प्राचीन चीन में भी, उन्होंने आकर्षित करने के लिए कुछ धातुओं की संपत्ति पर ध्यान दिया। इस भौतिक घटना को चुंबकत्व कहा जाता है, और इस क्षमता वाले पदार्थों को चुंबक कहा जाता है। अब यह संपत्ति रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स और उद्योग में सक्रिय रूप से उपयोग की जाती है, और विशेष रूप से शक्तिशाली मैग्नेट का उपयोग किया जाता है, जिसमें बड़ी मात्रा में धातु उठाने और परिवहन के लिए भी शामिल है। इन सामग्रियों के गुणों का उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी में भी किया जाता है - बहुत से लोग बच्चों को पढ़ाने के लिए चुंबकीय पोस्टकार्ड और पत्र जानते हैं। चुम्बक क्या हैं, इनका उपयोग कहाँ किया जाता है, नियोडिमियम क्या है, यह पाठ इस बारे में बताएगा।

चुम्बकों के प्रकार

आधुनिक दुनिया में, उनके द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र के प्रकार के अनुसार उन्हें तीन मुख्य श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है:

• स्थायी, इन भौतिक गुणों के साथ एक प्राकृतिक सामग्री से युक्त, उदाहरण के लिए, नियोडिमियम;
• अस्थायी, चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के क्षेत्र में इन गुणों का होना;
• इलेक्ट्रोमैग्नेट एक कोर पर तार के कॉइल होते हैं जो एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाते हैं जब ऊर्जा कंडक्टर से गुजरती है।

बदले में, सबसे आम स्थायी चुम्बकों को उनकी रासायनिक संरचना के अनुसार पाँच मुख्य वर्गों में विभाजित किया जाता है:

• बेरियम और स्ट्रोंटियम के साथ लोहे और उसके मिश्र धातुओं पर आधारित फेरोमैग्नेट;
• लोहे और बोरॉन (एनडी-फे-बी, एनडीएफईबी, एनआईबी) के साथ मिश्र धातु में दुर्लभ पृथ्वी धातु नियोडिमियम युक्त नियोडिमियम मैग्नेट;
• समैरियम-कोबाल्ट मिश्र चुंबकीय विशेषताओं के साथ नियोडिमियम की तुलना में, लेकिन एक ही समय में आवेदन की एक व्यापक तापमान सीमा (SmCo);
• Alnico मिश्र धातु, उर्फ ​​YUNDK, यह मिश्र धातु उच्च संक्षारण प्रतिरोध और उच्च तापमान सीमा द्वारा प्रतिष्ठित है;
• मैग्नेटोप्लास्ट, जो एक बांधने की मशीन के साथ एक चुंबकीय मिश्र धातु का मिश्रण है, यह आपको विभिन्न आकृतियों और आकारों के उत्पाद बनाने की अनुमति देता है।

चुंबकीय धातुओं के मिश्र धातु भंगुर और औसत गुणों वाले काफी सस्ते उत्पाद होते हैं। आमतौर पर यह स्ट्रोंटियम और बेरियम फेराइट्स के साथ आयरन ऑक्साइड का मिश्र धातु होता है। चुंबक के स्थिर संचालन की तापमान सीमा 250-270 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं है। विशेष विवरण:

• जबरदस्ती बल - लगभग 200 kA/m;
• अवशिष्ट प्रेरण - 0.4 टेस्ला तक;
• औसत सेवा जीवन 20-30 वर्ष है।

नियोडिमियम मैग्नेट क्या हैं

ये स्थायी में सबसे शक्तिशाली हैं, लेकिन एक ही समय में काफी नाजुक और जंग के लिए अस्थिर हैं, ये मिश्र धातु एक दुर्लभ पृथ्वी खनिज - नियोडिमियम पर आधारित हैं। यह सबसे मजबूत स्थायी चुंबक है।

विशेषताएँ:

• जबरदस्ती बल - लगभग 1000 kA/m;
• अवशिष्ट प्रेरण - 1.1 टेस्ला तक;
• औसत सेवा जीवन - 50 वर्ष तक।

उनका उपयोग केवल तापमान सीमा की निम्न सीमा को सीमित करता है, नियोडिमियम चुंबक के सबसे गर्मी प्रतिरोधी ग्रेड के लिए यह 140 डिग्री सेल्सियस है, जबकि कम प्रतिरोधी वाले 80 डिग्री से ऊपर के तापमान पर नष्ट हो जाते हैं।

समैरियम कोबाल्ट मिश्र धातु

उच्च तकनीकी विशेषताओं के साथ, लेकिन साथ ही बहुत महंगी मिश्र धातुएं।

विशेषताएँ:

• जबरदस्ती बल - लगभग 700 kA/m;
• अवशिष्ट प्रेरण - 0.8-1.0 टेस्ला तक;
• औसत सेवा जीवन - 15-20 वर्ष।

उनका उपयोग कठिन कामकाजी परिस्थितियों के लिए किया जाता है: उच्च तापमान, आक्रामक वातावरण और भारी भार। उनकी अपेक्षाकृत उच्च लागत के कारण, उनका उपयोग कुछ हद तक सीमित है।

अल्निको

एल्यूमीनियम और निकल के अलावा कोबाल्ट (37-40%) के पाउडर मिश्र धातु में 550 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर अपने चुंबकीय गुणों को बनाए रखने की क्षमता के अलावा, अच्छी प्रदर्शन विशेषताएं हैं। उनकी तकनीकी विशेषताएं फेरोमैग्नेटिक मिश्र धातुओं की तुलना में कम हैं और ये हैं:

• जबरदस्ती बल - लगभग 50 kA/m;
• अवशिष्ट प्रेरण - 0.7 टेस्ला तक;
• औसत सेवा जीवन 10-20 वर्ष है।

लेकिन, इसके बावजूद, यह यह मिश्र धातु है जो वैज्ञानिक क्षेत्र में उपयोग के लिए सबसे दिलचस्प है। इसके अलावा, मिश्र धातु में टाइटेनियम और नाइओबियम के अलावा मिश्र धातु के जबरदस्ती बल को 145-150 kA/m तक बढ़ाने में योगदान देता है।

मैग्नेटोप्लास्टिक्स

वे मुख्य रूप से रोजमर्रा की जिंदगी में चुंबकीय पोस्टकार्ड, कैलेंडर और अन्य छोटी चीजों के निर्माण के लिए उपयोग किए जाते हैं, चुंबकीय संरचना की कम एकाग्रता के कारण चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताएं थोड़ी कम हो जाती हैं।

ये मुख्य प्रकार के स्थायी चुम्बक हैं। संचालन और अनुप्रयोग के सिद्धांत से विद्युत चुंबक ऐसे मिश्र धातुओं से कुछ अलग है।

