मैग्नेटोमीटर क्या है?

मैग्नेटोमीटर(कभी-कभी "मैग्नेटो मीटर" के रूप में लिखा जाता है) की ताकत और दिशा को मापें चुंबकीय क्षेत्र, आमतौर पर टेस्ला की इकाइयों में दिया जाता है। जैसे ही धातु की वस्तुएं पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आती हैं या उसके करीब आती हैं, वे चुंबकीय गुणों का प्रदर्शन करती हैं।

धातुओं और धात्विक मिश्र धातुओं की ऐसी संरचना वाली सामग्री के लिए जो इलेक्ट्रॉनों और आवेशों को स्वतंत्र रूप से बहने देती हैं, चुंबकीय क्षेत्र बंद कर दिए जाते हैं। एक कंपास पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ बातचीत में आने वाली धातु की वस्तु का एक अच्छा उदाहरण है जैसे कि सुई चुंबकीय उत्तर की ओर इशारा करती है।

मैग्नेटोमीटर भी मापते हैं चुंबकीय प्रवाह का घनत्व, एक निश्चित क्षेत्र में चुंबकीय प्रवाह की मात्रा। यदि आप किसी नदी की धारा की दिशा में कोण बनाते हैं तो आप प्रवाह को एक जाल के रूप में सोच सकते हैं जो पानी को इसके माध्यम से बहने देता है। फ्लक्स मापता है कि इस तरह से विद्युत क्षेत्र कितना प्रवाहित होता है।

आप चुंबकीय क्षेत्र को इस मान के रूप में निर्धारित कर सकते हैं यदि आप इसे एक विशिष्ट समतल सतह जैसे आयताकार शीट या बेलनाकार मामले पर मापते हैं। इससे आप यह पता लगा सकते हैं कि किसी वस्तु या गतिमान आवेशित कण पर बल लगाने वाला चुंबकीय क्षेत्र क्षेत्र और क्षेत्र के बीच के कोण पर कैसे निर्भर करता है।

मैग्नेटो मीटर का सेंसर चुंबकीय प्रवाह घनत्व का पता लगाता है जिसे चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तित किया जा सकता है। चट्टान की विभिन्न संरचनाओं द्वारा दिए गए चुंबकीय क्षेत्र को मापकर शोधकर्ता पृथ्वी में लोहे के जमाव का पता लगाने के लिए मैग्नेटोमीटर का उपयोग करते हैं। समुद्र के नीचे या पृथ्वी के नीचे जहाजों और अन्य वस्तुओं के स्थानों को निर्धारित करने के लिए वैज्ञानिक मैग्नेटोमीटर का भी उपयोग कर सकते हैं।

एक मैग्नेटोमीटर या तो वेक्टर या अदिश हो सकता है। वेक्टर मैग्नेटोमीटर आप इसे कैसे उन्मुख करते हैं इसके आधार पर अंतरिक्ष में एक विशिष्ट दिशा में प्रवाह घनत्व का पता लगाएं। अदिश मैग्नेटोमीटर, दूसरी ओर, केवल फ्लक्स वेक्टर के परिमाण या शक्ति का पता लगाएं, न कि उस कोण की स्थिति जिस पर इसे मापा जाता है।

स्मार्टफोन और अन्य सेल फोन चुंबकीय क्षेत्रों को मापने के लिए अंतर्निर्मित मैग्नेटोमीटर का उपयोग करते हैं और यह निर्धारित करते हैं कि फोन से ही करंट के माध्यम से कौन सा रास्ता उत्तर की ओर है। आमतौर पर स्मार्टफ़ोन को उन अनुप्रयोगों और सुविधाओं के लिए बहुआयामी होने के उद्देश्य से डिज़ाइन किया जाता है जिनका वे समर्थन कर सकते हैं। स्थान और कंपास दिशाओं को निर्धारित करने के लिए स्मार्टफोन फोन के एक्सेलेरोमीटर और जीपीएस यूनिट से आउटपुट का भी उपयोग करते हैं।

ये एक्सेलेरोमीटर बिल्ट-इन डिवाइस हैं जो स्मार्ट फोन की स्थिति और ओरिएंटेशन को निर्धारित कर सकते हैं जैसे कि आप इसे किस दिशा में इंगित कर रहे हैं। आपका फ़ोन कितनी तेज़ी से गति करता है, इसका मापन करके इनका उपयोग फ़िटनेस-आधारित ऐप्स और GPS सेवाओं में किया जाता है। वे सूक्ष्म क्रिस्टल संरचनाओं के सेंसर का उपयोग करके काम करते हैं जो उन पर लगाए गए बल की गणना करके त्वरण में सटीक, सूक्ष्म परिवर्तनों का पता लगा सकते हैं।

