मैग्नेट और बिजली के बीच 3 समानताएं क्या हैं?

विषय

• 1 - वे दो विपरीत किस्मों में आते हैं
• 2 - उनकी सापेक्ष शक्ति अन्य बलों की तुलना में
• 3 - विद्युत और चुंबकत्व समान घटना के दो पक्ष हैं
• विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र
• तो वास्तव में चुंबकत्व कहाँ से आता है?
• वर्तमान कैरिंग तारों एक चुंबकीय क्षेत्र बनाएँ
• लेकिन बार मैग्नेट के बारे में क्या? उनका चुंबकत्व कहाँ से आता है?
• लेकिन रुको, वहाँ अधिक है!
• चुंबकीय बल और विद्युत बल के बीच समानता
• विद्युत और चुंबकत्व के बीच संबंध

विद्युत और चुंबकीय बल प्रकृति में पाए जाने वाले दो बल हैं। जबकि पहली नज़र में वे अलग लग सकते हैं, वे दोनों आवेशित कणों से जुड़े क्षेत्रों से उत्पन्न होते हैं। दो ताकतों में तीन मुख्य समानताएं हैं, और आपको इन घटनाओं के बारे में अधिक सीखना चाहिए।

1 - वे दो विपरीत किस्मों में आते हैं

प्रभार सकारात्मक (+) और नकारात्मक (-) किस्मों में आते हैं। मौलिक धनात्मक आवेश वाहक प्रोटॉन है और ऋणात्मक आवेश वाहक इलेक्ट्रॉन है। दोनों के पास परिमाण e = 1.602 × 10 का चार्ज है^-19 कूलंब।

विरोधी आकर्षित करते हैं, और रेपेल को पसंद करते हैं; एक दूसरे के पास दो सकारात्मक आरोप लगाए गए पीछे हटाना, या एक बल का अनुभव करें जो उन्हें अलग करता है। वही दो नकारात्मक आरोपों का सच है। एक सकारात्मक और एक नकारात्मक चार्ज, हालांकि, होगा आकर्षित एक दूसरे।

धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के बीच आकर्षण वह है जो अधिकांश वस्तुओं को विद्युत रूप से उदासीन बना देता है। क्योंकि ब्रह्माण्ड में ऋणात्मक आवेशों के समान ही धनात्मक होते हैं, और आकर्षक और प्रतिकारक बल जिस तरह से कार्य करते हैं, वे होते हैं। बेअसर, या एक दूसरे को रद्द करें।

इसी तरह मैग्नेट के उत्तर और दक्षिण ध्रुव हैं। दो चुंबकीय उत्तरी ध्रुव एक दूसरे को पीछे हटाएंगे क्योंकि दो चुंबकीय दक्षिणी ध्रुव होंगे, लेकिन एक उत्तरी ध्रुव और दक्षिणी ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करेंगे।

ध्यान दें कि एक और घटना जिससे आप परिचित हैं, गुरुत्वाकर्षण, ऐसा नहीं है। गुरुत्वाकर्षण दो द्रव्यमानों के बीच एक आकर्षक बल है। द्रव्यमान का केवल एक "प्रकार" है। यह बिजली और चुंबकत्व जैसी सकारात्मक और नकारात्मक किस्मों में नहीं आता है। और यह एक प्रकार का द्रव्यमान हमेशा आकर्षक होता है और प्रतिकारक नहीं होता है।

मैग्नेट और आवेशों के बीच एक अलग अंतर है, हालाँकि, उस मैग्नेट में हमेशा एक द्विध्रुवीय के रूप में दिखाई देता है। अर्थात्, किसी भी दिए गए चुंबक में हमेशा एक उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव होगा। दो ध्रुवों को अलग नहीं किया जा सकता है।

कुछ छोटी दूरी पर एक सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज लगाकर एक इलेक्ट्रिक डिपोल भी बनाया जा सकता है, लेकिन इन शुल्कों को फिर से अलग करना हमेशा संभव होता है। यदि आप इसके उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के साथ एक बार चुंबक की कल्पना करते हैं, और आप इसे एक अलग उत्तर और दक्षिण बनाने के लिए आधे में कटौती करने की कोशिश कर रहे थे, इसके बजाय परिणाम दो छोटे मैग्नेट होंगे, दोनों अपने स्वयं के उत्तर और दक्षिण ध्रुवों के साथ।

2 - उनकी सापेक्ष शक्ति अन्य बलों की तुलना में

यदि हम बिजली और चुंबकत्व की तुलना अन्य बलों से करते हैं, तो हम कुछ अलग अंतर देखते हैं। ब्रह्मांड की चार मौलिक ताकतें हैं, मजबूत, विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और गुरुत्वाकर्षण बल। (ध्यान दें कि विद्युत और चुंबकीय बलों को एक ही शब्द से वर्णित किया जाता है - एक बिट में इस पर अधिक।)

