चुंबक रहस्यमय लगते हैं। अदृश्य बल चुंबकीय सामग्री को एक साथ खींचते हैं या, एक चुंबक के फ्लिप के साथ, उन्हें अलग करते हैं। चुंबक जितना मजबूत होगा, आकर्षण या प्रतिकर्षण उतना ही मजबूत होगा। और, ज़ाहिर है, पृथ्वी ही एक चुंबक है। जबकि कुछ चुम्बक स्टील के बने होते हैं, अन्य प्रकार के चुम्बक मौजूद होते हैं।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
मैग्नेटाइट एक प्राकृतिक चुंबकीय खनिज है। कताई पृथ्वी कोर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। एलनिको मैग्नेट एल्युमिनियम, निकेल और कोबाल्ट से बने होते हैं जिनमें एल्युमिनियम, कॉपर और टाइटेनियम की थोड़ी मात्रा होती है। सिरेमिक या फेराइट मैग्नेट या तो बेरियम ऑक्साइड या स्ट्रोंटियम ऑक्साइड से बने होते हैं जो आयरन ऑक्साइड के साथ मिश्रित होते हैं। दो दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बक समैरियम कोबाल्ट हैं, जिसमें ट्रेस तत्वों (लौह, तांबा, जिक्रोन) और नियोडिमियम आयरन बोरॉन मैग्नेट के साथ समैरियम-कोबाल्ट का मिश्र धातु होता है।
चुंबक और चुंबकत्व को परिभाषित करना
कोई भी वस्तु जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है और अन्य चुंबकीय क्षेत्रों के साथ संपर्क करती है, एक चुंबक है। चुम्बकों का एक धनात्मक अंत या ध्रुव होता है और एक ऋणात्मक अंत या ध्रुव होता है। चुंबक क्षेत्र की रेखाएं सकारात्मक ध्रुव (जिसे उत्तरी ध्रुव भी कहा जाता है) से ऋणात्मक (दक्षिणी) ध्रुव तक जाती हैं। चुंबकत्व दो चुम्बकों के बीच परस्पर क्रिया को संदर्भित करता है। विपरीत आकर्षित करते हैं, इसलिए एक चुंबक का सकारात्मक ध्रुव और दूसरे चुंबक का नकारात्मक ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करता है।
चुंबक के प्रकार
तीन सामान्य प्रकार के चुंबक मौजूद हैं: स्थायी चुंबक, अस्थायी चुंबक और विद्युत चुंबक। स्थायी चुम्बक लंबे समय तक अपनी चुंबकीय गुणवत्ता बनाए रखते हैं। अस्थायी चुम्बक अपना चुम्बकत्व जल्दी खो देते हैं। विद्युत चुंबक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए विद्युत प्रवाह का उपयोग करते हैं।
स्थायी चुंबक
स्थायी चुम्बक अपने चुंबकीय गुणों को लंबे समय तक धारण करते हैं। स्थायी चुम्बक में परिवर्तन चुम्बक की शक्ति और चुम्बक की संरचना पर निर्भर करता है। परिवर्तन आमतौर पर तापमान में परिवर्तन (आमतौर पर बढ़ते तापमान) के कारण होते हैं। क्यूरी तापमान पर गर्म किए गए मैग्नेट स्थायी रूप से अपनी चुंबकीय संपत्ति खो देते हैं क्योंकि परमाणु उस कॉन्फ़िगरेशन से बाहर निकल जाते हैं जो चुंबकीय प्रभाव का कारण बनता है। खोजकर्ता पियरे क्यूरी के नाम पर क्यूरी तापमान चुंबकीय सामग्री के आधार पर भिन्न होता है।
मैग्नेटाइट, एक प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला स्थायी चुंबक, एक कमजोर चुंबक है। मजबूत स्थायी चुम्बक अलनिको, नियोडिमियम आयरन बोरॉन, समैरियम-कोबाल्ट और सिरेमिक या फेराइट मैग्नेट हैं। ये सभी चुंबक स्थायी चुंबक परिभाषा की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
मैग्नेटाइट
मैग्नेटाइट, जिसे लॉडस्टोन भी कहा जाता है, चीनी जेड शिकारी से लेकर विश्व यात्रियों तक के खोजकर्ताओं से कम्पास सुई प्रदान करता है। खनिज मैग्नेटाइट तब बनता है जब लोहे को कम ऑक्सीजन वाले वातावरण में गर्म किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप लौह ऑक्साइड यौगिक Fe3हे4. मैग्नेटाइट के स्लिवर्स परकार का काम करते हैं। कम्पास का समय लगभग 250 ई.पू. चीन में, जहां उन्हें दक्षिण सूचक कहा जाता था।
अलनिको मिश्र धातु मैग्नेट
एल्निको चुंबक आमतौर पर 35 प्रतिशत एल्यूमीनियम (अल), 35 प्रतिशत निकल के यौगिक से बने चुंबक का उपयोग किया जाता है (Ni) और १५ प्रतिशत कोबाल्ट (Co) ७ प्रतिशत एल्युमीनियम (Al), ४ प्रतिशत कॉपर (Cu) और ४ प्रतिशत टाइटेनियम के साथ (ति). ये चुम्बक 1930 के दशक में विकसित किए गए थे और 1940 के दशक में लोकप्रिय हुए। तापमान का अन्य कृत्रिम रूप से बनाए गए चुम्बकों की तुलना में अल्निको चुम्बकों पर कम प्रभाव पड़ता है। अलनिको चुम्बकों को अधिक आसानी से विचुंबकित किया जा सकता है, हालाँकि, अलनिको बार और घोड़े की नाल के चुम्बकों को ठीक से संग्रहित किया जाना चाहिए ताकि वे विचुंबकित न हों।
