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磁石(じしゃく、magnet)とは、双極性の磁場を発生させる源となる物体のこと。一般に良く知られた性質として、鉄などの強磁性体を引き寄せる、地磁気に応答して方位を指し示す等の振る舞いを見せる。永久磁石と電磁石の2種類がある。

磁石にはN極とS極と呼ばれる2つの極(磁極)がある。異なる極は引き合い、同じ極は反発しあうという性質をもっている。地球そのものも磁石であり、北極地方にS極が、南極地方にN極がある。このため、方位磁針を使うとN極が北を、S極が南を指し示すので方位を知ることが出来る。

◆ 原理

電気と磁気の力はお互いに不可分である。これらの関係は電磁気学の基本方程式であるマクスウェルの方程式で与えられる。この方程式によると、電気を帯びた物体(電荷)を運動させると、磁気の場(磁場)が生じ、磁石としての性質を帯びることとなる。磁石の性質を持つ物質である永久磁石も、電流を流すと磁石になる電磁石も、これによって磁石としての特性が発現する。

; 永久磁石

: 外部から磁場や電流の供給を受けることなく磁石としての性質を比較的長期にわたって保持し続ける物体のことである。強磁性ないしはフェリ磁性を示す物体であってヒステリシスが大きく常温での減磁が少ないものを磁化して用いる。永久磁石材料に関するJIS規格としてJIS C2502、その試験法に関する規格としてJIS C2501が存在する。アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石などが永久磁石である。

; 電磁石

: 通常、磁性材料の芯のまわりに、コイルを巻き、通電することによって一時的に磁力を発生させる磁石である。機械要素として用いられる。電流を止めると磁力は失われる。

◆ 超伝導と磁石

超伝導体には磁場を退けるマイスナー効果という性質がある。超伝導体に磁石を近づけると超伝導体は磁場を退けるので、まるで同極同士の磁石を近づけたように反発しているように見える。これによって磁石の上に超伝導体を浮上させることが出来る。また、ピン止め効果によって磁石の上に安定して留まる。

医療に用いるMRI(磁気共鳴画像法)用磁石の大部分や磁気浮上式鉄道では強力な磁界が必要となるが、これを実現できるような永久磁石は容易には存在しない。また、電磁石で実現するためにはコイルに大電流を流す必要がある。しかし、銅などの低抵抗の配線材料を用いても、この電流による発熱に耐えることは出来ない。この問題を解決するのがコイルに超伝導体を用いた超伝導電磁石である。超伝導材料は電気抵抗がゼロであるため、大電流を流しても発熱しないのである。超伝導コイルには磁場に強い「第二種超伝導体」を用いる必要がある。

◆ 磁石の歴史

古代ギリシアでは、鉄を引き寄せる石として磁石はすでに知られていた。プラトンは、その著書『イオン』にて「マグネシアの石」として磁石のことを言及している。ローマ帝国の博物学者プリニウスは著書『博物誌』にて、マグネスという羊飼いが磁石を偶然発見したと述べている。この「マグネシアの石」ないし「羊飼いマグネス」が、英語で磁石を指す言葉であるマグネット(magnet)の語源になったと考えられる。また、プリニウスの『博物誌』には、ダイヤモンドが磁石の力を妨げるという奇妙な説が述べられている。

磁石に対し近代的な科学の光をあてたのは、エリザベス1世の侍医であったウイリアム・ギルバートである。その著書『磁石及び磁性体ならびに大磁石としての地球の生理学』(De Magnete, Magneticisque Corporibvs,et De Magno Magnete Tellure)においてギルバートは、磁石に関する俗説や既知の現象について詳細に検証している。例えば羅針盤の指北性を論じるにあたり、球形の磁石を作製し、これに対する磁針の振舞いを観察している。この結果、地球そのものが磁石であると結論付けている。また、琥珀などが軽い羽毛などを引きつける静電引力は、磁力とは異なる現象であるとも論じている。ギルバートの実験と論証による方法論は、その後の科学に多大な影響を与えた。

・ 1825年 - ウィリアム・スタージャンによって電磁石が発明された。

・ 1917年 - 本多光太郎らによってKS鋼が発明された。

・ 1931年 - 三島徳七によってMK鋼が開発された。

・ 1933年 - アルニコ磁石が発明された。

・ 1934年 - 新KS鋼が開発された。

・ 1937年 - 東京工業大学の加藤与五郎、武井武によってフェライト磁石が発明された。

・ サマリウムコバルト磁石が発明された。

・ 1971年 - 日本の東北大学の金子によって鉄-クロム-コバルト磁石が開発された。

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