विषय
- चुंबकीय क्षेत्र विज्ञान
- आप चुंबकीय क्षेत्र का निर्धारण कैसे करते हैं?
- मैग्नेट के प्रकार
- चुंबकीय बल
- चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत क्षेत्र
- चुंबकीय क्षेत्र क्रॉस-उत्पाद
- रोजमर्रा की जिंदगी में चुंबकीय क्षेत्र
••• सैयद हुसैन अतहर
चुंबकीय क्षेत्र वर्णन करें कि चुंबकीय बल को वस्तुओं के चारों ओर अंतरिक्ष के माध्यम से कैसे वितरित किया जाता है। आमतौर पर, किसी वस्तु के चुंबकीय होने के कारण, चुंबकीय क्षेत्र की रेखाएं उत्तरी ध्रुव से दक्षिणी ध्रुव की वस्तुओं की ओर जाती हैं, ठीक वैसे ही जैसे वे पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के लिए करते हैं, जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है।
वही चुंबकीय बल जो वस्तुओं को रेफ्रिजरेटर सतहों से चिपका देता है, का उपयोग पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में किया जाता है जो ओजोन परत को हानिकारक सौर हवा से बचाता है। चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा के पैकेट बनाता है जो ओजोन परत को कार्बन डाइऑक्साइड को खोने से रोकता है।
आप एक चुंबकीय की उपस्थिति में लोहे के बुरादे, लोहे के छोटे पाउडर जैसे टुकड़े डालकर इसका निरीक्षण कर सकते हैं। कागज के टुकड़े या कपड़े की हल्की चादर के नीचे एक चुंबक रखें। लोहे के बुरादे को डालें और उनके द्वारा लिए गए आकृतियों और संरचनाओं का निरीक्षण करें। यह निर्धारित करें कि चुंबकीय क्षेत्र भौतिकी के अनुसार फाइलिंग को व्यवस्थित करने और वितरित करने के लिए किस क्षेत्र रेखाओं का कारण बनना होगा।
उत्तर से दक्षिण तक खींची गई चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का घनत्व जितना अधिक होगा, चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण भी उतना ही अधिक होगा। ये उत्तर और दक्षिण ध्रुव यह भी तय करते हैं कि चुंबकीय वस्तुएं आकर्षक हैं (उत्तर और दक्षिण ध्रुवों के बीच) या प्रतिकारक (समान ध्रुवों के बीच)। टेस्ला की इकाइयों में चुंबकीय क्षेत्र मापा जाता है, टी.
चुंबकीय क्षेत्र विज्ञान
क्योंकि जब भी आवेश गति में होते हैं, चुंबकीय क्षेत्र बनते हैं, चुंबकीय क्षेत्र तारों के माध्यम से विद्युत प्रवाह से प्रेरित होते हैं। यह क्षेत्र आपको विद्युत तार के माध्यम से विद्युत प्रवाह और दूरी से गुजरने वाली दूरी के आधार पर एक चुंबकीय बल की संभावित ताकत और दिशा का वर्णन करने का एक तरीका देता है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं तारों के चारों ओर संकेंद्रित वृत्त बनाती हैं। इन क्षेत्रों की दिशा "दाएं हाथ के नियम" के माध्यम से निर्धारित की जा सकती है।
यह नियम आपको बताता है कि, यदि आप एक तार के माध्यम से अपने दाहिने पैर के अंगूठे को विद्युत प्रवाह की दिशा में रखते हैं, तो परिणामस्वरूप चुंबकीय क्षेत्र इस दिशा में हैं कि आपके हाथ किस तरह से अंगुली करते हैं। अधिक वर्तमान के साथ, अधिक से अधिक चुंबकीय क्षेत्र प्रेरित होता है।
आप चुंबकीय क्षेत्र का निर्धारण कैसे करते हैं?