Alnico चुम्बक का उपयोग कई तरह से किया जाता है, विशेष रूप से ऑडियो सिस्टम जैसे स्पीकर और माइक्रोफ़ोन में। अलनिको मैग्नेट के लाभों में उच्च संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शारीरिक शक्ति (चिप, दरार या आसानी से टूटना नहीं) और उच्च तापमान प्रतिरोध (540 डिग्री सेल्सियस तक) शामिल हैं। नुकसान में अन्य कृत्रिम चुम्बकों की तुलना में कमजोर चुंबकीय खिंचाव शामिल है।
सिरेमिक (फेराइट) मैग्नेट
1950 के दशक में चुम्बकों का एक नया समूह विकसित किया गया था। हार्ड हेक्सागोनल फेराइट्स, जिन्हें सिरेमिक मैग्नेट भी कहा जाता है, को पतले स्लाइस में काटा जा सकता है और उनके चुंबकीय गुणों को खोए बिना निम्न स्तर के विचुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क में लाया जा सकता है। ये बनाने में सस्ते भी होते हैं। आणविक हेक्सागोनल फेराइट संरचना लोहे के ऑक्साइड (BaO∙6Fe) के साथ मिश्रित बेरियम ऑक्साइड दोनों में होती है2हे3) और आयरन ऑक्साइड (SrO∙6Fe .) के साथ मिश्रित स्ट्रोंटियम ऑक्साइड2हे3). स्ट्रोंटियम (सीनियर) फेराइट में थोड़ा बेहतर चुंबकीय गुण होते हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले स्थायी चुंबक फेराइट (सिरेमिक) चुंबक हैं। लागत के अलावा, सिरेमिक मैग्नेट के फायदों में अच्छा विमुद्रीकरण प्रतिरोध और उच्च संक्षारण प्रतिरोध शामिल है। हालांकि, वे भंगुर होते हैं और आसानी से टूट जाते हैं।
समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट
समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट 1967 में विकसित किए गए थे। ये चुम्बक, SmCo. की आणविक संरचना के साथ5, पहला वाणिज्यिक दुर्लभ-पृथ्वी और संक्रमण-धातु स्थायी चुंबक बन गया। 1976 में समैरियम कोबाल्ट का एक मिश्र धातु ट्रेस तत्वों (लोहा, तांबा और जिक्रोन) के साथ विकसित किया गया था, जिसमें एसएम की आणविक संरचना थी।2(सह, Fe, Cu, Zr)17. इन चुम्बकों में लगभग ५०० C तक उच्च तापमान अनुप्रयोगों में उपयोग की काफी संभावनाएं हैं, लेकिन सामग्री की उच्च लागत इस प्रकार के चुंबक के उपयोग को सीमित करती है। दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों में भी समैरियम दुर्लभ है, और कोबाल्ट को एक रणनीतिक धातु के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, इसलिए आपूर्ति नियंत्रित होती है।
समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट नम स्थितियों में अच्छी तरह से काम करता है। अन्य लाभों में उच्च गर्मी प्रतिरोध, कम तापमान (-273 सी) के प्रतिरोध और उच्च संक्षारण प्रतिरोध शामिल हैं। सिरेमिक मैग्नेट की तरह, हालांकि, समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट भंगुर होते हैं। जैसा कि कहा गया है, वे अधिक महंगे हैं।
नियोडिमियम आयरन बोरॉन मैग्नेट
नियोडिमियम आयरन बोरॉन (NdFeB या NIB) मैग्नेट का आविष्कार 1983 में किया गया था। इन चुम्बकों में 70 प्रतिशत लोहा, 5 प्रतिशत बोरॉन और 25 प्रतिशत नियोडिमियम होता है, जो एक दुर्लभ-पृथ्वी तत्व है। एनआईबी मैग्नेट जल्दी से खराब हो जाते हैं, इसलिए उन्हें उत्पादन प्रक्रिया के दौरान एक सुरक्षात्मक कोटिंग, आमतौर पर निकल प्राप्त होता है। निकल की जगह एल्युमिनियम, जिंक या एपॉक्सी रेजिन की कोटिंग का इस्तेमाल किया जा सकता है।
हालांकि एनआईबी चुंबक सबसे मजबूत ज्ञात स्थायी चुंबक हैं, उनके पास अन्य स्थायी चुंबकों का सबसे कम क्यूरी तापमान भी है, लगभग 350 सी (कुछ स्रोत 80 सी जितना कम कहते हैं)। यह निम्न क्यूरी तापमान उनके औद्योगिक उपयोग को सीमित करता है। नियोडिमियम आयरन बोरॉन मैग्नेट सेल फोन और कंप्यूटर सहित घरेलू इलेक्ट्रॉनिक्स का एक अनिवार्य हिस्सा बन गया है। नियोडिमियम आयरन बोरॉन मैग्नेट का उपयोग चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) मशीनों में भी किया जाता है।
