実生活における磁石の応用一覧

2025 年 2 月 7 日

磁石は多くの人に馴染みがあり、実際に使ったことがあるでしょう。しかし、日常生活でどのように使われているか聞かれると、答えに困ってしまう人もいるかもしれません。そこでこの記事では、日常生活における磁石の活用例をリストアップしてご紹介します。

磁石の応用

伝統産業における磁石の応用

磁性材料の磁気源、電磁誘導、磁気デバイスについて説明し、磁性材料のいくつかの実用的応用について述べました。磁性材料は、伝統産業のあらゆる分野で広く利用されています。

例えば、磁性材料がなければ電化は不可能です。なぜなら、発電機、変圧器、送電用のモーター、電話、ラジオ、テレビのスピーカーは電気を生成するために使われるからです。磁性鋼のボイスコイル構造は多くの楽器に使用されています。これらについては、すでに別の部分で説明しました。

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医療における磁石の応用

医学では、核磁気共鳴（NMR）を使用することで人体の組織の異常を診断し、病気を判定することができ、これが私たちがよく知っている核磁気共鳴画像技術です。

基本原理は、原子核が正電荷を帯び、スピンを持っているというものです。通常、原子核スピン軸の配列は不規則ですが、外部磁場中に置かれると、原子核スピンの空間的配向は無秩序から秩序へと遷移し、スピン系の磁化ベクトルはゼロから徐々に増加します。系が平衡状態に達すると、磁化の強さは安定値に達します。

核スピン系が外部作用、例えば特定の周波数の高周波励起を受けると、共鳴効果が生じます。高周波パルスを停止すると、スピン系によって強化された核はこの状態を維持できなくなり、磁場内で元の配置に戻り、微弱なエネルギーを放出します。これが無線信号となります。これらの信号を検出し、空間分解することで、運動する核の分布像が得られます。

核磁気共鳴（NMR）は、フロー効果またはフローブランク効果として知られる、信号のない液体の流れを特徴とします。その結果、血管は灰白色の管状構造となり、血液は黒色で信号がありません。これにより、血管は軟部組織を容易に分離することができます。マグネタイトは、血液中の様々な成分の磁気的差異を利用して赤血球と白血球を分離する伝統的な漢方薬です。

さらに、磁場と人体経絡の相互作用により磁気治療が実現され、様々な疾患の治療に独自の効果をもたらします。現在、磁気治療枕、磁気治療ベルトなどがその応用例です。磁石で作られた除鉄剤は小麦粉から鉄粒子を除去し、磁化した水はボイラーのスケール付着を防ぎ、磁化した種子は作物の収穫量をある程度増加させます。

拡張読書: 医療業界における永久磁石の応用

天文学分野における磁石の応用

太陽黒点は太陽の磁気活動が活発な領域であり、黒点の爆発は無線通信の一時的な途絶など私たちの生活に影響を及ぼす可能性があるため、太陽黒点の研究は私たちにとって非常に重要な意義を持っています。

地磁気の変化は鉱床の探査に利用できます。すべての物質は強磁性または弱磁性を持っているため、それらが集まって鉱床を形成すると、必然的に近くの地磁気に干渉し、地磁気異常が発生します。これを利用して、陸、海、空の地球の磁気を測定し、地磁気図を作成し、地磁気図上の磁気異常領域を分析・探査することで、未知の鉱床や特殊な地質構造を発見することができます。地質年代の異なる岩石は磁気特性が異なる場合が多いため、岩石の磁気特性から地質時代の変化や地殻の変化を判断することができます。

多くの鉱物資源は共生関係にあります。つまり、いくつかの鉱物が混ざり合っており、これらの鉱物の磁気特性はそれぞれ異なります。この特徴を利用して、人々は磁気分離機を開発しました。磁気分離機は、鉱物の異なる成分の磁気の違い、磁場の強さの違い、磁石がこれらの物質に及ぼす吸引力の違いを利用して、混ざり合った異なる磁性鉱物を分離し、磁気選鉱を実現します。

軍事分野における磁石の応用

ネオジム磁石をはじめとする磁性材料は、軍事分野でも広く利用されています。例えば、通常の地雷は標的に接触した時にのみ爆発するため、その有用性は限定的です。しかし、戦車や軍艦は鋼鉄製であるため、磁気センサーを地雷に設置すれば、標的に接触することなく接近した際に磁場の変化をセンサーが検知し、地雷を爆発させて致死率を高めることができます。