आप के विभिन्न उदाहरणों का उपयोग कर सकते हैं दाहिने हाथ का नियम, चुंबकीय क्षेत्र, चुंबकीय बल और करंट से जुड़े विभिन्न मात्राओं की दिशा निर्धारित करने के लिए एक सामान्य नियम। अंगूठे का यह नियम बिजली और चुंबकत्व में कई मामलों के लिए उपयोगी है जैसा कि राशियों के गणित द्वारा तय किया गया है।
••• सैयद हुसैन अतहरयह दाएं हाथ का नियम चुंबकीय के लिए दूसरी दिशा में भी लागू किया जा सकता है solenoid, या एक चुंबक के चारों ओर तारों में लिपटे विद्युत प्रवाह की एक श्रृंखला। यदि आप अपने दाहिने हाथ के अंगूठे को चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में इंगित करते हैं, तो आपकी दाहिने हाथ की उंगलियां विद्युत प्रवाह की दिशा में गोल लपेटेंगी। Solenoids आपको विद्युत धाराओं के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति का उपयोग करने देते हैं।
जब एक विद्युत आवेश यात्रा करता है, तो चुंबकीय क्षेत्र उन इलेक्ट्रॉनों के रूप में उत्पन्न होता है जो घूमते हैं और चारों ओर घूमते हैं जो स्वयं चुंबकीय वस्तु बन जाते हैं। ऐसे तत्व जिनके लोहे की जमीन, लोहे, कोबाल्ट और निकल जैसे अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन होते हैं, उन्हें ऐसे संरेखित किया जा सकता है कि वे स्थायी ग्रह बनाते हैं। इन तत्वों के इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र इन तत्वों के माध्यम से विद्युत प्रवाह को अधिक आसानी से होने देता है। चुंबकीय क्षेत्र स्वयं भी एक दूसरे को रद्द कर सकते हैं यदि वे विपरीत दिशाओं में परिमाण के बराबर हैं।
बैटरी के माध्यम से बहने वाला करंट मैं एक चुंबकीय क्षेत्र छोड़ देता है बी त्रिज्या में आर के लिए समीकरण के अनुसार Ampères कानून: बी = 2πr μ0 मैं कहाँ पे μ0 वैक्यूम पारगम्यता का चुंबकीय स्थिरांक है, १.२६ x १०-6 एच / मीटर ("हेनरीस प्रति मीटर" जिसमें हेनरीस इंडक्शन की इकाई है)। वर्तमान को बढ़ाना और तार के करीब आना दोनों चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ाते हैं जो परिणाम देते हैं।
मैग्नेट के प्रकार
किसी वस्तु के चुंबकीय होने के लिए, वस्तु को बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों को ऑब्जेक्ट में परमाणुओं के बीच स्वतंत्र रूप से घूमने में सक्षम होना चाहिए। एक सामग्री के चुंबकीय होने के लिए, एक ही स्पिन के अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनों के साथ परमाणु आदर्श उम्मीदवार होते हैं क्योंकि ये परमाणु इलेक्ट्रॉनों को स्वतंत्र रूप से प्रवाह करने की अनुमति देने के लिए एक दूसरे के साथ जोड़ सकते हैं। चुंबकीय क्षेत्रों की उपस्थिति में परीक्षण सामग्री और इन सामग्रियों को बनाने वाले परमाणुओं के चुंबकीय गुणों की जांच करना आपको उनके चुंबकत्व के बारे में बता सकता है।
Ferromagnets यह गुण है कि वे स्थायी रूप से चुंबकीय हैं। Paramagnets, इसके विपरीत, जब तक इलेक्ट्रॉनों के स्पिन को लाइन करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में चुंबकीय गुण प्रदर्शित नहीं होते हैं, ताकि वे स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकें। Diamagnets परमाणु रचनाएँ ऐसी हैं कि वे चुंबकीय क्षेत्रों से प्रभावित होती हैं या केवल चुंबकीय क्षेत्र से बहुत कम प्रभावित होती हैं। आरोपों को प्रवाहित होने देने के लिए उनके पास कोई या कुछ अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन नहीं हैं।
पैरामैग्नेट काम करते हैं क्योंकि वे सामग्री से बने होते हैं जो हमेशा होते हैं चुंबकीय क्षण, डिपोल के रूप में जाना जाता है। ये क्षण इन सामग्रियों को बनाने वाले परमाणुओं की कक्षा में अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनों के स्पिन के कारण बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित करने की उनकी क्षमता है। एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, सामग्री चुंबकीय क्षेत्र के बल का विरोध करने के लिए संरेखित करती है। पैरामैग्नेटिक तत्वों में मैग्नीशियम, मोलिब्डेनम, लिथियम और टैंटलम शामिल हैं।