दिलचस्प।नियोडिमियम मैग्नेट का उपयोग लगभग हर जगह किया जाता है, जिसमें फ्लोटिंग संरचनाएं बनाने के लिए डिज़ाइन और समान उद्देश्यों के लिए संस्कृति शामिल है।

इलेक्ट्रोमैग्नेट और डीमैग्नेटाइज़र

यदि विद्युत की वाइंडिंग के घुमावों से गुजरते समय विद्युत चुम्बक एक क्षेत्र बनाता है, तो विचुंबक, इसके विपरीत, अवशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र को हटा देता है। इस प्रभाव का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक डीमैग्नेटाइज़र के साथ क्या किया जा सकता है? पहले, डीमैग्नेटाइज़र का उपयोग टेप रिकॉर्डर, टीवी किनेस्कोप के पुनरुत्पादित प्रमुखों को विचुंबकित करने और इस तरह के अन्य कार्यों को करने के लिए किया जाता था। आज, इसका उपयोग अक्सर कुछ हद तक अवैध उद्देश्यों के लिए किया जाता है, ताकि मीटरों पर चुम्बक लगाने के बाद उन्हें विचुंबकित किया जा सके। इसके अलावा, उपकरण से अवशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र को हटाने के लिए इस उपकरण का उपयोग किया जा सकता है और किया जाना चाहिए।

डिमैग्नेटाइज़र में आमतौर पर एक साधारण कॉइल होता है, दूसरे शब्दों में, डिवाइस के अनुसार, यह डिवाइस पूरी तरह से इलेक्ट्रोमैग्नेट को दोहराता है। कॉइल पर एक वैकल्पिक वोल्टेज लगाया जाता है, जिसके बाद जिस डिवाइस से हम अवशिष्ट क्षेत्र को हटाते हैं उसे डिमैग्नेटाइज़र कवरेज क्षेत्र से हटा दिया जाता है, जिसके बाद यह बंद हो जाता है

जरूरी!काउंटर को "ट्विस्ट" करने के लिए चुंबक का उपयोग करना अवैध है और इसके लिए जुर्माना देना पड़ता है। डीमैग्नेटाइज़र के अनुचित उपयोग से डिवाइस का पूर्ण विचुंबकीकरण हो सकता है और इसकी विफलता हो सकती है।

स्व-निर्मित चुंबक

ऐसा करने के लिए, स्टील या किसी अन्य लौह मिश्र धातु से बने धातु बार को खोजने के लिए पर्याप्त है, आप ट्रांसफार्मर के समग्र कोर का उपयोग कर सकते हैं, और फिर घुमा सकते हैं। कोर के चारों ओर तांबे के घुमावदार तार के कई मोड़ों को हवा दें। सुरक्षा के लिए, यह सर्किट में फ्यूज को शामिल करने लायक है। कैसे एक शक्तिशाली चुंबक बनाने के लिए? ऐसा करने के लिए, आपको वाइंडिंग में करंट बढ़ाने की जरूरत है, यह जितना अधिक होगा, डिवाइस का चुंबकीय बल उतना ही अधिक होगा।

जब डिवाइस नेटवर्क से जुड़ा होता है और वाइंडिंग को बिजली की आपूर्ति की जाती है, तो डिवाइस धातु को आकर्षित करेगा, यानी वास्तव में, यह एक वास्तविक इलेक्ट्रोमैग्नेट है, हालांकि यह कुछ हद तक सरलीकृत डिजाइन है।

रूब्रिक में

चुंबकीय बल चुंबक का सबसे महत्वपूर्ण गुण है। यह इस सूचक से है कि इसका प्रदर्शन और दायरा निर्भर करता है। मैग्नेट की ताकत को टेस्ला (टी) की इकाइयों में मापा जाता है। यही है, यह पता लगाने के लिए कि कौन सा चुंबक सबसे शक्तिशाली है, आपको इस सूचक के अनुसार विभिन्न सामग्रियों की तुलना करने की आवश्यकता है।

सबसे शक्तिशाली विद्युत चुंबक

विभिन्न देशों के वैज्ञानिक दुनिया में सबसे शक्तिशाली चुंबक बनाने की कोशिश कर रहे हैं और कभी-कभी बहुत ही रोचक परिणाम प्राप्त करते हैं। आज तक, सबसे मजबूत विद्युत चुंबक की स्थिति लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी (यूएसए) में स्थापना द्वारा आयोजित की जाती है। 8.2 टन के कुल द्रव्यमान के साथ कॉइल के सात सेटों का एक विशाल उपकरण 100 टेस्ला की शक्ति के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह प्रभावशाली आंकड़ा हमारे ग्रह के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का 2 मिलियन गुना है।

यह ध्यान देने योग्य है कि रिकॉर्ड धारक चुंबक का सोलनॉइड एक रूसी कॉपर-नाइओबियम नैनोकम्पोजिट से बनाया गया है। यह सामग्री कुरचटोव संस्थान के वैज्ञानिकों द्वारा अकार्बनिक सामग्री के अखिल रूसी अनुसंधान संस्थान की सहायता से विकसित की गई थी। ए. ए. बोचवारा। इस भारी-शुल्क वाले समग्र के बिना, दुनिया का नया सबसे शक्तिशाली चुंबक अपने पूर्ववर्ती के रिकॉर्ड को पार करने में सक्षम नहीं होता, क्योंकि इस स्तर के संचालन प्रतिष्ठानों में मुख्य तकनीकी कठिनाई सबसे मजबूत चुंबकीय आवेगों के संपर्क में होने पर अखंडता बनाए रखना है। प्रयोग के दौरान आवेगों द्वारा नष्ट किए गए विद्युत चुंबक क्षेत्र की अधिकतम दर्ज ताकत 730 टी थी। यूएसएसआर में, वैज्ञानिकों ने एक विशेष डिजाइन और विस्फोटक के चुंबक का उपयोग करके 2800 टी का आवेग बनाने में कामयाबी हासिल की।

कॉपर-नाइओबियम

प्रयोगशालाओं में प्राप्त चुंबकीय स्पंद पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से लाखों गुना अधिक होते हैं। लेकिन आज तक बनाया गया सबसे शक्तिशाली चुंबक भी न्यूट्रॉन सितारों की तुलना में लाखों गुना कमजोर है। मैग्नेटर एसजीआर 1806-20 में 100 अरब टेस्ला का चुंबकीय क्षेत्र है।

