KR20150011184A - 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양자스핀자기학을 응용하여 외부 적용 자기장 속에 놓인 스핀자석은 자기에너지를 받아 세차운동을 하며, 그 세차운동을 이용하여 자기에너지를 얻을 수 있는 방법에 관한 것이다.
[색인어]
양자스핀자기학, 양자스핀, 스핀자석, 세차운동, 자기에너지

Description

양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법 {A Method to Obtain Magnetic Energy by using Quantum Spin Magnetics.}

본 발명은 양자스핀 자기에너지 기술분야에 관한 것이다.

본 발명은 양자스핀자기학을 응용한 자석의 자기에너지 획득 기술에 관한 것이다.

본 발명의 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법에서는, 양자스핀자기학을 응용하여 자석의 자기에너지를 획득하는 방법을 모색하는 것이 주요 과제이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 외부 적용 자기장 속에 놓인 스핀자석은 자기에너지를 받아 세차운동을 하며, 그 세차운동을 이용하여 자기에너지를 얻기 위해 양자스핀자기학을 응용해 보고자 하는 것이다.

본 발명의 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법은, 반영구적인 적용 자기장 속에 놓인 반영구스핀자석을 이용하여 반영구적으로 자기에너지를 얻을 수 있어 경제적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법을 설명하기위한 측면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 스핀자석
200 : 각운동량
300 : 자기모멘트
400 : 적용 자기장
500 : 스핀자석(100)이 적용 자기장(400)과 이루는 각도
600 : 스핀자석(100)의 세차운동
700 : 세차운동(600)의 z 축(적용 자기장(400)의 방향과 일치)

아래에서, 본 발명에 따른 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법의 바람직한 구체적 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1에서, 외부 적용 자기장(400, Hz)의 방향(z 축(700))에 대해 각도(500, θ)를 이루는 스핀 각운동량(200, Sm)과 자기모멘트(300, μm)를 갖고 있는 스핀자석(100)은 상기 외부 적용 자기장(400, Hz)에서 상기 z 축(700)에 관해 세차운동(600)을 하고 있다.

고전법칙에 따르면, 양자스핀의 일예로서 스핀전자의 경우, 스핀전자의 자기모멘트, μ 와 상기 자기장, Hz(400) 와의 결합에 의한 자기에너지는 식 1과 같다.

자기장의 적용은 자기모멘트에 토크를 발생시키는 효과를 갖고 있다. 뉴턴의 고전법칙에 따르면, 이 토크는 각운동량의 변화율과 같다. 주어진 궤도에 있는 한 전자에 대해, 각운동량의 크기는 고정되어 있으며, 따라서 자기 토크는 각운동량 벡터의 크기가 아니라 방향을 변화(세차운동)시킴으로써만 발생된다. 결론은 다음과 같다, 즉 세차운동은 각운동량의 크기에 변화 없이 스핀의 각운동량의 방향을 계속 변화시키기 때문에, 각운동량 벡터와 함께 양자 자기모멘트 벡터는, 적용 자기장의 상기 z 축(700)에 대해 세차운동을 해야 한다. 각운동량 벡터와 자기모멘트 벡터는 아래 식 2에서 주어진 특성 각주기(각속도), ω를 갖고 적용 자기장 방향에 대해 세차운동을 하며, 그 식에서 γe는 전자의 자기회전 비이고, Hz는 상기 적용 자기장, Hz(400)의 강도(크기)이다.

자기장이 세차운동 축을 따라 적용될 때, 자기장 속에서 양자 상태들의 자기모멘트들은 각기 다른 방향들을 갖기 때문에 다른 값의 Ms를 갖는 양자 상태들은 다른 에너지를 갖게 될 것이다. 이들 다른 에너지들은, 다음으로, 방향들의 콘에 대한 세차운동의 다른 각속도, ω에 해당한다. 자기장에서 각운동량의 특정 방향의 에너지는 직접적으로 Ms, μe 및 Hz (아래 식 3a 참조)에 비례한다.

그래서 스핀벡터의 세차운동 각속도, ωs는 아래 식 3b에 주어진다.

상기 식 3b로부터, ω의 값은 적용 자기장과 관련된 자기에너지와 같은 인자들과 직접 연관될 것이다. Ms의 같은 절대 값, 그러나 다른 부호를 갖는 두 (스핀)상태에 대해, 세차운동 율(, ω)은 크기는 같으나, 방향감각에서 반대이다. 이 반대 방향감각은 자기모멘트 벡터의 다른 방향들, 즉 결국 다른 에너지들에 해당한다.

