विषय
- मैग्नेटोमीटर का सेंसर
- मैग्नेटोमीटर का उपयोग
- सामग्री में मैग्नेटोमीटर
- मैग्नेटोमीटर के पीछे भौतिकी
- मैग्नेटोमीटर घटना
- अन्य मैग्नेटोमीटर घटना
- सटीक मैग्नेटोमीटर माप
- अभ्यास में मैगनेटोमीटर
magnetometers(कभी-कभी "मैग्नेटो मीटर" के रूप में लिखा जाता है) शक्ति और दिशा को मापता है चुंबकीय क्षेत्र, आमतौर पर टेसल की इकाइयों में दिया जाता है। जैसे-जैसे धात्विक वस्तुएँ पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आती हैं या पास आती हैं, वे चुंबकीय गुणों का प्रदर्शन करती हैं।
धातुओं और धातु मिश्र धातुओं की ऐसी संरचना वाली सामग्री के लिए जो इलेक्ट्रॉनों और आवेश को स्वतंत्र रूप से प्रवाहित करते हैं, चुंबकीय क्षेत्र बंद कर दिए जाते हैं। कम्पास एक चुंबकीय वस्तु का एक अच्छा उदाहरण है जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ बातचीत में आती है जैसे कि सुई चुंबकीय उत्तर की ओर इशारा करती है।
मैग्नेटोमीटर भी मापते हैं चुंबकीय प्रवाह का घनत्वएक निश्चित क्षेत्र पर चुंबकीय प्रवाह की मात्रा। यदि आप एक नदी के प्रवाह की दिशा में कोण बनाते हैं, तो आप एक शुद्ध के रूप में प्रवाह के बारे में सोच सकते हैं जो इसके माध्यम से जल प्रवाह की अनुमति देता है। फ्लक्स मापता है कि इस तरह से विद्युत क्षेत्र कितना प्रवाहित होता है।
यदि आप इसे विशिष्ट आयताकार सतह जैसे आयताकार शीट या बेलनाकार मामले पर मापते हैं, तो आप चुंबकीय क्षेत्र को इस मान के रूप में निर्धारित कर सकते हैं। यह आपको यह पता लगाने देता है कि चुंबकीय क्षेत्र जो किसी वस्तु पर बल लगाता है या एक आवेशित आवेशित कण क्षेत्र और क्षेत्र के बीच के कोण पर निर्भर करता है।
मैग्नेटोमीटर का सेंसर
मैग्नेटो मीटर का सेंसर चुंबकीय प्रवाह घनत्व का पता लगाता है जिसे चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तित किया जा सकता है। चट्टान की विभिन्न संरचनाओं द्वारा दिए गए चुंबकीय क्षेत्र को मापकर पृथ्वी में लोहे के भंडार का पता लगाने के लिए शोधकर्ता मैग्नेटोमीटर का उपयोग करते हैं। समुद्र के नीचे या पृथ्वी के नीचे जहाजों और अन्य वस्तुओं के स्थानों को निर्धारित करने के लिए वैज्ञानिक मैग्नेटोमीटर का भी उपयोग कर सकते हैं।
एक मैग्नेटोमीटर या तो वेक्टर या स्केलर हो सकता है। वेक्टर मैग्नेटोमीटर आप इसे कैसे उन्मुख करते हैं इसके आधार पर अंतरिक्ष में एक विशिष्ट दिशा में फ्लक्स घनत्व का पता लगाएं। स्केलर मैग्नेटोमीटरदूसरी ओर, फ्लक्स वेक्टर की केवल भयावहता या ताकत का पता लगाएं, न कि उस कोण की स्थिति जिस पर उसका मापन किया गया है।
मैग्नेटोमीटर का उपयोग
स्मार्टफोन और अन्य सेल फोन चुंबकीय क्षेत्रों को मापने के लिए बिल्ट-इन मैग्नेटोमीटर का उपयोग करते हैं और यह निर्धारित करते हैं कि फोन से ही वर्तमान में कौन सा रास्ता उत्तर में है। आमतौर पर स्मार्टफ़ोन को उन अनुप्रयोगों और सुविधाओं के लिए बहुआयामी होने के उद्देश्य से डिज़ाइन किया जाता है, जिनका वे समर्थन कर सकते हैं। स्थान और कम्पास दिशाओं को निर्धारित करने के लिए स्मार्टफोन एक फोन एक्सेलेरोमीटर और जीपीएस यूनिट से आउटपुट का उपयोग करते हैं।
ये एक्सेलेरोमीटर बिल्ट-इन डिवाइस हैं जो स्मार्ट फोन की स्थिति और ओरिएंटेशन को निर्धारित कर सकते हैं जैसे कि दिशा जो आप इसे इंगित करते हैं। इनका उपयोग फिटनेस-आधारित ऐप और GPS सेवाओं में किया जाता है, जो आपके फ़ोन को कितनी तेज़ी से मापता है। वे सूक्ष्म क्रिस्टल संरचनाओं के सेंसर का उपयोग करके काम करते हैं जो उन पर लगाए गए बल की गणना करके त्वरण में सटीक, मिनट परिवर्तन का पता लगा सकते हैं।
