- इतिहास और खोज
- पुराने ऐप्स
- पहले वैज्ञानिक अध्ययन
- आधुनिक जांच
- सामग्री के चुंबकीय गुण
- फेरोमैग्नेटिज़्म, पैरामैग्नेटिज़्म और डायमेग्नेटिज़्म
- चुंबकीय ऊर्जा का उपयोग
- चुंबकीय ऊर्जा के कुछ अनुप्रयोग
- फायदे और नुकसान
- प्राथमिक और माध्यमिक ऊर्जा
- प्राथमिक और माध्यमिक ऊर्जा के लक्षण
- चुंबकीय ऊर्जा के उदाहरण
- एक कुंडल की चुंबकीय ऊर्जा
- व्यायाम हल किया
- उपाय
चुंबकत्व या चुंबकीय ऊर्जा एक शक्ति जुड़े प्रकृति आंदोलन और कुछ पदार्थों भार में बिजली के आकर्षण या प्रतिकर्षण उत्पादन में सक्षम है। मैग्नेट चुंबकत्व के प्रसिद्ध स्रोत हैं।
इन के अंदर ऐसे इंटरैक्शन होते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में अनुवादित होते हैं, जो उदाहरण के लिए लोहे या निकल के छोटे टुकड़ों पर अपना प्रभाव डालते हैं।
उत्तरी लाइट्स के सुंदर रंग ब्रह्मांड के कणों के कारण ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं क्योंकि वे पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित होते हैं। स्रोत: पिक्साबे
चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र तब दिखाई देता है जब इसे एक कागज के नीचे रखा जाता है जिस पर लोहे का बुरादा फैला होता है। बुरादा तुरंत क्षेत्र की रेखाओं के साथ उन्मुख होता है, जिससे क्षेत्र की दो आयामी छवि बनती है।
एक अन्य प्रसिद्ध स्रोत तार है जो विद्युत प्रवाह ले जाता है; लेकिन स्थायी मैग्नेट के विपरीत, चुंबकत्व गायब हो जाता है जब वर्तमान बंद हो जाता है।
जब भी कहीं एक चुंबकीय क्षेत्र होता है, तो कुछ एजेंट को काम करना पड़ता है। इस प्रक्रिया में निवेश की गई ऊर्जा को बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत किया जाता है और फिर इसे चुंबकीय ऊर्जा माना जा सकता है।
क्षेत्र में कितनी चुंबकीय ऊर्जा संग्रहीत है इसकी गणना डिवाइस और उस क्षेत्र के ज्यामिति और उस क्षेत्र पर निर्भर करती है जहां इसे बनाया गया था।
इंडक्टर्स या कॉइल ऐसा करने के लिए अच्छे स्थान हैं, चुंबकीय ऊर्जा का निर्माण उसी तरह से करते हैं जैसे कि संधारित्र की प्लेटों के बीच विद्युत ऊर्जा संग्रहीत होती है।
इतिहास और खोज
पुराने ऐप्स
प्राचीन ग्रीस के बारे में प्लिनी द्वारा बताई गई किंवदंतियों में चरवाहा मैग्नेस की बात है, जिन्होंने 2000 से अधिक साल पहले एक रहस्यमय खनिज पाया, जो लोहे के टुकड़ों को आकर्षित करने में सक्षम था, लेकिन अन्य सामग्री नहीं। यह मैग्नेटाइट था, मजबूत चुंबकीय गुणों वाला एक लोहे का ऑक्साइड।
चुंबकीय आकर्षण का कारण सैकड़ों वर्षों तक छिपा रहा। सबसे अच्छा, यह अलौकिक घटनाओं के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था। यद्यपि इस कारण से नहीं, इसके लिए दिलचस्प अनुप्रयोग पाए गए, जैसे कम्पास।
चीनी द्वारा आविष्कार किया गया कम्पास नेविगेशन के दौरान उपयोगकर्ता को मार्गदर्शन करने के लिए पृथ्वी के अपने चुंबकत्व का उपयोग करता है।
पहले वैज्ञानिक अध्ययन
