मैग्नेट में विभिन्न शक्तियों का क्या कारण है?

बहुत से लोग चुम्बक से परिचित हैं क्योंकि उनके रसोई घर के फ्रिज पर अक्सर सजावटी चुम्बक होते हैं। हालांकि, मैग्नेट के सजावट से परे कई व्यावहारिक उद्देश्य हैं, और कई हमारे दैनिक जीवन को प्रभावित करते हैं, यहां तक ​​​​कि इसे जाने बिना भी।

चुंबक कैसे काम करता है, और अन्य सामान्य चुंबकत्व प्रश्न के बारे में बहुत सारे प्रश्न हैं। हालांकि, इनमें से अधिकतर सवालों के जवाब देने के लिए, और यह समझने के लिए कि अलग-अलग चुंबक अलग-अलग कैसे हो सकते हैं चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, यह समझना महत्वपूर्ण है कि चुंबकीय क्षेत्र क्या है और यह कैसे है उत्पादित।

एक चुंबकीय क्षेत्र एक बल है जो एक आवेशित कण पर कार्य करता है, और इस अंतःक्रिया के लिए शासी समीकरण हैलोरेंत्ज़ बल कानून।An. के बल का पूर्ण समीकरणबिजली क्षेत्र​ ​इऔर एकचुंबकीय क्षेत्र Bआवेश वाले कण परक्यूऔर वेगवीद्वारा दिया गया है:

याद रखें कि क्योंकि बलएफ, खेतइतथाख, और वेगवीसभी वैक्टर हैं, the×ऑपरेशन हैवेक्टर क्रॉस उत्पाद, गुणा नहीं।

चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कणों के गतिमान होने से उत्पन्न होते हैं, जिन्हें अक्सर

हालाँकि, आपके फ्रिज के उन चुम्बकों में कोई प्रवाहित धारा या शक्ति स्रोत नहीं लगता है। ये कैसे काम करते हैं?

एक स्थायी चुंबक piece का एक टुकड़ा हैलौहचुम्बकीय पदार्थजिसमें एक आंतरिक गुण होता है जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाला आंतरिक प्रभाव एक इलेक्ट्रॉन स्पिन है, और इन स्पिनों का संरेखण चुंबकीय डोमेन बनाता है। इन डोमेन का परिणाम शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र में होता है।

फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों में उनके स्वाभाविक रूप से होने वाले रूप में उच्च स्तर की डोमेन ऑर्डरिंग होती है, जिसे आसानी से बाहरी चुंबकीय क्षेत्र द्वारा पूरी तरह से गठबंधन किया जा सकता है। इस प्रकार फेरोमैग्नेटिक मैग्नेट प्रकृति में पाए जाने पर चुंबकीय होते हैं और आसानी से अपने चुंबकीय गुणों को बनाए रखते हैं।

​प्रतिचुंबकीय सामग्रीफेरोमैग्नेटिक सामग्री के समान हैं और प्रकृति में पाए जाने पर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर सकते हैं, लेकिन बाहरी क्षेत्रों में अलग तरह से प्रतिक्रिया करते हैं। प्रतिचुंबकीय पदार्थ बाहरी क्षेत्र की उपस्थिति में विपरीत दिशा में चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करेगा। यह प्रभाव चुंबक की वांछित शक्ति को सीमित कर सकता है।

​अनुचुंबकीय सामग्रीबाहरी, संरेखित चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में केवल चुंबकीय होते हैं, और काफी कमजोर होते हैं।

जैसा कि उल्लेख किया गया है, स्थायी चुंबक में चुंबकीय डोमेन होते हैं जो यादृच्छिक रूप से संरेखित होते हैं। प्रत्येक डोमेन के भीतर, कुछ मात्रा में क्रम होता है जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। फेरोमैग्नेटिक सामग्री के एक टुकड़े में सभी डोमेन की बातचीत इसलिए चुंबक के लिए समग्र, या शुद्ध, चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करती है।

यदि डोमेन बेतरतीब ढंग से संरेखित हैं, तो संभावना है कि बहुत छोटा, या प्रभावी रूप से शून्य चुंबकीय क्षेत्र हो सकता है। हालांकि, अगर एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को अनियंत्रित चुंबक के करीब लाया जाता है, तो डोमेन संरेखित होना शुरू हो जाएगा। डोमेन के लिए संरेखण क्षेत्र की दूरी समग्र संरेखण को प्रभावित करेगी, और इसलिए परिणामी शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र।

किसी फेरोमैग्नेटिक सामग्री को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में लंबे समय तक छोड़ने से ऑर्डरिंग को पूरा करने और उत्पादित चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ाने में मदद मिल सकती है। इसी तरह, कई यादृच्छिक या हस्तक्षेप करने वाले चुंबकीय क्षेत्रों को लाकर एक स्थायी चुंबक के शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र को कम किया जा सकता है, जो डोमेन को गलत तरीके से संरेखित कर सकता है और शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र को कम कर सकता है।

क्या चुंबक का आकार उसकी ताकत को प्रभावित करता है? संक्षिप्त उत्तर हां है, लेकिन केवल इसलिए कि चुंबक के आकार का मतलब है कि आनुपातिक रूप से हैं अधिक डोमेन जो संरेखित कर सकते हैं और उसी के एक छोटे टुकड़े की तुलना में एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन कर सकते हैं सामग्री। हालांकि, अगर चुंबक की लंबाई बहुत लंबी है, तो इस बात की संभावना बढ़ जाती है कि आवारा चुंबकीय क्षेत्र डोमेन को गलत तरीके से संरेखित करेंगे और शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र को कम कर देंगे।