केमिकल इंजीनियर बिल हैमैक ने कहा कि इंजीनियर इन एक्सेलेरोमीटर को सिलिकॉन से बाहर निकालते हैं ताकि वे चलते समय स्मार्टफोन में सुरक्षित और स्थिर रहें। इन चिप्स में एक हिस्सा होता है, जो आगे या पीछे चलता है, जो भूकंपीय गतिविधियों का पता लगाता है। सेल फोन त्वरण निर्धारित करने के लिए इस उपकरण में एक सिलिकॉन शीट के सटीक आंदोलन का पता लगा सकता है।
सामग्री में मैग्नेटोमीटर
एक मैग्नेटोमीटर बहुत भिन्न हो सकता है कि यह कैसे काम करता है। एक कम्पास के सरल उदाहरण के लिए, एक कम्पास की सुई पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के उत्तर के साथ खुद को संरेखित करती है, जैसे कि जब वह आराम करता है, तो वह संतुलन में होता है। इसका मतलब यह है कि इस पर काम करने वाली शक्तियों का योग शून्य है और कम्पास का गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी से चुंबकीय बल के साथ बाहर निकलता है जो उस पर कार्य करता है। हालांकि उदाहरण सरल है, यह चुंबकत्व की संपत्ति को दिखाता है जो अन्य मैग्नेटोमीटर को काम करने देता है।
इलेक्ट्रॉनिक कम्पास यह निर्धारित कर सकता है कि किस दिशा में चुंबकीय उत्तर है जैसे कि घटनाओं का उपयोग करना हॉल प्रभाव, magnetoinduction, या mangetoresistance.
मैग्नेटोमीटर के पीछे भौतिकी
हॉल प्रभाव का मतलब है कि कंडक्टर जिनके पास विद्युत धाराएं बहती हैं, वे वर्तमान के क्षेत्र और दिशा में एक वोल्टेज लंबवत बनाते हैं। इसका मतलब है कि मैग्नेटोमीटर सेमीकंडक्टिंग सामग्री का उपयोग कर के माध्यम से करंट पास कर सकता है और यह निर्धारित कर सकता है कि चुंबकीय क्षेत्र पास है या नहीं।यह उस तरह से मापता है जिस तरह से चुंबकीय क्षेत्र के कारण वर्तमान विकृत या कोण हो जाता है, और जिस वोल्टेज पर यह होता है वह है हॉल वोल्टेज, जो चुंबकीय क्षेत्र के लिए आनुपातिक होना चाहिए।
Magnetoinduction तरीकों, इसके विपरीत, यह मापते हैं कि किसी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर सामग्री कैसे चुम्बकित होती है या बन जाती है। इसमें बनाना शामिल है विमुद्रीकरण घटता है, जिसे बी-एच घटता या हिस्टैरिसीस घटता के रूप में भी जाना जाता है, जो चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर एक सामग्री के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह और चुंबकीय बल शक्ति को मापते हैं।
ये वक्र वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को ऐसी सामग्री को वर्गीकृत करने देते हैं जो उन सामग्रियों को बैटरी और इलेक्ट्रोमैग्नेट जैसे उपकरणों के अनुसार बनाती है जो उन सामग्रियों को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में प्रतिक्रिया देते हैं। वे यह निर्धारित कर सकते हैं कि चुंबकीय प्रवाह क्या है और बाहरी क्षेत्रों के संपर्क में आने पर इन सामग्रियों को अनुभव करता है और चुंबकीय शक्ति द्वारा उन्हें वर्गीकृत करता है।
आखिरकार, magnetoresistance मैग्नेटोमीटर में विधियाँ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर विद्युत प्रतिरोध को बदलने के लिए एक वस्तु क्षमता का पता लगाने पर निर्भर करती हैं। मैग्नेटोन्डिशन तकनीकों के समान, मैग्नेटोमीटर इसका शोषण करते हैं एनिसोट्रोपिक मैग्नेटोरेसिस्टेंस (एएमआर) फेरोमैग्नेट्स, सामग्री, जो मैग्नेटाइजेशन के अधीन होने के बाद, मैग्नेटाइजेशन हटा दिए जाने के बाद भी चुंबकीय गुण दिखाते हैं।
एएमआर में विद्युत प्रवाह की दिशा और चुंबकीयकरण की उपस्थिति के बीच का पता लगाना शामिल है। यह इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स के स्पिन के रूप में होता है जो सामग्री को बाहरी क्षेत्र की उपस्थिति में खुद को पुनर्वितरित करते हैं।