सबसे मजबूत घरेलू चुंबक

बेशक, सितारों की चुंबकीय शक्ति और वैज्ञानिकों के प्रयोग दिलचस्प हैं, लेकिन अधिकांश उपयोगकर्ता जानना चाहते हैं कि विशिष्ट लागू समस्याओं को हल करने के लिए कौन सा चुंबक सबसे शक्तिशाली है। ऐसा करने के लिए, आपको विभिन्न प्रकार के चुम्बकों के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की तुलना करने की आवश्यकता है:

1) फेराइट मैग्नेट- 0.1..0.2 टी

2) अलनिको और समैरियम मैग्नेट- 0.4..0.5 टी।

3) नियोडिमियम मैग्नेट- 2 टी तक (जब हैबाल्ट संरचना में जोड़ा जाता है)।

तो, सबसे शक्तिशाली चुंबक है दुर्लभ पृथ्वी सुपर चुंबक,छोटे शक्तिशाली चुंबक, जिनमें से मुख्य घटक नियोडिमियम, लोहा और बोरॉन हैं। इसके क्षेत्र की ताकत फेराइट कोर के साथ विद्युत चुम्बकों की शक्ति के बराबर है। नियोडिमियम-आधारित चुंबकीय मिश्र धातु ऐसे महत्वपूर्ण मापदंडों में नायाब प्रदर्शन का दावा करती है:

1) जबरदस्ती बल।यह संपत्ति बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों के क्षेत्र में सामग्री का उपयोग करने की अनुमति देती है।

2) ब्रेकअवे बल।अधिकतम चुंबकीय बल के लिए धन्यवाद, उच्च चिपकने वाली शक्ति को बनाए रखते हुए उत्पादों के आकार को कम करना संभव है।

3) अवशिष्ट चुंबकीय प्रेरण।अवशिष्ट चुंबकत्व की एक उच्च दर एक नियोडिमियम चुंबक की एक बहुत ही महत्वपूर्ण संपत्ति प्रदान करती है - चुंबकीय गुणों के संरक्षण की अवधि। संक्षेप में, एक सदी में अपनी ताकत का केवल कुछ प्रतिशत खो देने पर, नियोडिमियम-लौह-बोरॉन चुंबकीय मिश्र धातु एक स्थायी चुंबक है।

नियोडिमियम आधारित दुर्लभ पृथ्वी सुपरमैग्नेट के मजबूत चुंबकीय क्षेत्र को बनाए रखने के लिए, इसके कमजोर बिंदुओं से अवगत होना चाहिए। विशेष रूप से, सामग्री में पाउडर संरचना होती है, इसलिए मजबूत प्रभाव और गिरने से इसके गुणों का नुकसान हो सकता है। इसके अलावा, मिश्र धातु को +70 C तक गर्म करने पर विघटित हो जाता है (मिश्र धातुओं के गर्मी प्रतिरोधी संस्करण +200 C तक का सामना कर सकते हैं)। बस इन सुविधाओं पर विचार करें और फिर उत्पाद आपको यथासंभव लंबे समय तक लाभान्वित करेंगे।

इस मुद्दे पर इंटरनेट पर बहुत सारी जानकारी है, लेकिन आमतौर पर यह बहुत ही एकतरफा होता है। सभी एक साथ और एक लेख में - केवल आपके लिए!

आइए स्कूल की बेंच से शुरू करें: एक भौतिकी शिक्षक हमें चुम्बकों के बारे में क्या बताएगा?

चुंबक तीन प्रकार के होते हैं: स्थायी, अस्थायी और विद्युत चुम्बक. पहले एक बार और सभी के लिए चार्ज किया जाता है, दूसरा केवल चुंबकीय क्षेत्र में काम करता है, तीसरा - केवल तभी जब कोई करंट होता है।

सभी स्थायी चुम्बकप्राकृतिक और कृत्रिम में विभाजित। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक चुंबकीय लौह अयस्क हैं। यह स्वयं धातु की वस्तुओं को अपनी ओर आकर्षित करता है, इसके लिए इसके साथ कुछ करने की आवश्यकता नहीं है। या धरती माता भी एक प्राकृतिक चुम्बक है। केवल यह धातु नहीं, बल्कि हर चीज को आकर्षित करता है। हम स्वामी भी शामिल हैं।

कृत्रिम स्थायी चुम्बक मनुष्यों द्वारा बनाए जाते हैं और उनके प्रकार उस सामग्री पर निर्भर करते हैं जिससे चुंबक बना है। यहां फेराइट हैं - इनमें लोहा, नियोडिमियम मैग्नेट, अलनिको, एसएमसीओ और चुंबकीय प्लास्टिक शामिल हैं। दरअसल, मैग्नेटोप्लास्ट की संख्या में चुंबकीय विनाइल शामिल है: हम इसका उपयोग मैग्नेट के निर्माण में करते हैं।

हमने स्थायी लोगों से निपटा है। अस्थायी चुंबक- ये धातु उत्पाद हैं जो चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करने पर चुम्बकित हो जाते हैं और थोड़े समय के लिए अन्य धातु की वस्तुओं को स्वयं आकर्षित करने की क्षमता प्राप्त कर लेते हैं। उदाहरण के लिए, पेपर क्लिप और नाखून।

विद्युत चुम्बकोंएक घाव तार की मदद से बनते हैं, जिसके माध्यम से एक करंट प्रवाहित होता है। हमारे उपकरण इलेक्ट्रोमैग्नेट पर काम करते हैं।

आइए भौतिकी के साथ समाप्त करें: मूल बातें अब आपको ज्ञात हैं!

दायरे की दृष्टि से चुम्बकों के प्रकार

एक सामान्य व्यक्ति पढ़ेगा कि एक भौतिक विज्ञानी चुम्बक के बारे में क्या सोचता है और पूछेगा: "तो क्या?" बहुत उपयोगी जानकारी नहीं है। हम इस बात में अधिक रुचि रखते हैं कि चुम्बक की आवश्यकता ही क्यों है?

जानकारी. सबसे स्पष्ट उदाहरण कम्पास है। चुंबक कार्डिनल बिंदुओं की ओर उन्मुख होता है। लेकिन यह चुंबक वाले एकमात्र उपकरण से बहुत दूर है: उदाहरण के लिए, यह भी उसी एमीटर में है।

उद्योग. चुंबक का उपयोग उत्पादन में किया जाता है, और - दोनों बहुत बड़ी वस्तुओं के साथ काम करने के लिए, और - सबसे छोटी वस्तुओं के साथ।

दवाई. कोई स्वास्थ्य के लिए मैग्नेट के खतरों के बारे में चिल्लाता है, और कोई इलाज के लिए उनका उपयोग करता है। मैग्नेट अलग हैं!