एक अन्य योगदान कारक चुंबक शक्ति हैतापमान. 1895 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी पियरे क्यूरी ने निर्धारित किया कि चुंबकीय सामग्री का तापमान कटऑफ होता है, जिस बिंदु पर उनके चुंबकीय गुण बदल सकते हैं। विशेष रूप से, डोमेन अब भी संरेखित नहीं होते हैं, इस प्रकार सप्ताह डोमेन संरेखण एक कमजोर शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र की ओर जाता है।

आयरन के लिए क्यूरी का तापमान लगभग 1418 डिग्री फ़ारेनहाइट होता है। मैग्नेटाइट के लिए, यह लगभग 1060 डिग्री फ़ारेनहाइट है। ध्यान दें कि ये तापमान उनके गलनांक से काफी कम हैं। इस प्रकार, चुंबक का तापमान उसकी ताकत को प्रभावित कर सकता है।

चुम्बकों की एक अलग श्रेणी हैविद्युत चुम्बकों, जो अनिवार्य रूप से चुम्बक हैं जिन्हें चालू और बंद किया जा सकता है।

विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाने वाला सबसे आम विद्युत चुंबक एक सोलनॉइड है। एक परिनालिका वर्तमान छोरों की एक श्रृंखला है, जिसके परिणामस्वरूप छोरों के केंद्र में एक समान क्षेत्र होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि प्रत्येक व्यक्तिगत वर्तमान लूप तार के बारे में एक गोलाकार चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। श्रृंखला में कई रखकर, चुंबकीय क्षेत्रों की सुपरपोजिशन लूप के केंद्र के माध्यम से एक सीधा, समान क्षेत्र बनाती है।

एक परिनालिका चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण के लिए समीकरण सरल है:बी = μ₀नी, कहां हैμ₀ मुक्त स्थान की पारगम्यता है,नहींप्रति इकाई लंबाई में वर्तमान छोरों की संख्या है औरमैंवह वर्तमान है जो उनके माध्यम से बह रहा है। चुंबकीय क्षेत्र की दिशा दाहिने हाथ के नियम और वर्तमान प्रवाह की दिशा से निर्धारित होती है, और इसलिए वर्तमान की दिशा को उलट कर उलट किया जा सकता है।

यह देखना बहुत आसान है कि परिनालिका की शक्ति को दो प्राथमिक तरीकों से समायोजित किया जा सकता है। सबसे पहले, परिनालिका के माध्यम से धारा को बढ़ाया जा सकता है। हालांकि ऐसा लगता है कि करंट को मनमाने ढंग से बढ़ाया जा सकता है, बिजली की आपूर्ति या सर्किट के प्रतिरोध की सीमाएँ हो सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप करंट के अधिक होने पर नुकसान हो सकता है।

इसलिए, सोलेनोइड की चुंबकीय शक्ति को बढ़ाने का एक सुरक्षित तरीका वर्तमान लूपों की संख्या में वृद्धि करना है। चुंबकीय क्षेत्र स्पष्ट रूप से आनुपातिक रूप से बढ़ता है। इस मामले में एकमात्र सीमा उपलब्ध तार की मात्रा हो सकती है, या स्थानिक सीमाएं हो सकती हैं यदि वर्तमान लूप की संख्या के कारण सोलेनोइड बहुत लंबा है।

सोलेनोइड्स के अलावा कई प्रकार के इलेक्ट्रोमैग्नेट होते हैं, लेकिन सभी का सामान्य गुण समान होता है: उनकी ताकत वर्तमान प्रवाह के समानुपाती होती है।

इलेक्ट्रोमैग्नेट सर्वव्यापी हैं और इसके कई उपयोग हैं। एक इलेक्ट्रोमैग्नेट का एक सामान्य और बहुत ही सरल उदाहरण, विशेष रूप से एक सोलनॉइड, एक स्पीकर है। स्पीकर के माध्यम से बदलती धारा के कारण सोलेनोइडल चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ती और घटती है।

ऐसा होने पर, एक और चुंबक, विशेष रूप से एक स्थायी चुंबक, को परिनालिका के एक छोर पर और एक कंपन सतह के खिलाफ रखा जाता है। जैसे-जैसे दो चुंबकीय क्षेत्र बदलते सोलनॉइडल क्षेत्र के कारण आकर्षित और पीछे हटते हैं, कंपन सतह खींची जाती है और ध्वनि उत्पन्न करती है।

बेहतर गुणवत्ता वाले स्पीकर उच्च गुणवत्ता वाले ध्वनि आउटपुट बनाने के लिए उच्च-गुणवत्ता वाले सोलनॉइड, स्थायी मैग्नेट और कंपन सतहों का उपयोग करते हैं।

दुनिया में सबसे बड़ा आकार का चुंबक पृथ्वी ही है! जैसा कि उल्लेख किया गया है, पृथ्वी का एक चुंबकीय क्षेत्र है जो पृथ्वी के मूल के साथ निर्मित धाराओं के कारण है। हालांकि यह कई छोटे हैंडहेल्ड मैग्नेट या एक बार कण त्वरक में उपयोग किए जाने के सापेक्ष बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र नहीं है, पृथ्वी स्वयं सबसे बड़े चुंबकों में से एक है जिसे हम जानते हैं!

एक और दिलचस्प चुंबकीय सामग्री मैग्नेटाइट है। मैग्नेटाइट एक लौह अयस्क है जो न केवल बहुत आम है बल्कि उच्चतम लौह सामग्री वाला खनिज है। चुंबकीय क्षेत्र होने की अपनी अनूठी संपत्ति के कारण इसे कभी-कभी लॉस्टस्टोन कहा जाता है, जो हमेशा पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होता है। जैसे, यह 300 ईसा पूर्व के रूप में एक चुंबकीय कम्पास के रूप में इस्तेमाल किया गया था।