자력

자기학은 결합된 전자기력의 한 측면이다. 다른 물체를 끌어당기거나 밀어내는 분야를 생산하는 물체인 자석에 의한 힘에 의해 발생하는 물리적 현상을 말한다. 조지아 주립대 하이퍼물리학 웹사이트에 따르면 자기장은 로렌츠 힘 때문에 이 분야의 입자에 힘을 가한다고 한다. 전기 충전 입자의 움직임은 자력을 발생시킨다. 자기장의 전기 충전 입자에 작용하는 힘은 전하의 크기, 입자의 속도 및 자기장의 강도에 따라 달라진다. 모든 물질은 자력을 경험하며, 일부는 다른 물질보다 더 강하다. 철과 같은 물질로 만들어진 영구 자석은 철자론으로 알려진 가장 강력한 효과를 경험한다. 드문 예외지만, 이것은 사람들이 느낄 수 있을 만큼 강한 자력의 유일한 형태다.자기장은 초물리학에 따르면 회전하는 전하에 의해 생성된다. 전자는 모두 각운동, 즉 회전하는 특성을 가지고 있다. 대부분의 전자는 2개의 전자가 동일한 에너지 상태를 동시에 점유할 수 없다는 파울리 배제 원칙에 따라 한 전자는 "스핀 업"이고 다른 전자는 "스핀 다운"인 쌍을 형성하는 경향이 있다. 이 경우 자기장이 반대방향으로 되어 있어 서로 상쇄한다. 그러나, 어떤 원자는 방향 자기장을 만들 수 있는 하나 이상의 무정전자를 포함하고 있다. 비파괴시험(NDT) 자원센터에 따르면 이들의 스핀 방향이 자기장의 방향을 결정한다. 상당수의 손상되지 않은 전자가 같은 방향으로 스핀과 일직선으로 배열되면, 이 전자들이 결합해 거시적으로 느낄 수 있을 만큼 강한 자기장을 생성한다. 자기장 소스는 남북 자기장을 가진 쌍극이다. 산호세 주립대학의 조지프 베커에 따르면, 반대편 극(N과 N, 또는 S와 S)은 극(N과 N)과 마찬가지로 유혹한다. 이것은 밭의 방향이 북극으로부터 바깥쪽으로 전파되어 남극을 통해 들어오기 때문에, 토오이드, 즉 도넛 모양의 밭을 만든다. 지구 자체가 거대한 자석이다. 하이퍼물리학에 따르면, 이 행성은 녹은 금속 노심 내에서 순환하는 전류로부터 자기장을 얻는다. 나침반은 그 안에 있는 작은 자석 바늘이 매달려서 그것이 행성의 자기장과 정렬하기 위해 그것의 케이스 안에서 자유롭게 회전할 수 있기 때문에 북쪽을 가리키고 있다. 역설적으로, 우리가 자석 북극이라고 부르는 것은 나침반 바늘의 북극 자석 극을 끌어당기기 때문에 사실 남쪽 자석극이다.손상되지 않은 전자의 정렬이 외부 자기장이나 전류를 적용하지 않고 지속되면 영구 자석을 생성한다. 영구 자석은 철자론의 결과물이다. "페로"라는 접두사는 철을 가리킨다. 왜냐하면 영구적 자성은 자석 Fe3O4라고 불리는 천연 철광석의 형태로 처음 관측되었기 때문이다. 자석 조각들이 지구 표면이나 근처에 흩어져 있는 것을 발견할 수 있고, 때때로 자석화되기도 한다. 이 자연적으로 발생하는 자석은 하숙이라고 불린다. 애리조나대에 따르면 "우리는 아직 그들의 기원에 대해서는 확신하지 못하지만 대부분의 과학자들은 석회암이 번개에 맞은 자석이라고 믿고 있다"고 한다. 사람들은 곧, 쇠 바늘을 산실로 쓰다듬음으로써 철의 바늘을 자화시킬 수 있다는 것을 알게 되었고, 이로 인해 바늘에 있는 대부분의 손상되지 않은 전자들이 한 방향으로 정렬하게 되었다. NASA에 따르면, 서기 1000년경, 중국인들은 물 그릇에 떠 있는 자석이 항상 남북 방향으로 정렬되어 있다는 것을 발견했다. 따라서 자기 나침반은 특히 별이 구름에 가려진 낮과 밤에 항해에 엄청난 도움이 되었다. 철 외에 다른 금속들은 철자성 특성을 가진 것으로 밝혀졌다. 이것들은 니켈, 코발트, 그리고 초강력 영구 자석을 만드는데 사용되는 사마륨이나 네오디뮴과 같은 희토류 금속을 포함한다.