टेकनीक. बड़ी मात्रा में प्रौद्योगिकी मैग्नेट के काम पर आधारित है। कंप्यूटर और टेलीविजन, टेलीफोन और कई अन्य उपकरणों को मैग्नेट द्वारा संभव बनाया गया है।

उपहार चुंबक. यह अवसर पर प्रस्तुत किया जाता है और इसमें अक्सर एक बधाई शिलालेख, एक इच्छा, अवसर के नायक की एक सुंदर तस्वीर, आदि शामिल होते हैं। बहुत खूबसूरत।

अद्वितीय चुंबक. आमतौर पर हाथ से या ऑर्डर करने के लिए बनाया जाता है। वे कुछ असामान्य विशेषता या प्यार से तैयार किए गए विवरणों के साथ-साथ असामान्य सामग्रियों के उपयोग से प्रतिष्ठित हैं।

हमारे चुम्बकों के उदाहरण

कशीदाकारी कस्टम चुंबक "रॉकेट जंप"

प्रत्येक ने अपने हाथों में एक चुंबक रखा और एक बच्चे के रूप में उसके साथ खेला। चुंबक आकार, आकार में बहुत भिन्न हो सकते हैं, लेकिन सभी चुम्बकों का एक सामान्य गुण होता है - वे लोहे को आकर्षित करते हैं। ऐसा लगता है कि वे स्वयं लोहे से बने हैं, किसी भी मामले में, निश्चित रूप से किसी प्रकार की धातु से। हालांकि, "ब्लैक मैग्नेट" या "पत्थर" हैं, वे लोहे के टुकड़ों और विशेष रूप से एक दूसरे को भी दृढ़ता से आकर्षित करते हैं।

लेकिन वे धातु की तरह नहीं दिखते, वे कांच की तरह आसानी से टूट जाते हैं। चुम्बक के घर में कई उपयोगी चीजें हैं, उदाहरण के लिए, कागज की चादरों को उनकी मदद से लोहे की सतहों पर "पिन" करना सुविधाजनक है। खोई हुई सुइयों को चुम्बक से इकट्ठा करना सुविधाजनक है, इसलिए, जैसा कि हम देख सकते हैं, यह पूरी तरह से उपयोगी चीज है।

विज्ञान 2.0 - आगे बड़ी छलांग - चुम्बक

अतीत में चुंबक

यहां तक ​​​​कि प्राचीन चीनी भी 2000 से अधिक साल पहले चुंबक के बारे में जानते थे, कम से कम इस घटना का उपयोग यात्रा करते समय दिशा चुनने के लिए किया जा सकता है। यानी उन्होंने एक कंपास का आविष्कार किया। प्राचीन ग्रीस में दार्शनिकों, जिज्ञासु लोगों ने, विभिन्न आश्चर्यजनक तथ्यों को इकट्ठा करते हुए, एशिया माइनर में मैग्नेस शहर के आसपास के क्षेत्र में चुम्बकों का सामना किया। वहाँ उन्हें अजीबोगरीब पत्थर मिले जो लोहे को आकर्षित कर सकते थे। उस समय के लिए, यह हमारे समय में एलियंस बनने से कम आश्चर्यजनक नहीं था।

यह और भी आश्चर्यजनक लग रहा था कि चुम्बक सभी धातुओं से दूर आकर्षित होता है, लेकिन केवल लोहा, और लोहा ही चुंबक बनने में सक्षम है, हालांकि इतना मजबूत नहीं है। हम कह सकते हैं कि चुंबक ने न केवल लोहे को, बल्कि वैज्ञानिकों की जिज्ञासा को भी आकर्षित किया और भौतिकी जैसे विज्ञान को दृढ़ता से आगे बढ़ाया। मिलेटस के थेल्स ने "चुंबक की आत्मा" के बारे में लिखा था, और रोमन टाइटस ल्यूक्रेटियस कारस ने अपने निबंध ऑन द नेचर ऑफ थिंग्स में "लोहे के बुरादे और छल्ले के उग्र आंदोलन" के बारे में लिखा था। पहले से ही वह चुंबक पर दो ध्रुवों की उपस्थिति को नोटिस कर सकता था, जो बाद में, जब नाविकों ने कम्पास का उपयोग करना शुरू किया, तो कार्डिनल बिंदुओं के सम्मान में नाम प्राप्त हुए।

एक चुंबक क्या है। सरल शब्दों में। एक चुंबकीय क्षेत्र

चुंबक को गंभीरता से लें

चुम्बकों की प्रकृति को अधिक समय तक समझाया नहीं जा सका। चुम्बकों की मदद से नए महाद्वीपों की खोज की गई (नाविक अभी भी कम्पास को बहुत सम्मान के साथ मानते हैं), लेकिन चुंबकत्व की प्रकृति के बारे में किसी को कुछ भी नहीं पता था। केवल कंपास को बेहतर बनाने के लिए काम किया गया था, जो कि भूगोलवेत्ता और नाविक क्रिस्टोफर कोलंबस ने भी किया था।

1820 में डेनिश वैज्ञानिक हैंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने एक बड़ी खोज की। उन्होंने एक चुंबकीय सुई पर विद्युत प्रवाह के साथ एक तार की क्रिया को स्थापित किया, और, एक वैज्ञानिक के रूप में, प्रयोगों से पता चला कि यह विभिन्न परिस्थितियों में कैसे होता है। उसी वर्ष, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी हेनरी एम्पीयर एक चुंबकीय पदार्थ के अणुओं में बहने वाली प्राथमिक परिपत्र धाराओं के बारे में एक परिकल्पना के साथ आए। 1831 में, अंग्रेज माइकल फैराडे, इंसुलेटेड तार और एक चुंबक के एक कॉइल का उपयोग करते हुए, यह दिखाते हुए प्रयोग करते हैं कि यांत्रिक कार्य को विद्युत प्रवाह में परिवर्तित किया जा सकता है। उन्होंने विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम को भी स्थापित किया और "चुंबकीय क्षेत्र" की अवधारणा का परिचय दिया।

फैराडे का नियम नियम स्थापित करता है: एक बंद सर्किट के लिए, इलेक्ट्रोमोटिव बल इस सर्किट से गुजरने वाले चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर के बराबर होता है। सभी विद्युत मशीनें इसी सिद्धांत पर काम करती हैं - जनरेटर, इलेक्ट्रिक मोटर, ट्रांसफार्मर।

1873 में, स्कॉटिश वैज्ञानिक जेम्स सी। मैक्सवेल चुंबकीय और विद्युत घटनाओं को एक सिद्धांत, शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स में एक साथ लाते हैं।