यदि हम मजबूत बल पर विचार करते हैं - वह बल जो परमाणु के अंदर एक साथ नाभिक रखता है - 1 की परिमाण है, तो बिजली और चुंबकत्व का 1/137 का सापेक्ष परिमाण होता है। कमजोर बल - जो बीटा क्षय के लिए जिम्मेदार है - 10 की एक सापेक्ष परिमाण है^-6, और गुरुत्वाकर्षण बल में 6 × 10 का सापेक्ष परिमाण है^-39.

आपने सही पढ़ा। यह एक टाइपो नहीं था। गुरुत्वाकर्षण बल बाकी सब चीजों की तुलना में बेहद कमज़ोर है। यह उल्टा लग सकता है - आखिरकार, गुरुत्वाकर्षण बल है जो ग्रहों को गति में रखता है और हमारे पैरों को जमीन पर रखता है! लेकिन विचार करें कि जब आप चुंबक या टिशू के साथ स्थैतिक बिजली के साथ एक पेपरक्लिप उठाते हैं तो क्या होता है।

एक छोटे से चुंबक या सांख्यिकीय रूप से आवेशित वस्तु को खींचने वाला बल पूरी पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल को कागज़ या ऊतक पर खींच सकता है! हम गुरुत्वाकर्षण के बारे में सोचते हैं कि यह इतना अधिक शक्तिशाली नहीं है क्योंकि यह है, लेकिन क्योंकि हमारे पास एक संपूर्ण ग्लोब का गुरुत्वाकर्षण बल है जो हर समय हम पर कार्य करते हैं, जबकि उनके द्विआधारी प्रकृति के कारण, चार्ज और मैग्नेट अक्सर खुद को व्यवस्थित करते हैं ताकि वे हों बेअसर करना।

3 - विद्युत और चुंबकत्व समान घटना के दो पक्ष हैं

यदि हम अधिक बारीकी से देखते हैं और वास्तव में बिजली और चुंबकत्व की तुलना करते हैं, तो हम देखते हैं कि मौलिक स्तर पर वे एक ही घटना के दो पहलू हैं विद्युत। इससे पहले कि हम इस घटना का पूरी तरह से वर्णन करें, इसमें शामिल अवधारणाओं की गहरी समझ मिलती है।

विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र

एक क्षेत्र क्या है? कभी-कभी यह उस चीज के बारे में सोचने के लिए सहायक होता है जो अधिक परिचित लगती है। गुरुत्वाकर्षण, बिजली और चुंबकत्व की तरह, एक बल भी है जो एक क्षेत्र बनाता है। पृथ्वी के चारों ओर अंतरिक्ष के क्षेत्र की कल्पना करें।

अंतरिक्ष में दिए गए किसी भी द्रव्यमान से ऐसा बल महसूस होगा जो पृथ्वी से उसके द्रव्यमान और उसकी दूरी के परिमाण पर निर्भर करता है। इसलिए हम कल्पना करते हैं कि पृथ्वी के चारों ओर अंतरिक्ष में ए मैदान, अर्थात्, अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु को सौंपा गया एक मान है जो कुछ संकेत देता है कि अपेक्षाकृत कितना बड़ा है, और किस दिशा में, एक समान बल होगा। गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का परिमाण एक दूरी आर द्रव्यमान से म, उदाहरण के लिए, सूत्र द्वारा दिया गया है:

E = {GM ऊपर {1pt} r ^ 2}

कहाँ पे जी सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक 6.67408 × 10 है^-11 म³/ (किलोग्राम²)। किसी भी बिंदु पर इस क्षेत्र से जुड़ी दिशा पृथ्वी के केंद्र की ओर इंगित करने वाली एक इकाई वेक्टर होगी।

बिजली के खेत उसी तरह से काम करते हैं। विद्युत क्षेत्र की भयावहता एक दूरी आर बिंदु प्रभारी से क्ष सूत्र द्वारा दिया गया है:

E = {kq ऊपर {1pt} r ^ 2}

कहाँ पे क कूलम्ब स्थिरांक 8.99 × 10 है⁹ एनएम²/सी²। किसी भी बिंदु पर इस क्षेत्र की दिशा आवेश की ओर है क्ष अगर क्ष नकारात्मक है, और प्रभार से दूर है क्ष अगर क्ष सकारात्मक है।