इलेक्ट्रॉन स्पिन यह नहीं है कि एक इलेक्ट्रॉन वास्तव में कैसे घूमता है, क्योंकि यह एक स्पिनिंग टॉप या बॉल था, बल्कि, एक आंतरिक क्वांटम संपत्ति और कोणीय गति का एक रूप है। विद्युत प्रतिरोध का एक अधिकतम मूल्य होता है जब वर्तमान बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर होता है ताकि क्षेत्र को उचित रूप से गणना की जा सके।
मैग्नेटोमीटर घटना
mangetoresistive सेंसर मैग्नेटोमीटर में चुंबकीय क्षेत्र के निर्धारण में भौतिकी के मूलभूत नियमों पर भरोसा करते हैं। ये सेंसर चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में हॉल प्रभाव को प्रदर्शित करते हैं जैसे कि उनके भीतर के इलेक्ट्रॉन एक चाप आकार में प्रवाहित होते हैं। इस वृत्ताकार, घूर्णन गति की त्रिज्या जितनी अधिक होगी, आवेशित कणों का पथ उतना बड़ा होगा और चुंबकीय क्षेत्र मजबूत होगा।
बढ़ते हुए चाप गति के साथ, पथ में एक बड़ा प्रतिरोध होता है और साथ ही डिवाइस यह गणना कर सकता है कि किस प्रकार के चुंबकीय क्षेत्र चार्ज बल पर इस बल को बढ़ाएगा।
इन गणनाओं में वाहक या इलेक्ट्रॉन गतिशीलता शामिल होती है, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में धातु या अर्धचालक के माध्यम से इलेक्ट्रॉन कितनी जल्दी स्थानांतरित हो सकता है। हॉल प्रभाव की उपस्थिति में, कभी-कभी इसे कहा जाता है हॉल की गतिशीलता।
गणितीय रूप से, चुंबकीय बल एफ कण के आवेश के बराबर है क्ष समय कणों के पार उत्पाद वेग v और चुंबकीय क्षेत्र बी। इसका रूप ले लेता है लोरेंत्ज़ समीकरण चुंबकत्व के लिए F = q (v x B) जिसमें एक्स पार उत्पाद है।
••• सैयद हुसैन अतहरयदि आप दो वैक्टर के बीच क्रॉस उत्पाद का निर्धारण करना चाहते हैं ए तथा ख, आप यह पता लगा सकते हैं कि परिणामी वेक्टर सी समांतर चतुर्भुज की परिमाण है कि दो वैक्टर फैलाते हैं। परिणामी क्रॉस उत्पाद वेक्टर दिशा में लंबवत है ए तथा ख दाएं हाथ से दिया गया नियम।
दाएं हाथ का नियम आपको बताता है कि, यदि आप अपनी दाईं तर्जनी को सदिश b की दिशा में रखते हैं और सदिश की दिशा में अपनी दाईं मध्यमा, जिसके परिणामस्वरूप सदिश है सी अपने दाहिने अंगूठे की दिशा में जाता है। ऊपर दिए गए आरेख में, इन तीन वैक्टर दिशाओं के बीच संबंध दिखाया गया है।
लोरेंट्ज़ समीकरण आपको बताता है कि अधिक से अधिक विद्युत क्षेत्र के साथ, क्षेत्र में एक चलती चार्ज कण पर अधिक विद्युत बल होता है। आप तीन वैक्टर चुंबकीय बल, चुंबकीय क्षेत्र और आवेशित कण के वेग को विशेष रूप से इन वैक्टर के लिए एक दाएं हाथ के नियम से संबंधित कर सकते हैं।
उपरोक्त आरेख में, ये तीन मात्राएं प्राकृतिक तरीके से मेल खाती हैं जो आपका दाहिना हाथ इन दिशाओं में इंगित करता है। प्रत्येक सूचकांक और मध्य उंगली और अंगूठे संबंध में से एक से मेल खाते हैं।
अन्य मैग्नेटोमीटर घटना
मैग्नेटोमीटर भी पता लगा सकता है चुंबकीय विरूपण, दो प्रभावों का संयोजन। पहला है जूल प्रभावजिस तरह से एक चुंबकीय क्षेत्र एक भौतिक सामग्री के संकुचन या विस्तार का कारण बनता है। दूसरा है विलारी प्रभाव, कैसे सामग्री बाहरी तनाव के अधीन है कि यह चुंबकीय क्षेत्रों में कैसे प्रतिक्रिया करता है।
एक मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री का उपयोग करना जो इन घटनाओं को उन तरीकों से प्रदर्शित करता है जो एक दूसरे पर मापना और निर्भर करना आसान है, मैग्नेटोमीटर चुंबकीय क्षेत्र के और भी अधिक सटीक और सटीक माप कर सकते हैं। क्योंकि मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव प्रभाव बहुत छोटा है, इसलिए इसे अप्रत्यक्ष रूप से मापने के लिए उपकरणों की आवश्यकता होती है।
