विषय
- चुंबकत्व और डोमेन को समझना
- इलेक्ट्रोमैग्नेट कैसे काम करते हैं?
- एक कोर और सापेक्ष पारगम्यता का चयन
- एक विद्युत चुंबक के लिए सबसे अच्छा कोर क्या है?
- ज्यादातर इलेक्ट्रोमैग्नेट कोर बनाने के लिए कौन सी सामग्री का उपयोग किया जाता है?
लोहे को व्यापक रूप से एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए सबसे अच्छा कोर माना जाता है, लेकिन क्यों? यह एकमात्र चुंबकीय सामग्री नहीं है, और इसमें बहुत सारे मिश्र धातु जैसे स्टील हैं जो आपको आधुनिक युग में अधिक उपयोग किए जाने की उम्मीद कर सकते हैं। यह समझना कि आप किसी अन्य सामग्री का उपयोग करने की तुलना में लोहे के कोर इलेक्ट्रोमैग्नेट को देखने की अधिक संभावना क्यों रखते हैं, इससे आपको विद्युत चुंबकत्व के विज्ञान के बारे में कई महत्वपूर्ण बिंदुओं के बारे में एक संक्षिप्त परिचय मिलता है, साथ ही यह समझाने के लिए एक संरचित दृष्टिकोण भी होता है कि किस सामग्री का उपयोग ज्यादातर विद्युत चुंबक बनाने के लिए किया जाता है। जवाब, संक्षेप में, चुंबकीय क्षेत्र के लिए सामग्री की "पारगम्यता" के लिए नीचे आता है।
चुंबकत्व और डोमेन को समझना
सामग्रियों में चुंबकत्व की उत्पत्ति थोड़ी अधिक जटिल है जितना आप सोच सकते हैं। जबकि अधिकांश लोग जानते हैं कि बार मैग्नेट जैसी चीजों में "उत्तर" और "दक्षिण" पोल होते हैं, और विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं और ध्रुवों को मिलान करते हैं, बल की उत्पत्ति व्यापक रूप से समझ में नहीं आती है। चुंबकत्व अंततः आवेशित कणों की गति से उपजा है।
इलेक्ट्रॉनों "ऑर्बिट" मेजबान परमाणु के नाभिक जैसे ग्रह सूर्य की परिक्रमा कैसे करते हैं, और इलेक्ट्रॉन एक नकारात्मक विद्युत आवेश को वहन करते हैं। आवेशित कण की गति - आप इसे एक गोलाकार लूप के रूप में सोच सकते हैं, हालांकि यह वास्तव में इतना सरल नहीं है - एक चुंबकीय क्षेत्र के निर्माण की ओर जाता है। यह क्षेत्र केवल एक इलेक्ट्रॉन द्वारा उत्पन्न होता है - एक छोटा कण जिसमें लगभग एक अरबवें बिलियन ग्राम के एक अरबवें हिस्से का द्रव्यमान होता है - इसलिए यह आपको आश्चर्य नहीं होना चाहिए कि एक एकल इलेक्ट्रॉन से वह क्षेत्र इतना बड़ा नहीं है। हालांकि, यह पड़ोसी परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों को प्रभावित करता है और मूल के साथ संरेखित करने वाले अपने क्षेत्रों की ओर जाता है। फिर इन प्रभावों से अन्य इलेक्ट्रॉनों के क्षेत्र, वे बदले में दूसरों को प्रभावित करते हैं और इसी तरह। अंतिम परिणाम इलेक्ट्रॉनों के एक छोटे से "डोमेन" का निर्माण होता है जहां उनके द्वारा उत्पादित सभी चुंबकीय क्षेत्र संरेखित होते हैं।
किसी भी मैक्रोस्कोपिक सामग्री - दूसरे शब्दों में, एक नमूना जो आपको देखने और बातचीत करने के लिए पर्याप्त है - बहुत सारे डोमेन के लिए बहुत जगह है। प्रत्येक में फ़ील्ड की दिशा प्रभावी रूप से यादृच्छिक है, इसलिए विभिन्न डोमेन एक दूसरे को रद्द करने की प्रवृत्ति रखते हैं। इसलिए, सामग्री का मैक्रोस्कोपिक नमूना, एक शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र नहीं है। हालाँकि, यदि आप किसी अन्य चुंबकीय क्षेत्र में सामग्री को उजागर करते हैं, तो यह सभी डोमेन को इसके साथ संरेखित करने का कारण बनता है, और इसलिए वे सभी एक दूसरे के साथ गठबंधन भी करेंगे। जब ऐसा हुआ है, तो सामग्री के मैक्रोस्कोपिक नमूने में एक चुंबकीय क्षेत्र होगा, क्योंकि सभी छोटे क्षेत्र "एक साथ काम कर रहे हैं", इसलिए बोलने के लिए।