वे पदार्थ जिन्हें चुम्बकित किया जा सकता है, लौह चुम्बक कहलाते हैं। यह नाम चुम्बक को लोहे से जोड़ता है, लेकिन इसके अलावा चुम्बकित करने की क्षमता निकल, कोबाल्ट और कुछ अन्य धातुओं में भी पाई जाती है। चूंकि चुंबकीय क्षेत्र पहले ही व्यावहारिक उपयोग के क्षेत्र में प्रवेश कर चुका है, चुंबकीय सामग्री भी बहुत ध्यान का विषय बन गई है।

चुंबकीय धातुओं के मिश्र धातुओं और उनमें विभिन्न योजकों के साथ प्रयोग शुरू हुए। परिणामी सामग्री बहुत महंगी थी, और अगर वर्नर सीमेंस अपेक्षाकृत छोटे करंट द्वारा चुंबकित स्टील के साथ चुंबक को बदलने के विचार के साथ नहीं आए होते, तो दुनिया ने कभी भी इलेक्ट्रिक ट्राम और सीमेंस को नहीं देखा होता। सीमेंस टेलीग्राफ मशीनों में भी शामिल था, लेकिन यहां उसके कई प्रतियोगी थे, और इलेक्ट्रिक ट्राम ने कंपनी को बहुत पैसा दिया, और अंततः इसके साथ बाकी सब कुछ खींच लिया।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन

इंजीनियरिंग में चुम्बक से जुड़ी मूल मात्राएँ

हम मुख्य रूप से मैग्नेट, यानी फेरोमैग्नेट्स में रुचि लेंगे, और बाकी को थोड़ा अलग छोड़ दें, चुंबकीय का एक बहुत बड़ा क्षेत्र (बेहतर कहने के लिए, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक, मैक्सवेल की याद में) घटना। माप की हमारी इकाइयाँ SI (किलोग्राम, मीटर, सेकंड, एम्पीयर) और उनके डेरिवेटिव में स्वीकृत होंगी:

मैं फील्ड की छमता, एच, ए / एम (प्रति मीटर एएमपीएस)।

यह मान समानांतर कंडक्टरों के बीच क्षेत्र की ताकत को दर्शाता है, जिसके बीच की दूरी 1 मीटर है, और उनके माध्यम से बहने वाली धारा 1 ए है। क्षेत्र की ताकत एक वेक्टर मात्रा है।

मैं चुंबकीय प्रेरण, बी, टेस्ला, चुंबकीय प्रवाह घनत्व (वेबर/m.sq.)

यह कंडक्टर के माध्यम से परिधि के लिए वर्तमान का अनुपात है, जिस त्रिज्या पर हम प्रेरण के परिमाण में रुचि रखते हैं। वृत्त उस तल में स्थित है जिसे तार लंबवत रूप से पार करता है। इसमें चुंबकीय पारगम्यता नामक एक अन्य कारक शामिल है। यह एक वेक्टर मात्रा है। यदि हम मानसिक रूप से तार के अंत को देखते हैं और मान लेते हैं कि धारा हमसे दूर दिशा में बहती है, तो चुंबकीय बल वृत्त दक्षिणावर्त "घुमाते हैं", और प्रेरण वेक्टर स्पर्शरेखा पर लागू होता है और दिशा में उनके साथ मेल खाता है।

मैं चुम्बकीय भेद्यता, μ (सापेक्ष मूल्य)

यदि हम निर्वात की चुंबकीय पारगम्यता को 1 के रूप में लेते हैं, तो शेष सामग्री के लिए हमें संबंधित मान मिलते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, हवा के लिए हमें एक मूल्य मिलता है जो व्यावहारिक रूप से वैक्यूम के समान होता है। लोहे के लिए, हम काफी बड़े मूल्य प्राप्त करेंगे, ताकि हम लाक्षणिक रूप से (और बहुत सटीक रूप से) कह सकें कि लोहा अपने आप में बल की चुंबकीय रेखाएं "खींचता है"। यदि किसी क्रोड के बिना किसी कुण्डली में क्षेत्र सामर्थ्य H है, तो एक क्रोड के साथ हमें μH प्राप्त होता है।

मैं जबरदस्ती बल, हूँ।

जबरदस्ती बल इंगित करता है कि एक चुंबकीय सामग्री विचुंबकीकरण और पुनर्चुंबकीकरण का कितना विरोध करती है। यदि कॉइल में करंट पूरी तरह से हटा दिया जाता है, तो कोर में अवशिष्ट प्रेरण होगा। इसे शून्य के बराबर बनाने के लिए, आपको कुछ ताकत का क्षेत्र बनाने की आवश्यकता है, लेकिन इसके विपरीत, यानी विपरीत दिशा में करंट को चलने दें। इस तनाव को जबरदस्ती बल कहा जाता है।

चूँकि चुम्बक का प्रयोग हमेशा बिजली के संबंध में व्यवहार में किया जाता है, इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि एम्पियर के रूप में ऐसी विद्युत मात्रा का उपयोग उनके गुणों का वर्णन करने के लिए किया जाता है।

जो कहा गया है, वह इस प्रकार है, उदाहरण के लिए, एक कील, जिस पर एक चुंबक द्वारा कार्य किया गया है, स्वयं एक चुंबक बन जाती है, भले ही वह कमजोर हो। व्यवहार में, यह पता चला है कि चुम्बक से खेलने वाले बच्चे भी इसके बारे में जानते हैं।

इंजीनियरिंग में मैग्नेट के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि ये सामग्री कहां जाती है। फेरोमैग्नेटिक सामग्री को "सॉफ्ट" और "हार्ड" में विभाजित किया गया है। पहले उन उपकरणों के लिए कोर के निर्माण में जाते हैं जहां चुंबकीय प्रवाह स्थिर या परिवर्तनशील होता है। आप नरम सामग्री से एक अच्छा स्वतंत्र चुंबक नहीं बना सकते। वे बहुत आसानी से विघटित हो जाते हैं, और यहाँ यह उनकी मूल्यवान संपत्ति है, क्योंकि रिले को "रिलीज़" करना चाहिए यदि करंट बंद हो जाता है, और इलेक्ट्रिक मोटर को गर्म नहीं होना चाहिए - रीमैग्नेटाइजेशन के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की खपत होती है, जिसे फॉर्म में जारी किया जाता है गर्मी का।

चुंबकीय क्षेत्र वास्तव में कैसा दिखता है? इगोर बेलेट्स्की

स्थायी चुम्बक, अर्थात् जिन्हें चुम्बक कहा जाता है, उनके निर्माण के लिए कठोर सामग्री की आवश्यकता होती है। कठोरता का अर्थ है चुंबकीय, यानी एक बड़ा अवशिष्ट प्रेरण और एक बड़ा जबरदस्त बल, क्योंकि, जैसा कि हमने देखा है, ये मात्राएँ निकट से संबंधित हैं। ऐसे चुम्बकों के लिए कार्बन, टंगस्टन, क्रोमियम और कोबाल्ट स्टील्स का उपयोग किया जाता है। उनका जबरदस्ती बल लगभग 6500 A/m के मान तक पहुँच जाता है।

