でも、磁石の元はなに？ってことはでも意外と知られていない。なんでいつも引き付けているんだろうか？ もしかしたら、磁気モーメントという言葉やスピンと言う言葉を聞いたことがあるかもしれない。 ここでは、非常に簡単に磁石の元が何かを説明したい
説明すると長くなるので答えをいってしまうが、 磁石は磁場を作り、磁場が鉄を引っ張っていることがわかった。それを近接作用という。 磁石の上に紙を置いて、その上に砂鉄を撒いた実験を教科書で見たことがあるかもしれない。 N極からS極に入っている線が磁力線である。あれが鉄を引っ張っているのだ！
電流が磁場を発生させる→電流は電子の流れ→電子が流れると磁場が発生する
そう、電子の流れは磁場を発生させるのだ。それは電磁気学の基礎方程式のマクセル方程式に ちゃんと記述されている。(なぜ電子がの流れが磁場を発生させるのかは、 少なくとも僕は知らない。電子が動くと磁場が発生するものだと思って欲しい。 それを知るということは、マクセル方程式を導くということになる…）
今までのことをちょっとまとめると、
・磁石は磁場を作り鉄を引きつけている
・磁場は電子の流れで作られる
ということを簡単に説明した。本題は「磁石の元は何か」である。磁石の発生させる 磁場の元はなんだろうか？それをあきらかにしたい。 仮に磁石の中に電流が流れれていれば、磁場は必ず発生するけど、 磁石に電流が流れているわけではないことは、誰でもわかる。 それでは、一体何が磁石の磁場を発生させているのだろうか？？？
スピン＝磁気モーメント
と考えているかもしれないが、それは大きな間違いだ。ここでは、磁気モーメントについての説明と、 スピンについての説明を別々に行い、最後につながりを説明したい。
磁気モーメント
先ほど、電流を流すと磁場が発生すると説明した。
ちょっとここで、導線を半径ｒの円にして、それに電流を流した場合を考えよう。この図のように、
磁場が発生することは予想できるだろう。このときにどのような磁場が発生するかは、
電磁気学よりもとめることができる(演習問題でやるかも）。
ここで、半径ｒを無限小にしたときを考えてみよう。