इलेक्ट्रोमैग्नेट की ताकत कैसे बढ़ाएं

विद्युत चुम्बक स्थायी चुम्बकों की तरह ही कार्य करते हैं। वास्तव में, वे और भी अधिक उपयोगी हैं, क्योंकि आप उन्हें चालू और बंद कर सकते हैं। आपको हार्ड ड्राइव, स्पीकर और यहां तक ​​कि MRI मशीनों और सर्न के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर जैसे परिष्कृत उपकरणों में जिनेवा, स्विट्जरलैंड में इलेक्ट्रोमैग्नेट मिलेंगे। आपको स्पष्ट रूप से एक स्पीकर के लिए एक कण कोलाइडर के लिए एक मजबूत इलेक्ट्रोमैग्नेट की आवश्यकता होती है, तो वैज्ञानिक कैसे मैग्नेट को इलेक्ट्रॉनों के बीम पर ध्यान केंद्रित करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली बनाते हैं? उत्तर केवल उन्हें बड़ा करने की तुलना में थोड़ा अधिक जटिल है, हालाँकि यह इसका हिस्सा है। आपके द्वारा उपयोग की जाने वाली सामग्री, आपके द्वारा लागू किया जाने वाला वोल्टेज और परिवेश का तापमान सभी महत्वपूर्ण हैं।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

इलेक्ट्रोमैग्नेट की ताकत बढ़ाने के लिए, आप करंट की ताकत बढ़ा सकते हैं, और ऐसा करने के कई तरीके हैं। आप वाइंडिंग की संख्या बढ़ा सकते हैं, परिवेश का तापमान कम कर सकते हैं या अपने गैर-चुंबकीय कोर को फेरो-चुंबकीय सामग्री से बदल सकते हैं।

डेनमार्क के वैज्ञानिक हैंस क्रिश्चियन ऑर्स्टेड पहले व्यक्ति थे जिन्होंने देखा कि तार के माध्यम से चलने वाली धारा पास के कंपास को प्रभावित कर सकती है। दूसरे शब्दों में, यह एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यदि आप तार को एक कोर के चारों ओर घुमाते हैं, जिसे एक सोलनॉइड कहा जाता है, तो कोर के सिरे एक स्थायी चुंबक की तरह विपरीत ध्रुवों को ग्रहण करेंगे। क्षेत्र की ताकत धारा के परिमाण, वाइंडिंग की संख्या और कोर सामग्री पर निर्भर करती है। यदि आप चुंबक को मजबूत बनाना चाहते हैं तो आपको बस इतना ही याद रखना होगा।

एम्पीयर के नियम के अनुसार, विद्युत धारावाही तार के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र धारा की शक्ति के समानुपाती होता है। दूसरे शब्दों में, वर्तमान ताकत बढ़ाएं और आप चुंबकीय क्षेत्र बढ़ाएं, और ऐसा करने के एक से अधिक तरीके हैं:

• वोल्टेज बढ़ाएँ: ओम का नियम आपको बताता है कि करंट वोल्टेज के समानुपाती होता है, इसलिए यदि आप अपने इलेक्ट्रोमैग्नेट को 6-वोल्ट की बैटरी पर चला रहे हैं, तो 12-वोल्ट की बैटरी पर स्विच करें। हालाँकि, आप वोल्टेज को अनिश्चित काल तक नहीं बढ़ा सकते हैं, क्योंकि तार प्रतिरोध तापमान के साथ बढ़ता है जब तक कि एक सीमित धारा प्राप्त नहीं हो जाती। यह आपको अगले विकल्प पर लाता है।

• वायर गेज कम करें: क्रॉस-सेक्शनल एरिया बढ़ने के साथ वायर रेजिस्टेंस कम हो जाता है, इसलिए वायर गेज को कम करें। ध्यान रखें कि गेज को कम करना तार की मोटाई बढ़ाने का पर्याय है। यदि आपने अपने सोलनॉइड को 16-गेज तार से लपेटा है, तो इसे 14-गेज से बदलें, और चुंबक अधिक मजबूत होगा।

• तापमान कम करें: तापमान के साथ प्रतिरोध बढ़ता है, इसलिए यदि आप अपने चुंबक को ठंड से कम पर बनाए रख सकते हैं तापमान, यह कमरे के तापमान पर एक से अधिक मजबूत होगा, हालांकि अंतर शायद नहीं होगा बहुत हो। हालांकि, बेहद कम तापमान पर, प्रतिरोध लगभग गायब हो जाता है और तार सुपर-कंडक्टिंग हो जाते हैं। यह तथ्य वैज्ञानिकों को उबेर-शक्तिशाली चुम्बकों को डिजाइन करने की अनुमति देता है, जैसे कि सर्न में।

• उच्च चालकता वाले तार का प्रयोग करें: आप उच्च चालकता वाले तार में अपग्रेड करके भी करंट बढ़ा सकते हैं। तांबे का तार शायद सबसे अधिक प्रवाहकीय तार है जिसका आप उपयोग कर सकते हैं, लेकिन चांदी के तार और भी अधिक प्रवाहकीय होते हैं। यदि आप इसे वहन कर सकते हैं, तो चांदी के तार पर स्विच करें, और आपके पास एक मजबूत चुंबक होगा।
  

एक इलेक्ट्रोमैग्नेट की ताकत, जिसे इसके मैग्नेटोमोटिव फोर्स (एमएमएफ) के रूप में भी जाना जाता है, न केवल करंट (I) के समानुपाती होती है, बल्कि सोलनॉइड के चारों ओर वाइंडिंग (n) की संख्या भी होती है। विद्युत चुम्बक की शक्ति बढ़ाने के लिए वाइंडिंग की संख्या बढ़ाना शायद सबसे आसान तरीका है। चूँकि mmf = nI, वाइंडिंग की संख्या को दोगुना करने से चुंबक की ताकत दोगुनी हो जाती है। सोलनॉइड कोर के चारों ओर परतों में तारों को लपेटना ठीक है। जब तार एक दूसरे के संपर्क में होते हैं तो चुंबकीय क्षेत्र अप्रभावित रहता है।

आप चाहें तो इस्तेमाल किए गए पेपर टॉवल रोल के चारों ओर तारों को लपेटकर इलेक्ट्रोमैग्नेट बना सकते हैं, लेकिन अगर आप एक मजबूत चुंबक चाहते हैं, तो उन्हें लोहे के कोर के चारों ओर लपेट दें। लोहा एक चुंबकीय पदार्थ है, और जब आप करंट चालू करते हैं तो यह चुम्बकित हो जाता है। यह आपको, वास्तव में, एक की कीमत पर दो चुम्बक देता है। स्टील में लोहा होता है, इसलिए यह उसी तरह व्यवहार करेगा, हालांकि उतना जोरदार नहीं। दो अन्य लौह-चुंबकीय धातुएं जो आपके सामने आ सकती हैं वे हैं निकल और कोबाल्ट।