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永久磁石としても知られる界磁は、何十年もの間、現代技術の礎となってきた。単純なモーターや発電機から複雑な医療用画像処理システムや粒子加速器に至るまで、幅広い機器に不可欠な部品である。外部電源なしで持続的な磁場を発生させる能力など、界磁マグネットのユニークな特性は、エンジニアや科学者の手になくてはならないツールとなっている。
フィールド・マグネットの基本
界磁マグネットは、鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性材料から作られており、強い磁場に曝すことで磁化することができる。一旦磁化されると、外部磁場を取り除いても、これらの材料はその磁気特性を保持する。この現象は磁化として知られている。
磁石の磁場の強さは、磁石の体積と磁化の2乗の積に比例する磁気モーメントによって決まる。磁場の方向は、右手の法則を使って説明することができる。これは、右利きの人の親指が磁場の北極から南極の方向を指すことで、磁力線の方向を示すものである。
フィールド・マグネットの応用
1.電気モーターと発電機
界磁マグネットの最も一般的な用途の一つは、電動機と発電機です。例えば直流モーターでは、静止した界磁マグネットの磁界と回転する電機子巻線の磁界の相互作用により、電気エネルギーが機械エネルギーに変換されます。この原理は直流発電機では逆になり、機械エネルギーは固定磁石の界磁内で電機子巻線を回転させるために使われ、機械エネルギーを電気エネルギーに変換します。
2.磁気記憶装置
また、ハードディスクドライブ（HDD）や磁気テープドライブなどの磁気記憶装置においても、界磁は重要な役割を果たしている。HDDでは、回転するディスケット（「プラッター」と呼ばれる）上の小さく間隔の狭いフィールド磁石（「ヘッド」または「ライト」磁石と呼ばれる）から発生する磁界を操作して、プラッター表面の磁気パターンとしてバイナリデータを保存または取り出すことができる。
3.磁気共鳴画像法（MRI）
医用画像診断の分野では、磁場磁石は磁気共鳴画像装置（MRI）に不可欠なコンポーネントである。MRI装置は、強力な超伝導磁石を使用して、通常1～3テスラ（T）の範囲の強力で均一な磁場を発生させます。患者を磁場の中に入れると、患者の体内のプロトンが磁場に整列し、正味の磁気モーメントが生じる。高周波（RF）パルスで磁場を操作することにより、MRIシステムは陽子からRF信号を放出させることができ、これを検出・処理して体内構造の詳細な画像を作成することができる。
4.粒子加速器
素粒子物理学において、電磁石は電子や陽子などの荷電粒子を加速・操作するための不可欠なツールである。CERNの大型ハドロン衝突型加速器（LHC）のような粒子加速器では、超伝導磁石を使って強力な磁場を作り出し、粒子を光速に近い速度まで加速することができる。これらの加速された粒子は、物質や素粒子の世界を支配する力の基本的な性質を研究するために、粒子同士や静止したターゲットと衝突させることができる。