मैग्नेट कैसे बनते हैं?

लगभग हर कोई एक बुनियादी चुंबक से परिचित है और यह क्या करता है, या क्या कर सकता है। एक छोटा बच्चा, अगर खेल के कुछ क्षण और सामग्री का सही मिश्रण दिया जाए, तो वह जल्दी से उस निश्चित को पहचान लेगा चीजों के प्रकार (जिन्हें बच्चा बाद में धातुओं के रूप में पहचानेगा) चुंबक की ओर खींचे जाते हैं जबकि अन्य अप्रभावित रहते हैं इसके द्वारा। और अगर बच्चे को खेलने के लिए एक से अधिक चुंबक दिए जाएं, तो प्रयोग जल्दी ही और भी दिलचस्प हो जाएंगे।

चुंबकत्व एक ऐसा शब्द है जिसमें भौतिक दुनिया में कई ज्ञात अंतःक्रियाएं शामिल हैं जो बिना सहायता प्राप्त मानव आंखों के लिए दृश्यमान नहीं हैं। चुम्बक के दो मूल प्रकार हैं लौह चुम्बक, जो अपने चारों ओर स्थायी चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, और विद्युत चुम्बकों, जो ऐसी सामग्रियां हैं जिनमें विद्युत क्षेत्र में रखे जाने पर चुंबकत्व को अस्थायी रूप से प्रेरित किया जा सकता है, जैसे कि वर्तमान-वाहक तार के एक तार द्वारा उत्पन्न होता है।

अगर कोई आपसे पूछे ख़तरा-शैली का प्रश्न "चुंबक किस पदार्थ से बना होता है?" तब आप आश्वस्त हो सकते हैं कि एक भी उत्तर नहीं है - और सशस्त्र आपके पास जो जानकारी है, आप अपने प्रश्नकर्ता को सभी उपयोगी विवरण भी बता सकेंगे, जिसमें चुंबक कैसे होता है, भी शामिल है। गठित।

जैसा कि भौतिकी में बहुत कुछ है - उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण, ध्वनि और प्रकाश - चुंबकत्व हमेशा "वहां रहा है", लेकिन मानव जाति की क्षमता इसका वर्णन करते हैं और प्रयोगों के आधार पर इसके बारे में भविष्यवाणियां करते हैं और परिणामी मॉडल और ढांचे में प्रगति हुई है सदियों। भौतिकी की एक पूरी शाखा बिजली और चुंबकत्व की संबंधित अवधारणाओं के इर्द-गिर्द उभरी है, जिसे आमतौर पर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स कहा जाता है।

प्राचीन संस्कृतियों को पता था कि चुंबक, एक दुर्लभ प्रकार का लोहा और ऑक्सीजन युक्त खनिज मैग्नेटाइट (रासायनिक सूत्र: Fe₃हे₄), धातु के टुकड़ों को आकर्षित कर सकता है। ११वीं शताब्दी तक, चीनियों ने यह जान लिया था कि ऐसा पत्थर जो लंबा और पतला होता है, अगर हवा में लटकाया जाता है, तो वह उत्तर-दक्षिण अक्ष के साथ उन्मुख हो जाएगा, जिससे दिशा सूचक यंत्र.

कम्पास का उपयोग करने वाले यूरोपीय यात्रियों ने देखा कि ट्रांस-अटलांटिक यात्राओं के दौरान उत्तर की ओर संकेत करने वाली दिशा थोड़ी भिन्न थी। इससे यह अहसास हुआ कि पृथ्वी अनिवार्य रूप से एक विशाल चुंबक है, जिसमें "चुंबकीय उत्तर" और "सच्चा उत्तर" थोड़ा अलग है, और दुनिया भर में अलग-अलग मात्रा में भिन्न है। (यही सच और चुंबकीय दक्षिण पर लागू होता है।)