अलनी, अलनीसी, अलनीको और कई अन्य नामक विशेष मिश्र धातुएं हैं, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, उनमें विभिन्न संयोजनों में एल्यूमीनियम, निकल, सिलिकॉन, कोबाल्ट शामिल हैं, जिनमें अधिक जबरदस्त बल है - 20,000 तक ... 60,000 ए / एम। ऐसा चुम्बक लोहे से फाड़ना इतना आसान नहीं है।

विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए चुंबक हैं। यह प्रसिद्ध "गोल चुंबक" है। यह एक संगीत केंद्र के स्पीकर, या एक कार रेडियो या यहां तक ​​​​कि एक टीवी के बेकार स्पीकर से "खनन" किया जाता है। यह चुंबक लोहे के आक्साइड और विशेष योजकों को सिंटरिंग करके बनाया गया है। ऐसी सामग्री को फेराइट कहा जाता है, लेकिन हर फेराइट विशेष रूप से इस तरह से चुंबकित नहीं होता है। और वक्ताओं में इसका उपयोग बेकार नुकसान को कम करने के कारणों के लिए किया जाता है।

चुम्बक। खोज। यह काम किस प्रकार करता है?

चुंबक के अंदर क्या होता है?

इस तथ्य के कारण कि पदार्थ के परमाणु बिजली के "गुच्छे" हैं, वे अपना चुंबकीय क्षेत्र बना सकते हैं, लेकिन केवल कुछ धातुओं में समान परमाणु संरचना होती है, यह क्षमता बहुत स्पष्ट होती है। और लोहा, और कोबाल्ट, और निकल मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली में कंधे से कंधा मिलाकर खड़े होते हैं, और इलेक्ट्रॉन गोले की समान संरचनाएं होती हैं, जो इन तत्वों के परमाणुओं को सूक्ष्म चुम्बक में बदल देती हैं।

चूंकि धातुओं को बहुत छोटे आकार के विभिन्न क्रिस्टल का जमे हुए मिश्रण कहा जा सकता है, इसलिए यह स्पष्ट है कि ऐसी मिश्र धातुओं में बहुत अधिक चुंबकीय गुण हो सकते हैं। परमाणुओं के कई समूह पड़ोसियों और बाहरी क्षेत्रों के प्रभाव में अपने स्वयं के चुम्बकों को "अनरोल" कर सकते हैं। ऐसे "समुदायों" को चुंबकीय डोमेन कहा जाता है, और वे बहुत ही विचित्र संरचनाएं बनाते हैं जिनका अभी भी भौतिकविदों द्वारा रुचि के साथ अध्ययन किया जा रहा है। यह बहुत व्यावहारिक महत्व का है।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, चुंबक आकार में लगभग परमाणु हो सकते हैं, इसलिए चुंबकीय डोमेन का सबसे छोटा आकार क्रिस्टल के आकार से सीमित होता है जिसमें चुंबकीय धातु के परमाणु एम्बेडेड होते हैं। यह बताता है, उदाहरण के लिए, आधुनिक कंप्यूटर हार्ड डिस्क पर लगभग शानदार रिकॉर्डिंग घनत्व, जो, जाहिरा तौर पर, तब तक बढ़ता रहेगा जब तक कि डिस्क में अधिक गंभीर प्रतियोगी न हों।

गुरुत्वाकर्षण, चुंबकत्व और बिजली

मैग्नेट का उपयोग कहाँ किया जाता है?

जिनमें से कोर चुम्बक के चुम्बक हैं, हालाँकि उन्हें आमतौर पर केवल कोर के रूप में संदर्भित किया जाता है, चुम्बक के कई और उपयोग होते हैं। यात्रियों के लिए स्टेशनरी मैग्नेट, फर्नीचर डोर मैग्नेट, शतरंज मैग्नेट हैं। ये प्रसिद्ध चुम्बक हैं।

दुर्लभ प्रकारों में कण त्वरक के लिए मैग्नेट शामिल हैं, ये बहुत प्रभावशाली संरचनाएं हैं जिनका वजन दसियों टन या उससे अधिक हो सकता है। हालाँकि अब प्रायोगिक भौतिकी घास के साथ उग आई है, उस हिस्से के अपवाद के साथ जो तुरंत बाजार पर सुपर मुनाफा लाता है, और खुद की लागत लगभग कुछ भी नहीं है।

एक और जिज्ञासु चुंबक एक फैंसी चिकित्सा उपकरण में स्थापित होता है जिसे चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग स्कैनर कहा जाता है। (वास्तव में, विधि को एनएमआर, परमाणु चुंबकीय अनुनाद कहा जाता है, लेकिन उन लोगों को डराने के लिए नहीं जो आमतौर पर भौतिकी में मजबूत नहीं हैं, इसका नाम बदल दिया गया था।) डिवाइस को एक मजबूत चुंबकीय में मनाया वस्तु (रोगी) की नियुक्ति की आवश्यकता होती है। क्षेत्र, और संबंधित चुंबक में एक भयावह आकार और शैतान के ताबूत का आकार होता है।

एक व्यक्ति को एक सोफे पर रखा जाता है और इस चुंबक में एक सुरंग के माध्यम से घुमाया जाता है जबकि सेंसर डॉक्टरों के लिए रुचि के स्थान को स्कैन करते हैं। सामान्य तौर पर, यह ठीक है, लेकिन कुछ के लिए, क्लौस्ट्रफ़ोबिया घबराहट की स्थिति में आ जाता है। ऐसे लोग स्वेच्छा से खुद को जिंदा काटने की अनुमति देंगे, लेकिन एमआरआई परीक्षा के लिए सहमत नहीं होंगे। हालांकि, कौन जानता है कि एक व्यक्ति असामान्य रूप से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में कैसा महसूस करता है, इसके लिए अच्छा पैसा देने के बाद, 3 टेस्ला तक की प्रेरण के साथ।

इतना मजबूत क्षेत्र प्राप्त करने के लिए, चुंबक कुंडल को तरल हाइड्रोजन से ठंडा करके अक्सर अतिचालकता का उपयोग किया जाता है। यह इस डर के बिना क्षेत्र को "पंप" करना संभव बनाता है कि तारों को एक मजबूत धारा के साथ गर्म करने से चुंबक की क्षमता सीमित हो जाएगी। यह एक सस्ता सेटअप नहीं है। लेकिन विशेष मिश्र धातुओं से बने चुम्बक जिन्हें वर्तमान पूर्वाग्रह की आवश्यकता नहीं होती है, वे बहुत अधिक महंगे होते हैं।