विलियम गिलबर्ट (1544 - 1603) की बदौलत चुंबकीय परिघटनाओं के अध्ययन में काफी उन्नति हुई। एलिज़ाबेथ युग के इस अंग्रेजी वैज्ञानिक ने एक गोलाकार चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन किया और निष्कर्ष निकाला कि पृथ्वी का अपना चुंबकीय क्षेत्र होना चाहिए।
मैग्नेट के अपने अध्ययन से, उन्होंने यह भी महसूस किया कि उन्हें अलग चुंबकीय ध्रुव नहीं मिल सकता है। जब एक चुंबक को दो में विभाजित किया जाता है, तो नए मैग्नेट में भी दोनों ध्रुव होते हैं।
हालांकि, यह 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में था जब वैज्ञानिकों को विद्युत प्रवाह और चुंबकत्व के बीच संबंध के अस्तित्व का एहसास हुआ।
हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड (1777 - 1851), डेनमार्क में पैदा हुए, 1820 में एक कंडक्टर के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित करने और इस तरह के कम्पास पर पड़ने वाले प्रभाव को देखने का विचार था। कम्पास विचलित हो जाएगा, और जब करंट प्रवाहित होना बंद हो जाएगा, तो कंपास फिर से हमेशा की तरह उत्तर की ओर इंगित करेगा।
कार बैटरी से निकलने वाली केबलों में से एक के पास कम्पास को लाकर इस घटना को सत्यापित किया जा सकता है, जबकि स्टार्टर का संचालन किया जा रहा है।
सर्किट को बंद करने के समय सुई को एक अवलोकनीय विक्षेपण का अनुभव करना चाहिए, क्योंकि कारों की बैटरी उच्च धाराओं को पर्याप्त रूप से आपूर्ति कर सकती है ताकि कम्पास विचलित हो जाए।
इस तरह यह स्पष्ट हो गया कि गतिमान आवेश चुंबकत्व को जन्म देते हैं।
आधुनिक जांच
ओर्स्टेड प्रयोगों के कुछ वर्षों बाद, ब्रिटिश शोधकर्ता माइकल फैराडे (1791 - 1867) ने एक और मील का पत्थर चिह्नित किया, जिससे पता चलता है कि बदले में चुंबकीय क्षेत्र विद्युत धाराओं को जन्म देते हैं।
दोनों घटनाएं, विद्युत और चुंबकीय, एक दूसरे के साथ निकटता से संबंधित हैं, प्रत्येक एक दूसरे को जन्म देती हैं। वे फैराडे के शिष्य, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल (1831 - 1879) द्वारा एक साथ लाए गए समीकरणों में, जो उनके नाम को सहन करते हैं।
ये समीकरण विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत को समाहित और संक्षिप्त करते हैं और सापेक्ष भौतिकी में भी मान्य हैं।
सामग्री के चुंबकीय गुण
कुछ सामग्री चुंबकीय गुणों का प्रदर्शन क्यों करती हैं या आसानी से चुंबकत्व प्राप्त करती हैं? हम जानते हैं कि चुंबकीय क्षेत्र गतिमान आवेशों के कारण होता है, इसलिए चुंबक के अंदर अदृश्य विद्युत धाराएँ होनी चाहिए जो चुंबकत्व को जन्म देती हैं।
सभी पदार्थों में परमाणु नाभिक की परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं। इलेक्ट्रॉन की तुलना पृथ्वी से की जा सकती है, जिसमें सूर्य के चारों ओर एक पारभासी गति होती है और अपनी धुरी पर एक घूर्णी गति भी होती है।
शास्त्रीय भौतिकी इलेक्ट्रॉन के समान गतियों का श्रेय देती है, हालांकि सादृश्य पूरी तरह से सही नहीं है। हालांकि, मुद्दा यह है कि इलेक्ट्रॉन के दोनों गुण इसे एक छोटे लूप की तरह व्यवहार करते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।