लोहा, कोबाल्ट, निकल और गैडोलीनियम सहित सीमित संख्या में सामग्री, अपने आप में मजबूत चुंबकीय प्रभाव प्रकट करती है। सभी चुंबकीय क्षेत्र विद्युत आवेशों के एक दूसरे के सापेक्ष गतिमान होने के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं। किसी विद्युत चुम्बक को धारावाही तार की कुण्डली के पास रखकर चुम्बकत्व का प्रेरण किया गया है उल्लेख किया गया है, लेकिन यहां तक ​​कि फेरोमैग्नेट्स में भी चुंबकत्व होता है, क्योंकि परमाणु में उत्पन्न होने वाली छोटी धाराएं होती हैं स्तर।

यदि एक स्थायी चुंबक को लौहचुंबकीय पदार्थ के पास लाया जाता है, तो लोहे, कोबाल्ट या किसी भी सामग्री के अलग-अलग परमाणुओं के घटक अपने उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों से बाहर निकलने वाले चुंबक के प्रभाव की काल्पनिक रेखाओं के साथ खुद को संरेखित करता है, जिसे चुंबकीय कहा जाता है मैदान। यदि पदार्थ को गर्म और ठंडा किया जाता है, तो चुम्बकत्व को स्थायी बनाया जा सकता है, हालाँकि यह अनायास भी हो सकता है; इस चुंबकीयकरण को अत्यधिक गर्मी या शारीरिक व्यवधान से उलट किया जा सकता है।

कोई चुंबकीय मोनोपोल मौजूद नहीं है; अर्थात्, "बिंदु चुंबक" जैसी कोई चीज़ नहीं होती है, जैसा कि बिंदु विद्युत आवेशों के साथ होता है। इसके बजाय, चुम्बकों में चुंबकीय द्विध्रुव होते हैं, और उनकी चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ दक्षिणी ध्रुव पर लौटने से पहले उत्तरी चुंबकीय ध्रुव और पंखे से बाहर की ओर निकलती हैं। याद रखें, ये "लाइनें" केवल परमाणुओं और कणों के व्यवहार का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण हैं!

जैसा कि पहले जोर दिया गया था, चुंबकीय क्षेत्र धाराओं द्वारा निर्मित होते हैं। स्थायी चुम्बकों में, इन चुम्बक परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की दो प्रकार की गति से छोटी धाराएँ उत्पन्न होती हैं: परमाणु के केंद्रीय प्रोटॉन के बारे में उनकी कक्षा, और उनका घूर्णन, या स्पिन.

अधिकांश सामग्रियों में, छोटे चुंबकीय क्षण किसी दिए गए परमाणु के अलग-अलग इलेक्ट्रॉनों की गति से निर्मित एक दूसरे को रद्द करते हैं। जब वे नहीं करते हैं, तो परमाणु स्वयं एक छोटे चुंबक की तरह कार्य करता है। लौहचुंबकीय पदार्थों में, चुंबकीय क्षण न केवल रद्द होते हैं, बल्कि वे स्वयं को में संरेखित भी करते हैं एक ही दिशा, और शिफ्ट ताकि एक ही दिशा में एक लागू बाहरी चुंबकीय की रेखाओं के रूप में संरेखित किया जा सके मैदान।

कुछ सामग्रियों में परमाणु होते हैं जो इस तरह से व्यवहार करते हैं कि उन्हें एक लागू चुंबकीय क्षेत्र द्वारा अलग-अलग डिग्री तक चुंबकित करने की अनुमति मिलती है। (याद रखें, चुंबकीय क्षेत्र मौजूद रहने के लिए आपको हमेशा चुंबक की आवश्यकता नहीं होती है; एक बड़ा पर्याप्त विद्युत प्रवाह चाल करेगा।) जैसा कि आप देखेंगे, इनमें से कुछ सामग्री चुंबकत्व का कोई स्थायी हिस्सा नहीं चाहते हैं, जबकि अन्य अधिक बुद्धिमान तरीके से व्यवहार करते हैं।

एक चुंबकीय-सामग्री सूची जो केवल चुंबकत्व प्रदर्शित करने वाली धातुओं के नाम देती है, लगभग उतनी उपयोगी नहीं होगी जितनी कि a चुंबकीय सामग्री की सूची उनके चुंबकीय क्षेत्र के व्यवहार और सूक्ष्मदर्शी में चीजें कैसे संचालित होती हैं स्तर। ऐसी वर्गीकरण प्रणाली मौजूद है, और यह चुंबकीय व्यवहार को पांच प्रकारों में विभाजित करती है।