다시 그림 1로 돌아가서, 고유의 변하지 않는 상기 자기모멘트, μm(300) 을 갖고 있는 상기 스핀자석(100)이 상기 적용 자기장(400) 안에서 상기 각운동량(200, Sm)을 갖게 되면, 상기 적용 자기장(400)에 의해 정의된 z 축(700)에 관해 0 이 아닌 자기에너지 준위(아래 식 4a)가 발생하고, 상기 세차운동(600)을 수행할 것이다(아래 식 4b).

상기 식 4a, b에서 gm은 상기 스핀자석(100)의 상기 각운동량(200)과 상기 자기모멘트(300) 간의 연결 보정인자라고 하자. 상기 스핀자석(100)의 자기회전 비, γm 과 보정인자, gm 은 스핀 및 세차운동 실험을 통해 결정할 수 있을 것이다.

일정한 상기 각운동량(200)을 갖고 있는 상기 스핀자석(100)의 상기 세차운동(600)의 상기 축(700) 멀리 끝에 일예 발전기가 연결되어 그 발전기의 일정한 부하저항(발전에너지 Ew에 해당)만이 상기 세차운동(600)에 대한 저항토크로 작용할 경우, 상기 스핀자석(100)의 상기 각운동량(200)과 상기 자기모멘트(300)는 변하지 않고 세차 율만 감소한다, 즉 "상기 외부 적용 자기장(400)에 의한 상기 스핀자석(100)의 자기에너지 준위는 저항(토크)에너지만큼만 낮아질 뿐이다"라는 것이다. 즉, 수정된 세차운동 율, ωm-w 은 아래 식 5에 주어진다.

여기서 주목할 것은, 일반적으로 "일정한 상기 각운동량(200)을 갖고 있는 상기 스핀자석(100)의 상기 세차운동(660)의 상기 축(700)에 연결된 일예 발전기가 발전을 멈추면(또는, 상기 세차운동(600)의 상기 축(700)을 잡고 있다가 놓으면), 상기 세차운동(600)에 대한 저항 토크가 사라져 자기에너지 준위와 세차 율은 다시 상기 식 4a, b로 즉시 회복될 것이다"라는 것이다. 따라서 상기 적용 자기장(400) 속에 놓인 상기 스핀자석(100)의 상기 세차운동(600)은, 신비로운 달의 반영구적인 자전(스핀)과 지구에 관한 공전처럼, 또는 적용 자기장 안의 양자스핀들의 세차운동처럼, 반영구적인 운동을 지속할 것이다!

이상에서 본 발명의 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 간단하고 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims (3)

1. 상기 외부 적용 자기장(400)의 방향(상기 z 축(700))에 대해 상기 각도(500)를 이루는 상기 스핀 각운동량(200)과 자기모멘트(300)를 갖고 있는 상기 스핀자석(100)이 상기 외부 적용 자기장(400)에서 상기 z 축(700)에 관해 상기 세차운동(600)을 하고 있는 동안, 상기 세차운동(600)의 상기 축(700) 멀리 끝에 저항(토크)에너지의 일예 발전기가 연결되어 그 발전기의 일정한 부하저항(발전에너지 Ew에 해당)만이 상기 세차운동(600)에 대한 저항토크로 작용할 경우, 상기 스핀자석(100)의 상기 각운동량(200)과 상기 자기모멘트(300)는 변하지 않고 세차 율만 감소한다, 즉 상기 외부 적용 자기장(400)에 의한 상기 스핀자석(100)의 자기에너지 준위는 상기 저항(토크)에너지만큼만 낮아지는 것을 특징으로 하는 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스핀자석(100)의 상기 세차운동(600)의 상기 축(700)에 연결된 상기 일예 발전기가 발전을 멈추면, 상기 세차운동(600)에 대한 상기 저항(토크)에너지가 사라져서 감소된 상기 자기에너지 준위와 상기 세차 율은 즉시 회복되는 것을 특징으로 하는 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법.
3. 제 1항과 제 2항에 있어서,
   반영구스핀자석을 상기 스핀자석(100)으로 사용하고, 상기 적용 자기장(400)으로서 반영구자석에 의한 반영구자기장을 적용하는 것을 특징으로 하는 양자스핀자기학을 응용한 자기에너지 획득 방법.

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