सटीक मैग्नेटोमीटर माप
फ्लक्सगेट सेंसर चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने में एक मैग्नेटोमीटर और भी अधिक सटीक दे। इन उपकरणों में फेरोमैग्नेटिक कोर के साथ दो धातु के कॉइल होते हैं, जो सामग्री, मैग्नेटाइजेशन के अधीन होने के बाद, मैग्नेटाइजेशन हटाए जाने के बाद भी चुंबकीय गुण दिखाते हैं।
जब आप चुंबकीय प्रवाह या चुंबकीय क्षेत्र का निर्धारण करते हैं, जो कोर से निकलता है, तो आप यह पता लगा सकते हैं कि वर्तमान में या वर्तमान में क्या परिवर्तन हुआ है। दो कोर को एक दूसरे के बगल में रखा जाता है, जिस तरह से तारों को एक कोर दर्पण के चारों ओर घाव होता है।
जब आप एक प्रत्यावर्ती धारा, एक जो नियमित अंतराल पर अपनी दिशा को उलट देती है, तो आप दोनों कोर में एक चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करते हैं। प्रेरित चुंबकीय क्षेत्रों को एक दूसरे का विरोध करना चाहिए और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र न होने पर एक दूसरे को रद्द करना चाहिए। यदि कोई बाहरी है, तो चुंबकीय कोर इस बाहरी क्षेत्र की प्रतिक्रिया में खुद को संतृप्त करेगा। चुंबकीय क्षेत्र या प्रवाह में परिवर्तन का निर्धारण करके, आप इन बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों की उपस्थिति निर्धारित कर सकते हैं।
अभ्यास में मैगनेटोमीटर
किसी भी मैग्नेटोमीटर के अनुप्रयोग अनुशासनों में होते हैं जिसमें चुंबकीय क्षेत्र प्रासंगिक होता है। विनिर्माण संयंत्रों और धातु उपकरणों पर काम करने वाले स्वचालित उपकरणों में, एक मैग्नेटोमीटर यह सुनिश्चित कर सकता है कि मशीन उचित दिशा बनाए रखें जब वे धातुओं के माध्यम से ड्रिलिंग या सामग्री को आकार में काटने जैसी क्रिया करते हैं।
नमूना सामग्रियों पर अनुसंधान बनाने और प्रदर्शन करने वाली प्रयोगशालाओं को यह समझने की जरूरत है कि चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर विभिन्न भौतिक बल जैसे हॉल प्रभाव कैसे खेलते हैं। वे वर्गीकृत कर सकते हैं चुंबकीय क्षण diamagnetic, paramagnetic, ferromagnetic या antiferromagnetic के रूप में।
Diamagnetic सामग्री कोई या कुछ अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन नहीं हैं, इसलिए बहुत अधिक चुंबकीय व्यवहार प्रदर्शित न करें, पैरामैग्नेटिक लोगों के पास अनपेक्षित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो खेतों को स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होने देते हैं, फेरोमैग्नेटिक मैटीरियल चुंबकीय क्षेत्र के साथ बाहरी क्षेत्र की उपस्थिति में चुंबकीय गुण दिखाते हैं, और चुंबकीय डोमेन के समानांतर प्रति-लौहचुंबकीय सामग्रियों में इलेक्ट्रान की परतें उनके समानांतर होती हैं।
पुरातत्वविदों, भूवैज्ञानिकों और शोधकर्ताओं ने इसी तरह के क्षेत्रों में भौतिक और रसायन विज्ञान में सामग्री के गुणों का पता लगा सकते हैं कि कैसे चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग अन्य चुंबकीय गुणों को निर्धारित करने के लिए या पृथ्वी की सतह के नीचे गहरी वस्तुओं का पता लगाने के लिए कैसे किया जा सकता है। वे शोधकर्ताओं को कोयला जमा करने का स्थान निर्धारित करने और पृथ्वी के इंटीरियर को मैप करने दे सकते हैं। सैन्य पेशेवर इन उपकरणों को पनडुब्बियों का पता लगाने के लिए उपयोगी पाते हैं, और खगोलविद उन्हें यह पता लगाने के लिए फायदेमंद पाते हैं कि अंतरिक्ष में वस्तुएं पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से कैसे प्रभावित होती हैं।