銅に磁性がないのは主にその電子構造によるものです。原子の形では、銅には 29 個の電子がさまざまなエネルギー準位または軌道に配置されています。これらの電子の配置は材料内に正味の磁気モーメントをもたらさず、材料に非磁性の性質を与えます。

銅は磁性があるとは考えられていませんが、他の有用な電気的特性を示すため、電気配線、エレクトロニクス、および良好な導電性が必要とされるその他の用途で銅が広く使用されていることに注意することが重要です。

銅は一般に非磁性材料とみなされ、鉄、ニッケル、コバルトのような強磁性特性を示しません。ただし、特定の条件下では、銅は非常に限られた範囲で磁化される可能性があります。

銅を磁化する 1 つの方法は、銅を非常に強い外部磁場にさらすことです。銅がそのような強い磁場にさらされると、その電子は常磁性と呼ばれる現象を起こすことがあります。

常磁性材料は、磁場および印加された場の方向の一時的な磁化に弱く引き寄せられます。ただし、外部磁場が除去されると、銅はすぐに磁化を失います。

銅を磁化する別の方法は、電磁誘導と呼ばれる技術を使用することです。銅線が閉回路の一部であり、時間変化する磁場が回路を通過すると、線内に電流が誘導されます。

この誘導電流は独自の磁場を生成し、外部磁場と相互作用する可能性があります。この誘導磁場は一時的なものであり、電流が流れているときにのみ存在しますが、電磁石や電気モーターなどのさまざまな用途に使用できます。

全体として、銅は特定の状況下では磁気的な挙動を示すことがありますが、その磁気特性は一般に非常に弱く、一時的です。銅は主に磁気特性よりも優れた導電性で評価されています。

はい、銅の純度は磁気の挙動に影響を与える可能性があります。一般に、純銅は非磁性であると考えられていますが、銅中の不純物により磁気特性がある程度変化する可能性があります。

純銅は面心立方（FCC）結晶構造を持ち、全体の磁気モーメントがゼロになるように電子が配置されています。この配置により、純銅に非磁性の性質が与えられます。

ただし、特定の遷移金属や磁性元素などの不純物は結晶構造を破壊し、銅に磁気的挙動を引き起こす可能性があります。

たとえば、銅中に不純物として少量の鉄やニッケルが存在すると、強磁性を示す結晶構造が異なる局所領域が形成されることがあります。これらの局所的な領域は磁性介在物または磁性析出物と呼ばれます。

磁場の存在下では、これらの介在物が磁化される可能性があり、その結果、銅材料の全体的な磁気応答が低下します。

不純物濃度が顕著でない限り、銅の磁気的挙動に対する不純物の影響は一般に最小限です。ほとんどの実際の用途では、銅は高度に精製され、非磁性特性が保証されます。ただし、特殊な場合や特定の不純物が意図的に添加された場合には、銅の磁気挙動が変化する可能性があります。