बाहरी क्षेत्र को हटाने के बाद एक सामग्री डोमेन के इस संरेखण को किस हद तक बनाए रखती है, यह निर्धारित करता है कि आप किस सामग्री को "चुंबकीय" कह सकते हैं, फेरोमैग्नेटिक सामग्री वे हैं जो बाहरी क्षेत्र को हटा दिए जाने के बाद इस संरेखण को बनाए रखते हैं। जैसा कि आपने काम किया होगा यदि आप अपनी आवर्त सारणी जानते हैं, तो यह नाम लोहे (Fe) से लिया गया है, और लोहा सबसे अच्छा ज्ञात फेरोमैग्नेटिक पदार्थ है।
इलेक्ट्रोमैग्नेट कैसे काम करते हैं?
ऊपर दिया गया विवरण इस बात पर जोर देता है कि आगे बढ़ना बिजली शुल्क का उत्पादन चुंबकीय खेत। इलेक्ट्रोमैग्नेट्स को समझने के लिए दोनों बलों के बीच की यह कड़ी महत्वपूर्ण है। जिस प्रकार एक परमाणु के नाभिक के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन की गति एक चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती है, उसी प्रकार एक विद्युत प्रवाह के हिस्से के रूप में इलेक्ट्रॉनों की गति भी एक चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती है। यह 1820 में हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड द्वारा खोजा गया था, जब उन्होंने देखा कि एक कम्पास की सुई को पास के तार के माध्यम से बहने वाले वर्तमान द्वारा विक्षेपित किया गया था। तार की सीधी लंबाई के लिए, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं तार के चारों ओर संकेंद्रित वृत्त बनाती हैं।
तार के तार का उपयोग करके विद्युत चुंबक इस घटना का फायदा उठाते हैं। जैसे ही कुंडली से करंट प्रवाहित होता है, प्रत्येक लूप द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र दूसरे छोरों से उत्पन्न क्षेत्र में जुड़ जाता है, जिससे एक निश्चित "उत्तर" और "दक्षिण" (या सकारात्मक और नकारात्मक) छोर का निर्माण होता है। यह मूल सिद्धांत है जो इलेक्ट्रोमैग्नेट को कम करता है।
यह अकेले चुंबकत्व का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त होगा, लेकिन इलेक्ट्रोमैग्नेट्स को "कोर" के अलावा के साथ बेहतर किया जाता है। यह एक ऐसी सामग्री है, जिसके चारों ओर तार लपेटे जाते हैं, और यदि यह एक चुंबकीय सामग्री है, तो इसके गुण क्षेत्र द्वारा उत्पादित क्षेत्र में योगदान करेंगे। तार का वक्र। कॉइल द्वारा उत्पादित क्षेत्र सामग्री में चुंबकीय डोमेन को संरेखित करता है, इसलिए कॉइल और भौतिक चुंबकीय कोर दोनों एक साथ मिलकर एक मजबूत क्षेत्र का निर्माण करने के लिए काम करते हैं।
एक कोर और सापेक्ष पारगम्यता का चयन
इलेक्ट्रोमैग्नेट कोर के लिए कौन सी धातु उपयुक्त है, इस प्रश्न का उत्तर सामग्री के "सापेक्ष पारगम्यता" द्वारा दिया गया है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म के चुनाव में, सामग्री की पारगम्यता चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए सामग्री की क्षमता का वर्णन करती है। यदि किसी सामग्री में उच्च पारगम्यता है, तो यह बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की प्रतिक्रिया में अधिक दृढ़ता से चुंबकित करेगा।
शब्द में "सापेक्ष" विभिन्न सामग्रियों की पारगम्यता की तुलना के लिए एक मानक निर्धारित करता है। मुक्त स्थान की पारगम्यता को प्रतीक दिया गया है μ0 और चुंबकत्व से निपटने वाले कई समीकरणों में उपयोग किया जाता है। यह मूल्य के साथ एक स्थिर है μ0 = 4π × 10−7 प्रति मीटर मेंहदी। रिश्तेदार पारगम्यता (μआर) किसी सामग्री द्वारा परिभाषित किया गया है:
μआर = μ / μ0
कहाँ पे μ प्रश्न में पदार्थ की पारगम्यता है। सापेक्ष पारगम्यता की कोई इकाई नहीं है; यह सिर्फ एक शुद्ध संख्या है। इसलिए यदि कोई चीज किसी चुंबकीय क्षेत्र में बिल्कुल भी प्रतिक्रिया नहीं देती है, तो इसकी एक सापेक्ष पारगम्यता होती है, जिसका अर्थ है कि यह एक पूर्ण निर्वात के समान है, दूसरे शब्दों में, "मुक्त स्थान"। सामग्री की चुंबकीय प्रतिक्रिया जितनी अधिक होगी।
एक विद्युत चुंबक के लिए सबसे अच्छा कोर क्या है?
एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए सबसे अच्छा कोर इसलिए उच्चतम सापेक्ष पारगम्यता वाली सामग्री है। जब एक कोर के रूप में उपयोग किया जाता है तो एक से अधिक सापेक्ष पारगम्यता वाली कोई भी सामग्री एक विद्युत चुम्बक की ताकत को बढ़ाएगी। निकेल एक फेरोमैग्नेटिक सामग्री का एक उदाहरण है, और इसमें 100 और 600 के बीच एक सापेक्ष पारगम्यता है। यदि आप एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए एक निकल कोर का उपयोग करते हैं, तो उत्पादित क्षेत्र की ताकत में काफी सुधार होगा।
हालाँकि, आयरन की सापेक्ष पारगम्यता 5,000 है जब यह 99.8 प्रतिशत शुद्ध है, और 99.95 प्रतिशत शुद्धता के साथ नरम लोहे की सापेक्ष पारगम्यता एक बड़े पैमाने पर 200,000 है। यह विशाल सापेक्ष पारगम्यता यही है कि लोहे क्यों एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए सबसे अच्छा कोर है। इलेक्ट्रोमैग्नेट कोर के लिए एक सामग्री का चयन करते समय कई विचार हैं, जिसमें एड़ी धाराओं के परिणामस्वरूप अपव्यय की संभावना है, लेकिन आम तौर पर बोलना, लोहा सस्ता और प्रभावी है, इसलिए इसे या तो किसी भी तरह से कोर सामग्री में शामिल किया गया है या कोर शुद्ध से बनाया गया है। लोहा।
ज्यादातर इलेक्ट्रोमैग्नेट कोर बनाने के लिए कौन सी सामग्री का उपयोग किया जाता है?
कई सामग्रियां इलेक्ट्रोमैग्नेट कोर के रूप में काम कर सकती हैं, लेकिन कुछ सामान्य हैं लोहे, अनाकार स्टील, लौह सिरेमिक (सिरेमिक यौगिक जो लोहे के ऑक्साइड के साथ बने होते हैं), सिलिकॉन स्टील और लोहे पर आधारित अनाकार टेप। सिद्धांत रूप में, एक उच्च सापेक्ष पारगम्यता वाली किसी भी सामग्री का उपयोग इलेक्ट्रोमैग्नेट कोर के रूप में किया जा सकता है। कुछ ऐसी सामग्रियां हैं जो विशेष रूप से विद्युत चुम्बकों के लिए कोर के रूप में काम करने के लिए बनाई गई हैं, जिसमें पारम्लॉय भी शामिल है, जिसकी सापेक्ष पारगम्यता 8,000 है। एक अन्य उदाहरण लोहे पर आधारित नैनोपर्म है, जिसकी सापेक्ष पारगम्यता 80,000 है।
ये संख्या प्रभावशाली हैं (और दोनों थोड़े अशुद्ध लोहे की पारगम्यता से अधिक हैं), लेकिन लोहे के कोर के प्रभुत्व की कुंजी वास्तव में उनकी पारगम्यता और उनकी सामर्थ्य का मिश्रण है।