हमारी पृथ्वी भी एक बड़ी है, हालांकि बहुत मजबूत चुंबक नहीं है। यह न केवल चुंबकीय कम्पास के मालिकों की मदद करता है, बल्कि हमें मृत्यु से भी बचाता है। इसके बिना, हम सौर विकिरण से मारे जाएंगे। अंतरिक्ष से प्रेक्षणों से कंप्यूटरों द्वारा प्रतिरूपित पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का चित्र बहुत प्रभावशाली लगता है।

भौतिकी और प्रौद्योगिकी में चुंबक क्या है, इस प्रश्न का एक छोटा सा उत्तर यहां दिया गया है।

घर्षण द्वारा विद्युतीकृत एम्बर के टुकड़ों के साथ, स्थायी चुंबक प्राचीन लोगों के लिए विद्युत चुम्बकीय घटना का पहला भौतिक सबूत थे (इतिहास के भोर में बिजली निश्चित रूप से गैर-भौतिक बलों की अभिव्यक्ति के क्षेत्र के लिए जिम्मेदार थी)। लौह चुम्बकत्व की प्रकृति की व्याख्या ने हमेशा वैज्ञानिकों के जिज्ञासु दिमागों पर कब्जा किया है, हालांकि, वर्तमान में भी, प्राकृतिक और कृत्रिम रूप से बनाए गए कुछ पदार्थों के स्थायी चुंबकत्व की भौतिक प्रकृति का अभी तक पूरी तरह से खुलासा नहीं किया गया है, जिससे एक महत्वपूर्ण क्षेत्र छोड़ दिया गया है। आधुनिक और भविष्य के शोधकर्ताओं के लिए गतिविधि का।

स्थायी चुंबक के लिए पारंपरिक सामग्री

एल्निको मिश्र धातु (AlNiCo) के आगमन के साथ 1940 से उन्हें उद्योग में सक्रिय रूप से उपयोग किया गया है। इससे पहले, विभिन्न ग्रेड के स्टील के स्थायी चुम्बकों का उपयोग केवल कंपास और मैग्नेटोस में किया जाता था। Alnico ने इलेक्ट्रोमैग्नेट को उनके साथ बदलना और उन्हें मोटर, जनरेटर और लाउडस्पीकर जैसे उपकरणों में उपयोग करना संभव बना दिया।

हमारे दैनिक जीवन में इस घुसपैठ को फेराइट मैग्नेट के निर्माण के साथ एक नया प्रोत्साहन मिला, और तब से स्थायी चुंबक आम हो गए हैं।

चुंबकीय सामग्री में क्रांति 1970 के आसपास शुरू हुई, अब तक अनदेखी चुंबकीय ऊर्जा घनत्व के साथ कठोर चुंबकीय सामग्री के समैरियम-कोबाल्ट परिवार के निर्माण के साथ। फिर नियोडिमियम, आयरन और बोरॉन पर आधारित दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकों की एक नई पीढ़ी की खोज समैरियम-कोबाल्ट (एसएमसीओ) की तुलना में बहुत अधिक चुंबकीय ऊर्जा घनत्व और अपेक्षित कम लागत पर की गई थी। दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकों के इन दो परिवारों में इतनी उच्च ऊर्जा घनत्व है कि वे न केवल विद्युत चुम्बकों की जगह ले सकते हैं, बल्कि उनका उपयोग उन क्षेत्रों में किया जा सकता है जो उनके लिए दुर्गम हैं। उदाहरण कलाई घड़ी में छोटे स्थायी चुंबक स्टेपिंग मोटर और वॉकमैन जैसे हेडफ़ोन में ध्वनि ट्रांसड्यूसर हैं।

सामग्री के चुंबकीय गुणों में क्रमिक सुधार नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

नियोडिमियम स्थायी चुंबक

वे पिछले दशकों में इस क्षेत्र में नवीनतम और सबसे महत्वपूर्ण विकास का प्रतिनिधित्व करते हैं। उनकी खोज की घोषणा पहली बार 1983 के अंत में सुमितोमो और जनरल मोटर्स के धातुकर्मियों द्वारा की गई थी। वे एनडीएफईबी इंटरमेटेलिक यौगिक पर आधारित हैं: नियोडिमियम, लोहा और बोरॉन का मिश्र धातु। इनमें से, नियोडिमियम एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व है जो खनिज मोनाजाइट से निकाला जाता है।

इन स्थायी चुम्बकों ने जो बड़ी रुचि पैदा की है, वह इस तथ्य से आती है कि पहली बार एक नई चुंबकीय सामग्री प्राप्त की गई है जो न केवल पिछली पीढ़ी की तुलना में अधिक मजबूत है, बल्कि अधिक किफायती भी है। इसमें मुख्य रूप से लोहा होता है, जो कोबाल्ट की तुलना में बहुत सस्ता होता है, और नियोडिमियम, जो सबसे आम दुर्लभ पृथ्वी सामग्री में से एक है और सीसे की तुलना में पृथ्वी पर अधिक प्रचुर मात्रा में है। मुख्य दुर्लभ पृथ्वी खनिज मोनाजाइट और बास्टेनसाइट में समैरियम की तुलना में पांच से दस गुना अधिक नियोडिमियम होता है।

स्थायी चुंबकत्व का भौतिक तंत्र

एक स्थायी चुंबक की कार्यप्रणाली को समझाने के लिए, हमें इसके अंदर परमाणु पैमाने पर देखना होगा। प्रत्येक परमाणु में अपने इलेक्ट्रॉनों के स्पिन का एक सेट होता है, जो एक साथ मिलकर इसका चुंबकीय क्षण बनाते हैं। हमारे उद्देश्यों के लिए, हम प्रत्येक परमाणु को एक छोटा दंड चुंबक मान सकते हैं। जब एक स्थायी चुंबक को विचुंबकित किया जाता है (या तो इसे उच्च तापमान पर गर्म करके या बाहरी चुंबकीय क्षेत्र द्वारा), प्रत्येक परमाणु क्षण यादृच्छिक रूप से उन्मुख होता है (नीचे चित्र देखें) और कोई नियमितता नहीं देखी जाती है।

जब इसे एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में चुम्बकित किया जाता है, तो सभी परमाणु क्षण क्षेत्र की दिशा में उन्मुख होते हैं और जैसे थे, एक दूसरे के साथ जुड़ते हैं (नीचे चित्र देखें)। यह युग्मन बाहरी क्षेत्र को हटा दिए जाने पर स्थायी चुंबक के क्षेत्र को बनाए रखना संभव बनाता है, और जब इसकी दिशा बदलती है तो विमुद्रीकरण का विरोध भी करती है। परमाणु आघूर्णों के संसक्त बल का माप चुम्बक के बल बल का परिमाण है। इस पर और बाद में।

