चुंबकन एक सदिश राशि एक सामग्री के चुंबकीय राज्य का वर्णन और प्रति इकाई आयतन dipolar चुंबकीय संवेगों की राशि के रूप में परिभाषित किया जाता है। एक चुंबकीय सामग्री - उदाहरण के लिए लोहा या निकल - इसे कई छोटे चुम्बकों से बनाया जा सकता है जिन्हें द्विध्रुव कहा जाता है।
आम तौर पर ये द्विध्रुव, जिनके बदले में उत्तर और दक्षिण चुंबकीय ध्रुव होते हैं, सामग्री की मात्रा के भीतर एक निश्चित डिग्री के विकार के साथ वितरित किए जाते हैं। लोहे के रूप में मजबूत चुंबकीय गुणों वाली सामग्री में विकार कम है और कम स्पष्ट चुंबकत्व के साथ दूसरों में अधिक है।
चित्रा 1. चुंबकीय द्विध्रुव एक सामग्री के अंदर बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित होते हैं। स्रोत: एफ। ज़पाटा
हालांकि, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के बीच में सामग्री रखकर, जैसे कि एक सोलनॉइड के भीतर उत्पादित, द्विध्रुव क्षेत्र के अनुसार उन्मुख होते हैं और सामग्री एक चुंबक (चित्रा 2) की तरह व्यवहार करने में सक्षम होती है।
चित्रा 2. उदाहरण के लिए लोहे के एक टुकड़े के रूप में एक सामग्री को रखना, एक सोलनॉइड के अंदर जिसके माध्यम से एक वर्तमान मैं गुजरता है, इस का चुंबकीय क्षेत्र सामग्री में द्विध्रुवीय संरेखित करता है। स्रोत: एफ। ज़पाटा
चलो एम हो चुंबकन वेक्टर है, जो के रूप में परिभाषित किया गया है:
अब, सामग्री में चुंबकत्व की तीव्रता, बाहरी क्षेत्र एच में डूबे होने के उत्पाद, इस के लिए आनुपातिक है, इसलिए:
म ∝ ज
आनुपातिकता की निरंतरता सामग्री पर निर्भर करती है, इसे चुंबकीय संवेदनशीलता कहा जाता है और इसे χ के रूप में दर्शाया जाता है:
म = χ। एच
अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में M की इकाइयाँ एम्पीयर / मीटर हैं, जैसे कि H की, इसलिए M आयाम रहित हैं।
कक्षीय और स्पिन चुंबकीय क्षण
चुंबकत्व बिजली के आवेशों से उत्पन्न होता है, इसलिए परमाणु के चुंबकत्व को निर्धारित करने के लिए, हमें आवेशित कणों के आंदोलनों को ध्यान में रखना चाहिए जो इसे बनाते हैं।
चित्रा 3. नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन की गति कक्षीय चुंबकीय क्षण के साथ चुंबकत्व में योगदान करती है। स्रोत: एफ। ज़पाटा
इलेक्ट्रॉन के साथ शुरू, जिसे परमाणु नाभिक की परिक्रमा माना जाता है, यह एक छोटे लूप (बंद सर्किट या बंद लूप लूप) की तरह होता है। यह आंदोलन परमाणु चुंबकीय चुंबक क्षण वेक्टर मी के लिए परमाणु धन्यवाद के चुंबकत्व में योगदान देता है , जिसका परिमाण है:
जहां मैं वर्तमान तीव्रता और ए लूप से घिरा क्षेत्र है। इसलिए, इंटरनेशनल सिस्टम (SI) में मीटर की इकाइयाँ am x x वर्ग मीटर हैं।
वेक्टर एम लूप के विमान के लंबवत है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है, और इसे दाहिने अंगूठे के नियम द्वारा निर्देशित किया गया है।