केमिकल इंजीनियर बिल हैमैक ने कहा कि इंजीनियर इन एक्सेलेरोमीटर को सिलिकॉन से इस तरह बनाते हैं कि वे चलते समय स्मार्टफोन में सुरक्षित और स्थिर रहते हैं। इन चिप्स में एक ऐसा भाग होता है जो दोलन करता है, या आगे-पीछे चलता है, जो भूकंपीय गतिविधियों का पता लगाता है। त्वरण निर्धारित करने के लिए सेल फोन इस उपकरण में एक सिलिकॉन शीट की सटीक गति का पता लगा सकता है।

यह कैसे काम करता है, इस पर एक मैग्नेटोमीटर बहुत भिन्न हो सकता है। एक कंपास के सरल उदाहरण के लिए, एक कंपास की सुई पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के उत्तर के साथ खुद को संरेखित करती है, जब यह आराम पर होती है, तो यह संतुलन पर होती है। इसका अर्थ है कि इस पर कार्य करने वाले बलों का योग शून्य है और पृथ्वी पर कार्य करने वाले चुंबकीय बल के साथ कम्पास के स्वयं के गुरुत्वाकर्षण का भार रद्द हो जाता है। हालांकि उदाहरण सरल है, यह चुंबकत्व की संपत्ति को दिखाता है जो अन्य मैग्नेटोमीटर को काम करने देता है।

इलेक्ट्रॉनिक कंपास यह निर्धारित कर सकते हैं कि चुंबकीय उत्तर किस दिशा में है जैसे कि हॉल प्रभाव, चुंबकीय प्रेरण, या magnetoresistance.

हॉल इफेक्ट का मतलब है कि कंडक्टर जिनके माध्यम से विद्युत धाराएं बहती हैं वे क्षेत्र और वर्तमान की दिशा के लिए लंबवत वोल्टेज बनाते हैं। इसका मतलब है कि मैग्नेटोमीटर अर्धचालक सामग्री का उपयोग करके करंट पास कर सकता है और यह निर्धारित कर सकता है कि चुंबकीय क्षेत्र पास है या नहीं। यह चुंबकीय क्षेत्र के कारण धारा के विकृत या कोण के तरीके को मापता है, और जिस वोल्टेज पर यह होता है वह है हॉल वोल्टेज, जो चुंबकीय क्षेत्र के समानुपाती होना चाहिए।

मैग्नेटोइंडक्शन विधियाँ, इसके विपरीत, मापती हैं कि बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर कोई सामग्री कैसे चुम्बकित होती है या बन जाती है। इसमें बनाना शामिल है विमुद्रीकरण वक्र, जिसे बी-एच कर्व्स या हिस्टैरिसीस कर्व्स के रूप में भी जाना जाता है, जो चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर एक सामग्री के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह और चुंबकीय बल की ताकत को मापते हैं।

ये वक्र वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को उस सामग्री को वर्गीकृत करने देते हैं जो बैटरी और इलेक्ट्रोमैग्नेट जैसे उपकरणों को बनाती है कि वे सामग्री बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पर कैसे प्रतिक्रिया करती हैं। वे यह निर्धारित कर सकते हैं कि बाहरी क्षेत्रों के संपर्क में आने पर इन सामग्रियों का चुंबकीय प्रवाह और बल क्या अनुभव करता है और उन्हें चुंबकीय शक्ति द्वारा वर्गीकृत किया जाता है।

आखिरकार, magnetoresistance मैग्नेटोमीटर में विधियां बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर विद्युत प्रतिरोध को बदलने के लिए किसी वस्तु की क्षमता का पता लगाने पर निर्भर करती हैं। इसी तरह मैग्नेटोइंडक्शन तकनीकों के लिए, मैग्नेटोमीटर इसका फायदा उठाते हैं अनिसोट्रोपिक मैग्नेटोरेसिस्टेंस (एएमआर) फेरोमैग्नेट्स की सामग्री, जो चुंबकीयकरण के अधीन होने के बाद, चुंबकीयकरण को हटा दिए जाने के बाद भी चुंबकीय गुण दिखाती है।

एएमआर में चुंबकीयकरण की उपस्थिति में विद्युत प्रवाह की दिशा और चुंबकीयकरण के बीच का पता लगाना शामिल है। यह इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स के स्पिन के रूप में होता है जो सामग्री को बाहरी क्षेत्र की उपस्थिति में पुनर्वितरित करते हैं।