• प्रतिचुंबकत्व: अधिकांश सामग्री इस संपत्ति को प्रदर्शित करती है, जिसमें बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखे परमाणुओं के चुंबकीय क्षण स्वयं को लागू क्षेत्र के विपरीत दिशा में संरेखित करते हैं। तदनुसार, परिणामी चुंबकीय क्षेत्र लागू क्षेत्र का विरोध करता है। हालाँकि, यह "प्रतिक्रियाशील" क्षेत्र बहुत कमजोर है। चूंकि इस गुण वाली सामग्री किसी भी अर्थ में चुंबकीय नहीं है, इसलिए चुंबकत्व की ताकत तापमान पर निर्भर नहीं है।
  
• परमचुंबकत्व: इस संपत्ति के साथ सामग्री, जैसे कि एल्यूमीनियम, में सकारात्मक शुद्ध द्विध्रुवीय क्षणों के साथ अलग-अलग परमाणु होते हैं। हालांकि, पड़ोसी परमाणुओं के द्विध्रुवीय क्षण आमतौर पर एक दूसरे को रद्द कर देते हैं, जिससे सामग्री पूरी तरह से अचुंबकीय हो जाती है। जब एक चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है, तो क्षेत्र का एकमुश्त विरोध करने के बजाय, के चुंबकीय द्विध्रुव परमाणु स्वयं को लागू क्षेत्र के साथ अपूर्ण रूप से संरेखित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कमजोर रूप से चुंबकित होता है सामग्री।
  
• लौहचुंबकत्व: लोहा, निकल और मैग्नेटाइट (लोडस्टोन) जैसी सामग्रियों में यह शक्तिशाली गुण होता है। जैसा कि पहले ही स्पर्श किया जा चुका है, चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी पड़ोसी परमाणुओं के द्विध्रुवीय क्षण स्वयं को संरेखित करते हैं। उनकी बातचीत के परिणामस्वरूप परिमाण का चुंबकीय क्षेत्र 1,000. तक पहुंच सकता है टेस्ला, या टी (चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की एसआई इकाई; एक बल नहीं बल्कि एक जैसा कुछ)। तुलना करके, पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र स्वयं 100 मिलियन गुना कमजोर है!
  
• लौहचुंबकत्व: सामग्री के पिछले वर्ग से एक स्वर के अंतर पर ध्यान दें। ये सामग्रियां आमतौर पर ऑक्साइड होती हैं, और उनके अद्वितीय चुंबकीय इंटरैक्शन इस तथ्य से उत्पन्न होते हैं कि इन ऑक्साइड में परमाणु क्रिस्टल "जाली" संरचना में व्यवस्थित होते हैं। फेरिमैग्नेटिक मैटेरियल्स का व्यवहार फेरोमैग्नेटिक मैटेरियल्स के समान ही होता है, लेकिन of का क्रम अंतरिक्ष में चुंबकीय तत्व भिन्न होते हैं, जिससे तापमान संवेदनशीलता और अन्य के विभिन्न स्तर होते हैं भेद।
  
• एंटिफेरोमैग्नेटिज्म: सामग्रियों के इस वर्ग को एक विशिष्ट तापमान संवेदनशीलता की विशेषता है। किसी दिए गए तापमान से ऊपर, जिसे कहा जाता है नील का तापमान या टी_नहीं, सामग्री एक अनुचुंबकीय सामग्री की तरह व्यवहार करती है। ऐसी सामग्री का एक उदाहरण हेमेटाइट है। ये सामग्री भी क्रिस्टल हैं, लेकिन जैसा कि उनके नाम का तात्पर्य है, जाली इस तरह से व्यवस्थित की जाती हैं जब कोई बाहरी चुंबकीय क्षेत्र नहीं होता है तो चुंबकीय द्विध्रुवीय अंतःक्रियाएं पूरी तरह से रद्द हो जाती हैं उपस्थित।