अंगूठा करंट की दिशा में उन्मुख होता है और शेष बची हुई चारों उंगलियां लूप के चारों ओर लपेटी जाती हैं, ऊपर की ओर इशारा करती हैं। यह छोटा सर्किट एक बार चुंबक के बराबर है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है।
स्पिन चुंबकीय क्षण
कक्षीय चुंबकीय क्षण के अलावा, इलेक्ट्रॉन ऐसा व्यवहार करता है मानो वह स्वयं पर घूम रहा हो। यह बिल्कुल इस तरह से नहीं होता है, लेकिन परिणामी प्रभाव समान होता है, इसलिए यह एक और योगदान है जिसे परमाणु के शुद्ध चुंबकीय क्षण के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिए।
वास्तव में, स्पिन चुंबकीय क्षण कक्षीय क्षण की तुलना में अधिक तीव्र है और मुख्य रूप से किसी पदार्थ के शुद्ध चुंबकत्व के लिए जिम्मेदार है।
चित्रा 4. स्पिन चुंबकीय क्षण वह है जो किसी सामग्री के शुद्ध चुंबकीयकरण में सबसे अधिक योगदान देता है। स्रोत: एफ। ज़पाटा
स्पिन क्षण एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में संरेखित करते हैं और एक झरना प्रभाव बनाते हैं, पड़ोसी क्षणों के साथ सफलतापूर्वक संरेखित करते हैं।
सभी सामग्री चुंबकीय गुणों का प्रदर्शन नहीं करती हैं। ये इसलिए हैं क्योंकि विपरीत स्पिन वाले जोड़े के साथ इलेक्ट्रॉनों और उनके संबंधित स्पिन चुंबकीय क्षणों को रद्द कर देते हैं।
केवल अगर कोई अप्रभावित हैं तो कुल चुंबकीय क्षण में योगदान होता है। इसलिए, केवल इलेक्ट्रॉनों की एक विषम संख्या वाले परमाणुओं में चुंबकीय होने का एक मौका होता है।
परमाणु नाभिक में प्रोटॉन भी परमाणु के कुल चुंबकीय क्षण में एक छोटा सा योगदान करते हैं, क्योंकि उनके पास स्पिन भी है और इसलिए एक संबद्ध चुंबकीय क्षण है।
लेकिन यह द्रव्यमान पर विपरीत रूप से निर्भर है, और प्रोटॉन इलेक्ट्रॉन की तुलना में बहुत बड़ा है।
उदाहरण
कॉइल के अंदर, जिसके माध्यम से एक विद्युत प्रवाह गुजरता है, एक समान चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है।
और जैसा कि आकृति 2 में वर्णित है, वहां एक सामग्री रखते समय, इस क्षेत्र के चुंबकीय क्षण कॉइल के क्षेत्र के साथ संरेखित होते हैं। शुद्ध प्रभाव एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन होता है।
ट्रांसफॉर्मर, डिवाइस जो वैकल्पिक वोल्टेज को बढ़ाते या घटाते हैं, अच्छे उदाहरण हैं। इनमें दो कॉइल होते हैं, प्राथमिक और माध्यमिक, एक नरम लोहे की कोर पर घाव।
चित्रा 5. ट्रांसफार्मर के मूल में एक शुद्ध चुंबकीयकरण होता है। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स
एक बदलते वर्तमान को प्राथमिक कॉइल के माध्यम से पारित किया जाता है जो वैकल्पिक रूप से कोर के भीतर चुंबकीय क्षेत्र लाइनों को संशोधित करता है, जो बदले में द्वितीयक कॉइल में एक वर्तमान को प्रेरित करता है।
दोलन की आवृत्ति समान है, लेकिन परिमाण अलग है। इस तरह, उच्च या निम्न वोल्टेज प्राप्त किया जा सकता है।
कॉइल को एक ठोस लोहे के कोर से घुमावदार करने के बजाय, वार्निश के साथ कवर धातु की चादरें भरना बेहतर होता है।