इलेक्ट्रॉन स्पिन यह नहीं है कि एक इलेक्ट्रॉन वास्तव में कैसे घूमता है जैसे कि यह एक कताई शीर्ष या गेंद थी, बल्कि, एक आंतरिक क्वांटम संपत्ति और कोणीय गति का एक रूप है। विद्युत प्रतिरोध का अधिकतम मान तब होता है जब करंट बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर होता है ताकि क्षेत्र की गणना उचित रूप से की जा सके।

मैंगोरेसिस्टिव सेंसर मैग्नेटोमीटर में चुंबकीय क्षेत्र के निर्धारण में भौतिकी के मूलभूत नियमों पर भरोसा करते हैं। ये सेंसर चुंबकीय क्षेत्रों की उपस्थिति में हॉल प्रभाव प्रदर्शित करते हैं जैसे कि उनके भीतर के इलेक्ट्रॉन एक चाप आकार में प्रवाहित होते हैं। इस वृत्ताकार, घूर्णन गति की त्रिज्या जितनी अधिक होगी, आवेशित कण उतना ही बड़ा पथ ग्रहण करेंगे और चुंबकीय क्षेत्र उतना ही मजबूत होगा।

बढ़ती चाप गति के साथ, पथ का प्रतिरोध भी अधिक होता है, इसलिए डिवाइस गणना कर सकता है कि किस प्रकार का चुंबकीय क्षेत्र इस बल को आवेशित कण पर लगाएगा।

इन गणनाओं में वाहक या इलेक्ट्रॉन गतिशीलता शामिल होती है, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में एक इलेक्ट्रॉन धातु या अर्धचालक के माध्यम से कितनी जल्दी आगे बढ़ सकता है। हॉल प्रभाव की उपस्थिति में, इसे कभी-कभी कहा जाता है हॉल की गतिशीलता।

गणितीय रूप से, चुंबकीय बल एफ कण के आवेश के बराबर है क्यू समय कण के वेग का क्रॉस उत्पाद वी और चुंबकीय क्षेत्र ख. यह का रूप लेता है लोरेंत्ज़ समीकरण चुंबकत्व के लिए एफ = क्यू (वी एक्स बी) जिसमें एक्स क्रॉस उत्पाद है।

•••सैयद हुसैन अथेरे

यदि आप दो वैक्टरों के बीच क्रॉस उत्पाद निर्धारित करना चाहते हैं ए तथा ख, आप यह पता लगा सकते हैं कि परिणामी वेक्टर सी समांतर चतुर्भुज का परिमाण है कि दो वैक्टर फैलते हैं। परिणामी क्रॉस उत्पाद वेक्टर लंबवत दिशा में है ए तथा ख दाहिने हाथ के नियम द्वारा दिया गया।

दाहिने हाथ का नियम आपको बताता है कि, यदि आप अपनी दाहिनी तर्जनी को वेक्टर b की दिशा में और अपनी दाहिनी मध्यमा उंगली को वेक्टर a की दिशा में रखते हैं, तो परिणामी वेक्टर सी आपके दाहिने अंगूठे की दिशा में जाता है। ऊपर दिए गए आरेख में, इन तीन वेक्टर दिशाओं के बीच संबंध दिखाया गया है।

•••सैयद हुसैन अथेरे

लोरेंत्ज़ समीकरण आपको बताता है कि अधिक विद्युत क्षेत्र के साथ, क्षेत्र में एक गतिमान आवेशित कण पर अधिक विद्युत बल लगाया जाता है। आप विशेष रूप से इन वैक्टरों के लिए दाहिने हाथ के नियम के माध्यम से तीन वैक्टर चुंबकीय बल, चुंबकीय क्षेत्र और आवेशित कण के वेग को भी जोड़ सकते हैं।

ऊपर दिए गए आरेख में, ये तीन राशियाँ उस प्राकृतिक तरीके से मेल खाती हैं, जो आपका दाहिना हाथ इन दिशाओं में इंगित करता है। प्रत्येक तर्जनी और मध्यमा और अंगूठा किसी एक रिश्ते से मेल खाता है।

मैग्नेटोमीटर भी पता लगा सकते हैं चुंबकीय विरूपण, दो प्रभावों का एक संयोजन। पहला है जूल प्रभाव, जिस तरह से एक चुंबकीय क्षेत्र भौतिक सामग्री के संकुचन या विस्तार का कारण बनता है। दूसरा है विलारी प्रभाव, बाहरी तनाव के अधीन सामग्री चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति प्रतिक्रिया करने के तरीके में कैसे परिवर्तन करती है।

