전기산업기사 자성체 — 강·상·반자성체 분류·감자율·자화의 세기 J와 B

자성체는 비투자율 μs = 1 + χm(자화율)으로 분류한다. 강자성체는 μs ≫ 1로 철(Fe)·니켈(Ni)·코발트(Co)가 대표고, 규소강판·네오디뮴 자석도 여기 속한다. 상자성체는 χm > 0, μs > 1로 백금·알루미늄 같은 것들이며 자석에 약하게 끌린다. 반자성체(역자성체)는 χm < 0, μs < 1로 구리·은·금·비스무스, 그리고 초전도체가 대표다. 「강자성체가 아닌 것」에 구리, 「반자성체가 아닌 것」에 니켈을 파는 보기가 단골이다. 인접 자기 쌍극자가 크기는 같고 방향만 반대로 늘어선 것은 반강자성체다.

자화의 세기 J는 자성체의 단위 체적당 자기 모멘트로 정의되고, 단위 면적당 자화된 자하량·자화선의 밀도라는 표현도 같은 뜻이다. 「단위 면적당 자기력선의 밀도」는 자속밀도 쪽 설명이라 틀린 정의로 나온다. 관계식은 J = B − μ₀H = μ₀(μs−1)H다.

강자성체에서 자속밀도와 자화의 세기는 B = μ₀H + J로 이어진다. 강자성체는 비투자율이 매우 커 μ₀H 항이 J에 비해 극히 작으므로 J는 B보다 약간 작다(실용적으로는 J ≈ B). 「J가 B보다 크다」「같다」「대단히 작다」는 모두 오답 보기다.

강자성체는 자구(domain)를 가진다 — 원자 자기 모멘트가 같은 방향으로 정렬된 미소 영역이며, 외부 자계를 가하면 자구가 재배열되며 히스테리시스를 나타낸다. 자구의 크기는 물질의 종류와 상태(온도·자화 상태)에 따라 달라지고, 자구를 가지는 것은 강자성체뿐이다. 강자성체의 자화는 자계의 세기에 비례하지 않는다(비선형) — 「비례한다」는 상·반자성체의 선형 성질을 강자성체에 섞은 오답이고, 히스테리시스손은 히스테리시스 곡선의 면적과 같다. 균일하게 자화된 자성체의 자극은 전체에 골고루 분포해 나타난다.

감자율(감자계의 비율)은 자성체의 형상이 정한다. 환상(도넛) 솔레노이드·환상 철심은 자기회로가 닫혀 자극이 생기지 않아 감자율이 0이고, 무한히 긴 봉은 0에 가깝다. 균일 자화된 구는 1/3, 자화 방향이 두께 방향인 평판은 1에 가깝다. 막대 자성체는 가늘고 길수록 감자율이 작고 굵고 짧을수록 크다. 「감자율이 0인 것」의 답은 예외 없이 환상(토로이드)이다.