एक फेरोमैग्नेटिक सामग्री के भीतर, परमाणुओं का द्विध्रुवीय स्थायी होता है, आमतौर पर हीटिंग और कूलिंग पैरामैग्नेटिक सामग्री के परिणामस्वरूप। यह उन्हें विद्युत उपकरणों में उपयोग के लिए इलेक्ट्रोमैग्नेट्स, मोटर्स, जनरेटर और ट्रांसफार्मर के लिए आदर्श उम्मीदवार बनाता है। Diamagnets, इसके विपरीत, एक बल का उत्पादन कर सकता है जो इलेक्ट्रॉनों को वर्तमान के रूप में स्वतंत्र रूप से प्रवाह करने देता है, फिर, उन पर लागू किसी भी चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। यह चुंबकीय क्षेत्र को रद्द कर देता है और उन्हें चुंबकीय बनने से रोकता है।
चुंबकीय बल
चुंबकीय क्षेत्र निर्धारित करते हैं कि चुंबकीय सामग्री की उपस्थिति में चुंबकीय बलों को कैसे वितरित किया जा सकता है। जबकि विद्युत क्षेत्र एक इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति में विद्युत बल का वर्णन करते हैं, लेकिन चुंबकीय क्षेत्र में ऐसा कोई अनुरूप कण नहीं होता है जिस पर चुंबकीय बल का वर्णन किया जा सके। वैज्ञानिकों ने यह सिद्ध किया है कि एक चुंबकीय मोनोपोल मौजूद हो सकता है, लेकिन इन कणों के मौजूद होने को दर्शाने के लिए प्रयोगात्मक प्रमाण नहीं हैं। यदि वे मौजूद थे, तो इन कणों में एक चुंबकीय "चार्ज" होगा, उसी तरह से चार्ज किए गए कणों में विद्युत आवेश होते हैं।
चुंबकीय बल का परिणाम विद्युत चुम्बकीय बल के कारण होता है, वह बल जो कणों और वस्तुओं के विद्युत और चुंबकीय दोनों घटकों का वर्णन करता है। इससे पता चलता है कि विद्युत का चुंबकत्व विद्युत प्रवाह और विद्युत क्षेत्र जैसी समान घटनाओं के प्रति है। एक इलेक्ट्रॉन का आरोप वह है जो चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय बल के माध्यम से विक्षेपित करने का कारण बनता है, उसी प्रकार विद्युत क्षेत्र और विद्युत बल।
चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत क्षेत्र
जबकि केवल गतिमान आवेशित कण ही चुंबकीय क्षेत्र को छोड़ देते हैं, और सभी आवेशित कण विद्युत क्षेत्र को छोड़ देते हैं, चुंबकीय और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र विद्युत के समान मौलिक बल का हिस्सा हैं। ब्रह्मांड में सभी चार्ज कणों के बीच विद्युत चुम्बकीय बल कार्य करता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोर्स विद्युत और चुंबकत्व में रोजमर्रा की परिघटनाओं का रूप लेती है जैसे स्थैतिक बिजली और विद्युत चार्ज बॉन्ड जो अणुओं को एक साथ रखते हैं।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ यह बल इलेक्ट्रोमोटिव बल के लिए आधार बनाता है जो सर्किट के माध्यम से वर्तमान प्रवाह की अनुमति देता है। जब एक विद्युत क्षेत्र के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र को देखा जाता है, तो परिणामी उत्पाद को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के रूप में जाना जाता है।
लोरेंत्ज़ बल समीकरण एफ = क्यूई + क्यूवी × बी एक आवेशित कण पर बल का वर्णन करता है क्ष वेग से आगे बढ़ना v एक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में इ और चुंबकीय क्षेत्र बी। इस समीकरण में एक्स के बीच qv तथा बी क्रॉस-उत्पाद का प्रतिनिधित्व करता है। पहला कार्यकाल QE बल के लिए विद्युत क्षेत्र का योगदान है, और दूसरा कार्यकाल qv x बी चुंबकीय क्षेत्र का योगदान है।
लोरेंट्ज़ समीकरण आपको यह भी बताता है कि आवेश के वेग के बीच चुंबकीय बल v और चुंबकीय क्षेत्र बी है qvbsinφ एक शुल्क के लिए क्ष कहाँ पे ϕ ("फी") के बीच का कोण है v तथा बी, जो 1_80_ डिग्री से कम होना चाहिए। यदि बीच में कोण v तथा बी अधिक है, तो आपको इसे ठीक करने के लिए विपरीत दिशा में कोण का उपयोग करना चाहिए (क्रॉस-उत्पाद की परिभाषा से)। यदि _ If_is 0, जैसा कि, वेग और चुंबकीय क्षेत्र एक ही दिशा में इंगित करते हैं, चुंबकीय बल 0. होगा। कण चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित किए बिना आगे बढ़ना जारी रखेगा।
चुंबकीय क्षेत्र क्रॉस-उत्पाद
••• सैयद हुसैन अतहरऊपर दिए गए आरेख में, दो वैक्टर के बीच का क्रॉस-उत्पाद ए तथा ख है सी। की दिशा और परिमाण पर ध्यान दें सी। इसकी दिशा में लंबवत है ए तथा ख जब दाएं हाथ से नियम दिया जाता है। दाएं हाथ के नियम का अर्थ है कि परिणामी क्रॉस-उत्पाद की दिशा सी जब आपके दाहिने तर्जनी की दिशा में आपके अंगूठे की दिशा द्वारा दिया जाता है ख और आपकी दाईं मध्यमा अंगुली की दिशा में है ए.