कारण कोर के अंदर एड़ी धाराओं की उपस्थिति के कारण होता है, जो इसे अत्यधिक रूप से गर्म करने का प्रभाव होता है, लेकिन चादरों में प्रेरित धाराएं कम होती हैं, और इसलिए डिवाइस का हीटिंग कम से कम किया जाता है।
वायरलेस चार्जर्स
सेल फोन या इलेक्ट्रिक टूथब्रश को चुंबकीय प्रेरण द्वारा चार्ज किया जा सकता है, जिसे वायरलेस चार्जिंग या इंडक्टिव चार्जिंग के रूप में जाना जाता है।
यह निम्नलिखित तरीके से काम करता है: एक बेस या चार्जिंग स्टेशन है, जिसमें एक सॉलोनॉइड या मुख्य कॉइल है, जिसके माध्यम से एक बदलते वर्तमान को पारित किया जाता है। एक और (सेकेंडरी) कॉइल ब्रश के हैंडल से जुड़ी होती है।
बदले में प्राइमरी कॉइल में करंट को हैंडल के कॉइल में करंट तब लगाया जाता है जब ब्रश को चार्जिंग स्टेशन में रखा जाता है, और यह उस बैटरी को चार्ज करने में ध्यान रखता है जो हैंडल में भी होती है।
प्रेरित वर्तमान की भयावहता तब बढ़ जाती है जब फेरोमैग्नेटिक सामग्री का एक कोर, जो लोहे का हो सकता है, को मुख्य कॉइल में रखा जाता है।
प्राथमिक कॉइल के लिए माध्यमिक कॉइल की निकटता का पता लगाने के लिए, सिस्टम एक आंतरायिक संकेत का उत्सर्जन करता है। एक प्रतिक्रिया प्राप्त होने के बाद, वर्णित तंत्र सक्रिय हो जाता है और केबलों की आवश्यकता के बिना वर्तमान को प्रेरित करना शुरू हो जाता है।
ferrofluids
पदार्थ के चुंबकीय गुणों का एक और दिलचस्प अनुप्रयोग फेरोफ्लुइड्स हैं। ये एक फेराइट यौगिक के छोटे चुंबकीय कणों से मिलकर बने होते हैं, जो एक तरल माध्यम में निलंबित होते हैं, जो जैविक या पानी भी हो सकते हैं।
कणों को एक पदार्थ के साथ लेपित किया जाता है जो उनके ढेर को रोकता है, और इस प्रकार तरल में वितरित किया जाता है।
विचार यह है कि तरल की प्रवाहशीलता फेराइट कणों के चुंबकत्व के साथ संयुक्त होती है, जो स्वयं द्वारा दृढ़ता से चुंबकीय नहीं होती है, लेकिन एक बाहरी क्षेत्र की उपस्थिति में एक चुंबकीयकरण प्राप्त करते हैं, जैसा कि ऊपर वर्णित है।
बाहरी क्षेत्र से हटते ही अधिग्रहित चुंबकत्व गायब हो जाता है।
नासा द्वारा फेरोफ्लुइड्स को मूल रूप से गुरुत्वाकर्षण के बिना एक अंतरिक्ष यान के भीतर ईंधन जुटाने के लिए विकसित किया गया था, एक चुंबकीय क्षेत्र की मदद से आवेग दिया।
वर्तमान में, फेरोफ्लुइड के कई अनुप्रयोग हैं, कुछ अभी भी प्रायोगिक चरण में हैं, जैसे:
- स्पीकर और हेडफ़ोन के मफलर पर घर्षण को कम करें (पुनरावृत्ति से बचें)।
- विभिन्न घनत्व वाले सामग्रियों को अलग करने की अनुमति दें।
- हार्ड ड्राइव के शाफ्ट पर सील के रूप में कार्य करें और गंदगी को हटा दें।
- एक कैंसर उपचार के रूप में (प्रयोगात्मक चरण में)। फेरोफ्लुइड को कैंसर कोशिकाओं में इंजेक्ट किया जाता है और एक चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है जो छोटे विद्युत धाराओं का उत्पादन करता है। इनसे उत्पन्न गर्मी घातक कोशिकाओं पर हमला करती है और उन्हें नष्ट कर देती है।
संदर्भ
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