एनआईबी मैग्नेट के लाभों में पावर-टू-वेट अनुपात (1,300 गुना तक), मानव-आरामदायक तापमान और लागत-प्रभावशीलता पर विमुद्रीकरण के लिए उच्च प्रतिरोध शामिल हैं। नुकसान में कम क्यूरी तापमान पर चुंबकत्व का नुकसान, कम संक्षारण प्रतिरोध (यदि ) शामिल हैं चढ़ाना क्षतिग्रस्त है) और भंगुरता (अन्य चुम्बकों के साथ अचानक टकराव पर टूट, दरार या चिप हो सकती है या धातु। (चुंबकीय फल के लिए संसाधन देखें, एनआईबी मैग्नेट का उपयोग करने वाली एक गतिविधि।)
अस्थायी चुंबक
अस्थाई चुम्बक में नरम लोहे की सामग्री कहलाती है। नरम लोहे का मतलब है कि परमाणु और इलेक्ट्रॉन लोहे के भीतर संरेखित होने में सक्षम होते हैं, एक समय के लिए चुंबक के रूप में व्यवहार करते हैं। चुंबकीय धातुओं की सूची में नाखून, पेपर क्लिप और लोहे से युक्त अन्य सामग्री शामिल हैं। चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने या रखने पर अस्थायी चुम्बक चुम्बक बन जाते हैं। उदाहरण के लिए, चुम्बक द्वारा रगड़ी गई सुई अस्थायी चुम्बक बन जाती है क्योंकि चुम्बक के कारण सुई के भीतर इलेक्ट्रॉन संरेखित हो जाते हैं। यदि चुंबकीय क्षेत्र या चुंबक के संपर्क में काफी मजबूत है, तो नरम लोहा स्थायी चुंबक बन सकता है, कम से कम जब तक गर्मी, झटका या समय परमाणुओं को अपना संरेखण खो देता है।
विद्युत चुम्बकों
तीसरे प्रकार का चुंबक तब होता है जब बिजली एक तार से गुजरती है। एक नरम लोहे के कोर के चारों ओर तार लपेटने से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है। बिजली बढ़ने से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है। जब तार से बिजली प्रवाहित होती है, तो चुंबक काम करता है। इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को रोकें और चुंबकीय क्षेत्र ढह जाता है। (विद्युत चुंबकत्व के PhET अनुकरण के लिए संसाधन देखें।)
दुनिया का सबसे बड़ा चुंबक
दुनिया का सबसे बड़ा चुंबक वास्तव में पृथ्वी है। तरल लौह-निकल बाहरी कोर में कताई पृथ्वी का ठोस लौह-निकल आंतरिक कोर एक डायनेमो की तरह व्यवहार करता है, जिससे चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। कमजोर चुंबकीय क्षेत्र एक बार चुंबक की तरह कार्य करता है जो पृथ्वी की धुरी से लगभग 11 डिग्री झुका हुआ है। इस चुंबकीय क्षेत्र का उत्तरी छोर दंड चुंबक का दक्षिणी ध्रुव है। चूंकि विपरीत चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, चुंबकीय कम्पास का उत्तरी छोर उत्तरी ध्रुव के पास स्थित पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के दक्षिणी छोर की ओर इशारा करता है (इसे लगाने के लिए) दूसरे तरीके से, पृथ्वी का दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव वास्तव में भौगोलिक उत्तरी ध्रुव के पास स्थित है, हालांकि आप अक्सर उस दक्षिण चुंबकीय ध्रुव को उत्तरी चुंबकीय के रूप में लेबल करते हुए देखेंगे। पोल)।
पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वी के चारों ओर स्थित मैग्नेटोस्फीयर उत्पन्न करता है। मैग्नेटोस्फीयर के साथ सौर हवा की बातचीत से उत्तरी और दक्षिणी रोशनी का कारण बनता है जिसे ऑरोरा बोरेलिस और ऑरोरा ऑस्ट्रेलिया के नाम से जाना जाता है।
पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र लावा प्रवाह में लौह खनिजों को भी प्रभावित करता है। लावा में लौह खनिज पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होते हैं। ये संरेखित खनिज लावा के ठंडा होने पर "फ्रीज" हो जाते हैं। मध्य अटलांटिक रिज के दोनों ओर बेसाल्ट प्रवाह में चुंबकीय संरेखण का अध्ययन प्रदान करता है न केवल पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के उत्क्रमण के लिए बल्कि प्लेट के सिद्धांत के लिए भी सबूत विवर्तनिकी