यह इलेक्ट्रॉन का स्पिन है जो परमाणु के चुंबकीय क्षेत्र में सबसे अधिक योगदान देता है। कई इलेक्ट्रॉनों के साथ परमाणुओं में, उन्हें जोड़े में और विपरीत स्पिन के साथ समूहीकृत किया जाता है। इस प्रकार, उनके चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। अधिकतर सामग्रियों में यही होता है।
हालांकि, कुछ खनिज और यौगिक हैं जिनमें एक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन है। इस तरह, शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र शून्य नहीं है। यह एक चुंबकीय क्षण बनाता है, एक वेक्टर जिसका परिमाण वर्तमान और सर्किट के क्षेत्र का उत्पाद है।
आसन्न चुंबकीय क्षण एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं और चुंबकीय डोमेन नामक क्षेत्र बनाते हैं, जिसमें एक ही दिशा में कई स्पिन संरेखित होते हैं। परिणामस्वरूप चुंबकीय क्षेत्र बहुत मजबूत है।
फेरोमैग्नेटिज़्म, पैरामैग्नेटिज़्म और डायमेग्नेटिज़्म
इस गुण वाले पदार्थों को फेरोमैग्नेटिक कहा जाता है। वे कुछ हैं: लोहा, निकल, कोबाल्ट, गैडोलीनियम और उसी के कुछ मिश्र।
आवर्त सारणी में बाकी तत्वों में इन बहुत स्पष्ट चुंबकीय प्रभावों का अभाव है। वे पैरामैग्नेटिक या डायमैगनेटिक की श्रेणी में आते हैं।
वास्तव में, डायमेग्नेटिज्म सभी सामग्रियों का एक गुण है, जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में मामूली प्रतिकर्षण का अनुभव करता है। बिस्मथ सबसे उच्चारण डायमेग्नेटिज़्म वाला तत्व है।
दूसरी ओर, पैरामैग्नेटिज्म में फेरोमैग्नेटिज़म की तुलना में कम तीव्र चुंबकीय प्रतिक्रिया होती है, लेकिन समान रूप से आकर्षक होती है। पैरामैग्नेटिक पदार्थ उदाहरण के लिए एल्यूमीनियम, वायु और कुछ लोहे के आक्साइड जैसे गोइथाइट हैं।
चुंबकीय ऊर्जा का उपयोग
चुंबकत्व प्रकृति की मूलभूत शक्तियों का हिस्सा है। जैसा कि मनुष्य भी इसका हिस्सा हैं, वे चुंबकीय घटना के अस्तित्व के साथ-साथ ग्रह पर जीवन के बाकी हिस्सों के लिए अनुकूलित हैं। उदाहरण के लिए, कुछ जानवर भौगोलिक रूप से खुद को उन्मुख करने के लिए पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं।
वास्तव में, यह माना जाता है कि पक्षी अपने लंबे प्रवास को इस तथ्य के लिए धन्यवाद देते हैं कि उनके दिमाग में एक प्रकार का कार्बनिक कम्पास होता है जो उन्हें भू-चुंबकीय क्षेत्र को देखने और उपयोग करने की अनुमति देता है।
जबकि मनुष्यों में इस तरह के कम्पास की कमी होती है, वे इसके बजाय बाकी जानवरों के साम्राज्य की तुलना में पर्यावरण को कई और तरीकों से संशोधित करने की क्षमता रखते हैं। इस प्रकार, हमारी प्रजाति के सदस्यों ने चुंबकत्व का उपयोग उस क्षण से किया है जब पहले ग्रीक चरवाहे ने लॉस्टस्टोन की खोज की थी।
चुंबकीय ऊर्जा के कुछ अनुप्रयोग
तब से चुंबकत्व के कई अनुप्रयोग हैं। यहाँ कुछ है:
- उपर्युक्त कम्पास, जो पृथ्वी के भू-चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग भौगोलिक रूप से खुद को उन्मुख करने के लिए करता है।