ध्यान दें कि ये क्षेत्र एक व्युत्क्रम वर्गाकार नियम का पालन करते हैं, इसलिए यदि आप दो बार दूर जाते हैं, तो फ़ील्ड एक-चौथाई मजबूत हो जाता है। कई बिंदु आवेशों, या आवेश के निरंतर वितरण से उत्पन्न विद्युत क्षेत्र को खोजने के लिए, हम बस सुपरपोज़िशन पाएंगे या वितरण का एकीकरण करेंगे।

चुंबकीय क्षेत्र थोड़ा पेचीदा होते हैं क्योंकि मैग्नेट हमेशा डिपोल के रूप में आते हैं। चुंबकीय क्षेत्र का एक परिमाण अक्सर पत्र द्वारा दर्शाया जाता है बी, और इसके लिए सटीक सूत्र स्थिति पर निर्भर करता है।

तो वास्तव में चुंबकत्व कहाँ से आता है?

बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंध प्रत्येक की प्रारंभिक खोजों के बाद कई शताब्दियों तक वैज्ञानिकों के लिए स्पष्ट नहीं था। कुछ महत्वपूर्ण प्रयोगों ने दो परिघटनाओं के बीच अंतःक्रिया की खोज करते हुए आखिरकार आज हमारे पास जो समझ है, उसे आगे बढ़ाया।

वर्तमान कैरिंग तारों एक चुंबकीय क्षेत्र बनाएँ

1800 के दशक की शुरुआत में वैज्ञानिकों ने पहली बार पता लगाया था कि करंट ले जाने वाले तार के पास रखे जाने पर चुंबकीय कम्पास सुई को विक्षेपित किया जा सकता है। यह पता चला है कि एक वर्तमान ले जाने वाला तार एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। यह चुंबकीय क्षेत्र एक दूरी आर करंट ले जाने वाले एक लंबे समय तक तार से मैं सूत्र द्वारा दिया गया है:

B = { _ mu_0 I {ऊपर {1pt} 2 pi r}

कहाँ पे μ₀ वैक्यूम पारगम्यता 4_π_ × 10 है^-7 एन / ए²। इस क्षेत्र की दिशा किसके द्वारा दी गई है दाहिने हाथ का नियम - अपने दाहिने हाथ के अंगूठे को करंट की दिशा में इंगित करें, और फिर आपकी उंगलियां एक क्षेत्र में तार के चारों ओर लपेटती हैं जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का संकेत देती हैं।

इस खोज से इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का निर्माण हुआ। एक वर्तमान ले जाने वाले तार लेने और एक कुंडल में लपेटने की कल्पना करें। परिणामस्वरूप चुंबकीय क्षेत्र की दिशा एक बार चुंबक के द्विध्रुवीय क्षेत्र की तरह दिखाई देगी!

••• पिक्साबे

लेकिन बार मैग्नेट के बारे में क्या? उनका चुंबकत्व कहाँ से आता है?

एक बार चुंबक में चुंबकत्व परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की गति से उत्पन्न होता है जिसमें यह शामिल होता है। प्रत्येक परमाणु में गतिमान चार्ज एक छोटा चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। अधिकांश सामग्रियों में, ये क्षेत्र हर तरह से उन्मुख होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कोई महत्वपूर्ण शुद्ध चुंबकत्व नहीं होता है। लेकिन कुछ सामग्रियों में, जैसे कि लोहा, सामग्री संरचना इन क्षेत्रों के लिए सभी को संरेखित करने की अनुमति देती है।

तो चुंबकत्व वास्तव में बिजली का एक अभिव्यक्ति है!

लेकिन रुको, वहाँ अधिक है!

यह पता चला है कि न केवल चुंबकत्व बिजली से उत्पन्न होता है, बल्कि चुंबकत्व से बिजली उत्पन्न की जा सकती है। यह खोज माइकल फैराडे ने की थी। बिजली और चुंबकत्व से संबंधित होने की खोज के कुछ समय बाद, फैराडे ने तार के कुंडल में विद्युत चुंबकीय क्षेत्र को अलग करके तार के एक तार में करंट उत्पन्न करने का तरीका खोजा।

फैराडे का नियम बताता है कि कुंडली में प्रेरित धारा उस दिशा में प्रवाहित होगी जो उस परिवर्तन का विरोध करती है जो इसके कारण हुआ। इसका मतलब यह है कि प्रेरित धारा एक दिशा में प्रवाहित होगी जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है जो बदलते चुंबकीय क्षेत्र का विरोध करती है जो इसका कारण बनती है। संक्षेप में, प्रेरित धारा किसी भी क्षेत्र परिवर्तनों का प्रतिकार करने की कोशिश कर रही है।