एक मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री का उपयोग करना जो इन घटनाओं को ऐसे तरीकों से प्रदर्शित करता है जो मापने में आसान हैं और एक दूसरे पर निर्भर, मैग्नेटोमीटर चुंबकीय के और भी सटीक और सटीक माप कर सकते हैं मैदान। चूंकि मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव प्रभाव बहुत छोटा है, इसलिए उपकरणों को इसे परोक्ष रूप से मापने की आवश्यकता होती है।

फ्लक्सगेट सेंसर चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने में एक मैग्नेटोमीटर को और भी अधिक सटीकता दें। इन उपकरणों में फेरोमैग्नेटिक कोर के साथ दो धातु कॉइल होते हैं, ऐसी सामग्री जो चुंबकीयकरण के अधीन होने के बाद भी चुंबकीयकरण को हटा दिए जाने के बाद भी चुंबकीय गुण दिखाती है।

जब आप कोर से निकलने वाले चुंबकीय प्रवाह या चुंबकीय क्षेत्र का निर्धारण करते हैं, तो आप यह पता लगा सकते हैं कि करंट या करंट में बदलाव के कारण क्या हो सकता है। दो कोर एक दूसरे के बगल में इस तरह रखे गए हैं कि जिस तरह से तार एक कोर मिरर के चारों ओर घाव कर रहे हैं, दूसरे को।

जब आप एक प्रत्यावर्ती धारा भेजते हैं, जो नियमित अंतराल पर अपनी दिशा को उलट देती है, तो आप दोनों कोर में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र को एक दूसरे का विरोध करना चाहिए और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र न होने पर एक दूसरे को रद्द कर देना चाहिए। यदि कोई बाहरी है, तो इस बाहरी क्षेत्र की प्रतिक्रिया में चुंबकीय कोर स्वयं को संतृप्त करेगा। चुंबकीय क्षेत्र या प्रवाह में परिवर्तन का निर्धारण करके, आप इन बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों की उपस्थिति निर्धारित कर सकते हैं।

किसी भी मैग्नेटोमीटर रेंज के अनुप्रयोग उन विषयों में होते हैं जिनमें चुंबकीय क्षेत्र प्रासंगिक होता है। धातु के उपकरण बनाने और उन पर काम करने वाले संयंत्रों और स्वचालित उपकरणों के निर्माण में, एक मैग्नेटोमीटर यह सुनिश्चित कर सकता है कि मशीनें उपयुक्त दिशा बनाए रखती हैं जब वे धातुओं के माध्यम से ड्रिलिंग या सामग्री को काटने जैसी क्रियाएं करती हैं आकार।

नमूना सामग्री पर अनुसंधान बनाने और प्रदर्शन करने वाली प्रयोगशालाओं को यह समझने की जरूरत है कि चुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क में आने पर हॉल प्रभाव जैसी विभिन्न भौतिक शक्तियां कैसे खेलती हैं। वे वर्गीकृत कर सकते हैं चुंबकीय क्षण प्रतिचुंबकीय, अनुचुंबकीय, लौहचुम्बकीय या प्रतिफेरोमैग्नेटिक के रूप में।

प्रतिचुंबकीय सामग्री कोई या कुछ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं हैं इसलिए अधिक चुंबकीय व्यवहार प्रदर्शित न करें, अनुचुंबकीय क्षेत्रों को स्वतंत्र रूप से बहने देने के लिए उनके पास अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, फेरोमैग्नेटिक सामग्री चुंबकीय दिखाती है एक बाहरी क्षेत्र की उपस्थिति में गुण, जिसमें इलेक्ट्रॉन चुंबकीय के समानांतर घूमता है डोमेन, और प्रति-लौहचुंबकीय सामग्री में उनके समानांतर इलेक्ट्रॉन स्पिन होते हैं।

इसी तरह के क्षेत्रों में पुरातत्वविद, भूवैज्ञानिक और शोधकर्ता भौतिक विज्ञान और रसायन विज्ञान में सामग्री के गुणों का पता लगाकर पता लगा सकते हैं अन्य चुंबकीय गुणों को निर्धारित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग कैसे किया जा सकता है या पृथ्वी के नीचे की गहराई में वस्तुओं का पता कैसे लगाया जा सकता है सतह। वे शोधकर्ताओं को कोयले के भंडार का स्थान निर्धारित करने और पृथ्वी के आंतरिक भाग का नक्शा बनाने की अनुमति दे सकते हैं। सैन्य पेशेवर इन उपकरणों को पनडुब्बियों का पता लगाने के लिए उपयोगी पाते हैं, और खगोलविदों को यह पता लगाने के लिए फायदेमंद लगता है कि अंतरिक्ष में वस्तुएं पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से कैसे प्रभावित होती हैं।