- कैथोड रे ट्यूब पर आधारित टेलीविज़न, कंप्यूटर और ऑसिलोस्कोप के लिए पुरानी स्क्रीन, जो कॉइल का उपयोग करते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। ये इलेक्ट्रॉन बीम को विक्षेपित करने के लिए जिम्मेदार हैं ताकि यह स्क्रीन पर कुछ स्थानों को हिट करे, जिससे छवि बनती है।
- मास स्पेक्ट्रोमेटर्स, विभिन्न प्रकार के अणुओं का अध्ययन करने के लिए और जैव रसायन, अपराध विज्ञान, नृविज्ञान, इतिहास और अन्य विषयों में कई अनुप्रयोगों के साथ किया जाता है। वे आवेशित कणों को विक्षेपित करने के लिए विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करते हैं जो उनकी गति पर निर्भर करते हैं।
- मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक प्रणोदन, जिसमें एक चुंबकीय बल एक समुद्री जल के जेट (एक अच्छा चालक) को पीछे की ओर ले जाता है, जिससे कि न्यूटन के तीसरे नियम से, एक वाहन या नाव एक आगे का आवेग प्राप्त करता है।
- चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग, मानव शरीर के इंटीरियर की छवियों को प्राप्त करने के लिए एक गैर-इनवेसिव विधि। मूल रूप से, यह एक बहुत ही गहन चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है और ऊतकों में मौजूद हाइड्रोजन नाभिक (प्रोटॉन) की प्रतिक्रिया का विश्लेषण करता है, जिसमें स्पिन की उपरोक्त संपत्ति होती है।
ये अनुप्रयोग पहले से ही स्थापित हैं, लेकिन भविष्य में यह माना जाता है कि अतिसूक्ष्म तकनीकों के माध्यम से, चुंबकत्व भी स्तन कैंसर जैसे रोगों का मुकाबला कर सकता है, जो चुंबकीय रूप से प्रेरित गर्मी का उत्पादन करते हैं।
यह विचार है कि फ्लुइड मैग्नेटाइट को सीधे ट्यूमर में इंजेक्ट किया जाए। चुंबकीय रूप से प्रेरित धाराओं द्वारा उत्पादित गर्मी के लिए धन्यवाद, घातक कणों को नष्ट करने के लिए लोहे के कण काफी गर्म हो जाएंगे।
फायदे और नुकसान
जब आप एक निश्चित प्रकार की ऊर्जा के उपयोग के बारे में सोचते हैं, तो उसे कुछ प्रकार के आंदोलन में रूपांतरण की आवश्यकता होती है जैसे कि एक टरबाइन, एक लिफ्ट या वाहन, उदाहरण के लिए; या यह विद्युत ऊर्जा में तब्दील हो जाता है जो किसी उपकरण को चालू करता है: टेलीफोन, टीवी, एक एटीएम और इसी तरह।
ऊर्जा कई अभिव्यक्तियों के साथ एक परिमाण है जिसे कई तरीकों से संशोधित किया जा सकता है। क्या एक छोटे चुंबक की ऊर्जा को बढ़ाया जा सकता है ताकि वह लगातार कुछ सिक्कों से अधिक गति करे?
प्रयोग करने योग्य होने के लिए, ऊर्जा की एक महान सीमा होनी चाहिए और एक बहुत ही प्रचुर स्रोत से आना चाहिए।
प्राथमिक और माध्यमिक ऊर्जा
ऐसी ऊर्जाएं प्रकृति में पाई जाती हैं, जिनसे अन्य प्रकार का उत्पादन किया जाता है। उन्हें प्राथमिक ऊर्जा के रूप में जाना जाता है:
- सौर ऊर्जा।
- परमाणु ऊर्जा।
- भूतापीय ऊर्जा।
- पवन ऊर्जा।
- बायोमास ऊर्जा।
- जीवाश्म ईंधन और खनिजों से ऊर्जा।
माध्यमिक ऊर्जा, जैसे कि बिजली और गर्मी, इनसे उत्पन्न होती हैं। यहाँ चुंबकीय ऊर्जा कहाँ है?