इसलिए यदि बाहरी चुंबकीय क्षेत्र कॉइल में इंगित कर रहा है और फिर परिमाण में बढ़ जाता है, तो इस दिशा में प्रवाह होगा ताकि इस परिवर्तन का मुकाबला करने के लिए लूप से इंगित एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जा सके। यदि बाहरी चुंबकीय क्षेत्र कॉइल में इंगित कर रहा है और परिमाण में घटता है, तो वर्तमान चुंबकीय दिशा बनाने के लिए इस तरह की दिशा में बहेगा जो बदलाव का मुकाबला करने के लिए कॉइल में भी इंगित करता है।

फैराडे की खोज ने आज के बिजली जनरेटर के पीछे प्रौद्योगिकी का नेतृत्व किया। बिजली उत्पन्न करने के लिए, तार के तार से गुजरने वाले चुंबकीय क्षेत्र को अलग करने का एक तरीका होना चाहिए। आप इस बदलाव को लागू करने के लिए एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में एक तार का तार बदलने की कल्पना कर सकते हैं। यह अक्सर यांत्रिक साधनों द्वारा किया जाता है, जैसे कि टरबाइन को हवा या बहते हुए पानी द्वारा ले जाया जाता है।

••• पिक्साबे

चुंबकीय बल और विद्युत बल के बीच समानता

चुंबकीय बल और विद्युत बल के बीच समानताएं कई हैं। दोनों बल आरोपों पर कार्य करते हैं और एक ही घटना में उनकी उत्पत्ति होती है। दोनों बलों के पास तुलनात्मक ताकत है, जैसा कि ऊपर वर्णित है।

आवेश पर विद्युत बल क्ष क्षेत्र के कारण इ द्वारा दिया गया है:

Vec {एफ} = q vec {E}

चार्ज पर चुंबकीय बल क्ष वेग से चलना v क्षेत्र के कारण बी लोरेंत्ज़ बल कानून द्वारा दिया गया है:

vec {एफ} = q vec {v} बार vec {} बी

इस संबंध का एक और सूत्रीकरण है:

vec {F} = vec {I} L टाइम्स vec {B}

कहाँ पे मैं वर्तमान और है एल क्षेत्र में तार या प्रवाहकीय पथ की लंबाई।

चुंबकीय बल और विद्युत बल के बीच कई समानताओं के अलावा, कुछ अलग अंतर भी हैं। ध्यान दें कि चुंबकीय बल एक स्थिर आवेश को प्रभावित नहीं करेगा (यदि v = 0, तो F = 0) या क्षेत्र की दिशा के समानांतर चलने वाला चार्ज (जिसके परिणामस्वरूप 0 क्रॉस उत्पाद होता है), और वास्तव में वह डिग्री चुंबकीय बल कार्य करता है जो वेग और क्षेत्र के बीच के कोण के साथ बदलता रहता है।

विद्युत और चुंबकत्व के बीच संबंध

जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने चार समीकरणों का एक सेट निकाला जो गणितीय रूप से विद्युत और चुंबकत्व के बीच संबंध को संक्षेप में प्रस्तुत करता है। ये समीकरण इस प्रकार हैं:

triangledown cdot vec {E} = dfrac { rho} { epsilon_0} {} triangledown cdot vec {B} = 0-26 {}} triangledown times times vec {E} = - dfrac { आंशिक vec {B}} { आंशिक t} {} triangledown टाइम्स vec {B} = mu_0 vec [}} + mu_0 _ epsilon_0 dfrac { आंशिक vec {E}} { आंशिक t}

पहले चर्चा की गई सभी घटनाओं को इन चार समीकरणों के साथ वर्णित किया जा सकता है। लेकिन इससे भी अधिक दिलचस्प बात यह है कि उनकी व्युत्पत्ति के बाद, इन समीकरणों का एक समाधान पाया गया था जो कि पहले से ज्ञात नहीं थे। इस समाधान ने एक स्व-प्रचारित विद्युत चुम्बकीय तरंग का वर्णन किया। लेकिन जब इस लहर की गति निकली, तो यह निर्धारित किया गया था:

dfrac {1} { sqrt { epsilon_0 mu_0}} = 299,792,485 m / s

यह प्रकाश की गति है!

इस का क्या महत्व है? खैर, यह पता चला है कि प्रकाश, एक घटना वैज्ञानिक काफी समय से गुणों की खोज कर रहे थे, वास्तव में एक विद्युत चुम्बकीय घटना थी। यही कारण है कि आज आप इसे देखें विद्युत चुम्बकीय विकिरण.

••• पिक्साबे