क्रॉस-प्रोडक्ट एक वेक्टर ऑपरेशन है, जिसके परिणामस्वरूप वेक्टर लंबवत होता है qv तथा बी तीन वैक्टरों के दाहिने-हाथ के नियम द्वारा और वैक्टर के समांतर चतुर्भुज के क्षेत्रफल के साथ qv तथा बी अवधि। दाएं हाथ के नियम का मतलब है कि आप बीच में क्रॉस-प्रोडक्ट की दिशा निर्धारित कर सकते हैं qv तथा बी की दिशा में अपनी दाहिनी तर्जनी रखकर बी, की दिशा में अपनी मध्य उंगली qv, और आपके अंगूठे की परिणामी दिशा इन दो वैक्टरों की क्रॉस-प्रोडक्ट दिशा होगी।
ऊपर दिए गए आरेख में, दाएं हाथ का नियम एक तार के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र, चुंबकीय बल और वर्तमान के बीच संबंधों को भी दर्शाता है। इससे यह भी पता चलता है कि इन तीन राशियों के बीच का क्रॉस-प्रोडक्ट दाएं हाथ के नियम का प्रतिनिधित्व कर सकता है क्योंकि बल की दिशा के बीच का क्रॉस-उत्पाद और क्षेत्र धाराओं की दिशा के बराबर होता है।
रोजमर्रा की जिंदगी में चुंबकीय क्षेत्र
लगभग 0.2 से 0.3 टेस्ला के चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग एमआरआई, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में किया जाता है। एमआरआई एक ऐसा तरीका है जिसका उपयोग चिकित्सक शरीर के किसी रोगी के मस्तिष्क, जोड़ों और मांसपेशियों के भीतर की आंतरिक संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए करते हैं। यह आम तौर पर रोगी को एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के भीतर रखकर किया जाता है जैसे कि शरीर की धुरी के साथ क्षेत्र चलता है। यदि आप कल्पना करते हैं कि रोगी एक चुंबकीय सोलेनोइड था, तो विद्युत धाराएं उसके शरीर के चारों ओर लपेटेंगी और चुंबकीय क्षेत्र को शरीर के संबंध में ऊर्ध्वाधर दिशा में निर्देशित किया जाएगा, जैसा कि दाहिने हाथ के नियम द्वारा निर्देशित किया गया है।
वैज्ञानिकों और चिकित्सकों ने तब रोगियों के शरीर के भीतर संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए उनके सामान्य संरेखण से विचलित होने वाले तरीकों का अध्ययन किया। इसके माध्यम से, चिकित्सक विभिन्न स्थितियों के सुरक्षित, गैर-इनवेसिव निदान कर सकते हैं।
व्यक्ति को इस प्रक्रिया के दौरान चुंबकीय क्षेत्र का एहसास नहीं होता है, लेकिन, क्योंकि मानव शरीर में बहुत अधिक पानी होता है, हाइड्रोजन नाभिक (जो प्रोटॉन होते हैं) चुंबकीय क्षेत्र के कारण खुद को संरेखित करते हैं।एमआरआई स्कैनर एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है जिसे प्रोटॉन ऊर्जा से अवशोषित करते हैं, और जब चुंबकीय क्षेत्र बंद हो जाता है, तो प्रोटॉन अपने सामान्य स्थिति में लौट आते हैं। डिवाइस तब स्थिति में इस बदलाव को ट्रैक करता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि प्रोटॉन कैसे संरेखित हैं और मरीजों के शरीर के अंदर की छवि बनाते हैं।