बिजली और चुंबकत्व दो अलग-अलग घटनाएं नहीं हैं। वास्तव में, दो को एक साथ विद्युत चुम्बकीय घटना के रूप में जाना जाता है। जब तक उनमें से एक मौजूद है, तब तक दूसरा मौजूद रहेगा।
जहां विद्युत ऊर्जा होती है, वहां किसी न किसी रूप में चुंबकीय ऊर्जा होगी। लेकिन यह एक माध्यमिक ऊर्जा है, जिसमें कुछ प्राथमिक ऊर्जाओं के पूर्व परिवर्तन की आवश्यकता होती है।
प्राथमिक और माध्यमिक ऊर्जा के लक्षण
किसी प्रकार की ऊर्जा का उपयोग करने के फायदे या नुकसान कई मानदंडों के अनुसार स्थापित किए जाते हैं। इनमें शामिल है कि इसका उत्पादन कितना आसान और सस्ता है, और यह भी कि यह प्रक्रिया पर्यावरण और लोगों को नकारात्मक रूप से प्रभावित करने में कितनी सक्षम है।
ध्यान रखने के लिए कुछ महत्वपूर्ण बात यह है कि ऊर्जा का उपयोग करने से पहले कई बार ऊर्जाएं बदल जाती हैं।
चुंबक बनाने के लिए कितने परिवर्तन हुए होंगे जो खरीदारी की सूची को रेफ्रिजरेटर के दरवाजे पर चिपका देंगे? इलेक्ट्रिक कार बनाने के लिए कितने? निश्चित रूप से पर्याप्त है।
और चुंबकीय या विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा कितनी साफ है? ऐसे लोग हैं जो मानते हैं कि मानव उत्पत्ति के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के निरंतर संपर्क से स्वास्थ्य और पर्यावरण संबंधी समस्याएं होती हैं।
वर्तमान में स्वास्थ्य और पर्यावरण पर इन क्षेत्रों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए अनुसंधान की कई लाइनें समर्पित हैं, लेकिन प्रतिष्ठित अंतरराष्ट्रीय संगठनों के अनुसार, अभी तक कोई निर्णायक सबूत नहीं हैं कि वे हानिकारक हैं।
चुंबकीय ऊर्जा के उदाहरण
एक उपकरण जो चुंबकीय ऊर्जा को शामिल करने का कार्य करता है उसे एक प्रारंभ करनेवाला के रूप में जाना जाता है। यह एक कॉइल है जो पर्याप्त संख्या में घुमावों के साथ तांबे के तार को घुमावदार करके बनाई जाती है, और यह कई सर्किटों में उपयोगी है ताकि वर्तमान को प्रतिबंधित किया जा सके और इसे अचानक बदलने से रोका जा सके।
तांबे की कुंडली। स्रोत: पिक्साबे
एक कॉइल के घुमावों के माध्यम से एक धारा प्रवाहित करके, इसके अंदर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है।
यदि वर्तमान बदलता है, तो चुंबकीय क्षेत्र लाइनें करें। इन परिवर्तनों को चालू करने के लिए प्रेरित करता है जो कि विरोध करता है, प्रेरण के फैराडे-लेनज़ कानून के अनुसार।
जब करंट अचानक बढ़ जाता है या कम हो जाता है, तो कॉइल इसका विरोध करता है, इसलिए यह सर्किट पर सुरक्षात्मक प्रभाव डाल सकता है।
एक कुंडल की चुंबकीय ऊर्जा
चुंबकीय ऊर्जा को कुंडल के घुमावों द्वारा सीमांकित मात्रा में बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत किया जाता है, जिसे यू बी के रूप में दर्शाया जाएगा और जो इस पर निर्भर करता है:
- चुंबकीय क्षेत्र B की तीव्रता।
- कॉयल ए का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र।
- कुंडल l की लंबाई।
- निर्वात μ o की पारगम्यता ।
इसकी गणना इस प्रकार की जाती है:
यह समीकरण अंतरिक्ष के किसी भी क्षेत्र में मान्य है जहां एक चुंबकीय क्षेत्र है। यदि इस क्षेत्र का आयतन V ज्ञात है, तो इसकी पारगम्यता और क्षेत्र की तीव्रता, यह गणना करना संभव है कि आपके पास कितनी चुंबकीय ऊर्जा है।
व्यायाम हल किया
2.0 सेमी के व्यास और 26 सेमी की लंबाई के साथ एक हवा से भरे कॉइल के अंदर चुंबकीय क्षेत्र 0.70 टी है। इस क्षेत्र में कितनी ऊर्जा संग्रहीत है?
उपाय
संख्यात्मक मानों को पिछले समीकरण में प्रतिस्थापित किया जाता है, मानों को ध्यान में रखते हुए अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली की इकाइयों में परिवर्तित किया जाता है।
- जियानकोली, डी। 2006. भौतिकी: अनुप्रयोगों के साथ सिद्धांत। छठा संस्करण। शागिर्द कक्ष। 606-607।
- विल्सन, जेडी 2011। फिजिक्स 12. पियर्सन। 135-146।