चुंबकीयकरण तंत्र की एक गहरी प्रस्तुति में, वे परमाणु क्षणों की अवधारणाओं के साथ काम नहीं करते हैं, लेकिन चुंबक के अंदर लघु (0.001 सेमी के क्रम के) क्षेत्रों की अवधारणा का उपयोग करते हैं, जिसमें शुरू में एक निरंतर चुंबकीयकरण होता है, लेकिन यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं बाहरी क्षेत्र की अनुपस्थिति में, ताकि एक सख्त पाठक, यदि वांछित हो, उपरोक्त भौतिक को विशेषता दे सकता है तो तंत्र पूरी तरह से चुंबक के लिए नहीं है। और इसके अलग डोमेन के लिए।

प्रेरण और चुंबकीयकरण

परमाणु क्षण पूरे स्थायी चुंबक के चुंबकीय क्षण को जोड़ते हैं और बनाते हैं, और इसका चुंबकीयकरण एम प्रति इकाई मात्रा में इस क्षण के परिमाण को इंगित करता है। चुंबकीय प्रेरण बी से पता चलता है कि एक स्थायी चुंबक एक बाहरी चुंबकीय बल (क्षेत्र की ताकत) एच का परिणाम है जो प्राथमिक चुंबकीयकरण के दौरान लागू होता है, साथ ही परमाणु (या डोमेन) क्षणों के उन्मुखीकरण के कारण आंतरिक चुंबकीयकरण एम। इसका मान आम तौर पर सूत्र द्वारा दिया जाता है:

बी = μ 0 (एच + एम),

जहां 0 एक अचर है।

एक स्थायी कुंडलाकार और सजातीय चुंबक में, इसके अंदर क्षेत्र की ताकत एच (बाहरी क्षेत्र की अनुपस्थिति में) शून्य के बराबर होती है, क्योंकि कुल धारा के नियम के अनुसार, इस तरह के कुंडलाकार कोर के अंदर किसी भी सर्कल के साथ इसका अभिन्न अंग के बराबर है:

H∙2πR = iw=0 , जहां से H=0.

इसलिए, रिंग चुंबक में चुंबकत्व है:

एक खुले चुंबक में, उदाहरण के लिए, एक ही कुंडलाकार में, लेकिन चौड़ाई के एक वायु अंतराल के साथ l zag लंबाई के एक कोर में l सेर, बाहरी क्षेत्र की अनुपस्थिति में और कोर के अंदर और अंतराल में समान प्रेरण B , कुल धारा के नियम के अनुसार, हम प्राप्त करते हैं:

एच सेर एल सेर + (1/ μ 0)ब्ल ज़ास = आईडब्ल्यू = 0।

चूंकि बी \u003d μ 0 (एच सेर + एम सेर), फिर, इसकी अभिव्यक्ति को पिछले एक में प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

एच सेर (एल सेर + एल ज़ास) + एम सेर एल ज़ास \u003d 0,

एच सेर \u003d ─ एम सेर एल ज़ास (एल सेर + एल ज़ास)।

हवा के अंतराल में:

एच ज़ाज़ \u003d बी / μ 0,

इसके अलावा, B दिए गए M ser और पाए गए H ser द्वारा निर्धारित किया जाता है।

चुंबकीयकरण वक्र

गैर-चुंबकीय अवस्था से शुरू, जब एच शून्य से बढ़ता है, बाहरी क्षेत्र की दिशा में सभी परमाणु क्षणों के उन्मुखीकरण के कारण, एम और बी तेजी से बढ़ते हैं, मुख्य चुंबकीयकरण वक्र के "ए" खंड के साथ बदलते हैं (देखें नीचे का चित्र)।

जब सभी परमाणु क्षणों को संरेखित किया जाता है, तो एम अपने संतृप्ति मूल्य पर आता है, और बी में एक और वृद्धि केवल लागू क्षेत्र (नीचे की आकृति में मुख्य वक्र के खंड बी) के कारण होती है। जब बाहरी क्षेत्र शून्य हो जाता है, तो प्रेरण बी मूल पथ के साथ नहीं, बल्कि "सी" खंड के साथ परमाणु क्षणों के युग्मन के कारण घटता है, जो उन्हें एक ही दिशा में रखता है। चुंबकीयकरण वक्र तथाकथित हिस्टैरिसीस लूप का वर्णन करना शुरू करता है। जब एच (बाहरी क्षेत्र) शून्य के करीब पहुंचता है, तो प्रेरण केवल परमाणु क्षणों द्वारा निर्धारित अवशिष्ट मूल्य तक पहुंचता है:

बी आर = μ 0 (0 + एम आर)।

H की दिशा बदलने के बाद, H और M विपरीत दिशाओं में कार्य करते हैं, और B घटता है (चित्र में वक्र "d" का खंड)। उस क्षेत्र का मान जिस पर B घटकर शून्य हो जाता है, चुंबक B H C का बल बल कहलाता है। जब लागू क्षेत्र का परिमाण परमाणु क्षणों के सामंजस्य को तोड़ने के लिए काफी बड़ा होता है, तो वे खुद को क्षेत्र की नई दिशा में उन्मुख करते हैं, और एम की दिशा उलट जाती है। जिस क्षेत्र में ऐसा होता है उसका मान स्थायी चुंबक एम एच सी का आंतरिक बल बल कहलाता है। तो स्थायी चुंबक से जुड़े दो अलग-अलग लेकिन संबंधित जबरदस्त बल हैं।

नीचे दिया गया चित्र स्थायी चुम्बकों के लिए विभिन्न सामग्रियों के मूल विचुंबकीयकरण वक्रों को दर्शाता है।

इससे यह देखा जा सकता है कि यह NdFeB मैग्नेट है जिसमें उच्चतम अवशिष्ट प्रेरण Br और जबरदस्ती बल (कुल और आंतरिक दोनों, यानी, ताकत H को ध्यान में रखे बिना निर्धारित किया जाता है, केवल चुंबकीयकरण M से) होता है।

सतह (एम्पीयर) धाराएं

स्थायी चुम्बकों के चुंबकीय क्षेत्रों को उनसे जुड़ी कुछ धाराओं के क्षेत्र के रूप में माना जा सकता है, जो उनकी सतहों के साथ बहते हैं। इन धाराओं को एम्पीयर धाराएं कहा जाता है। शब्द के सामान्य अर्थों में, स्थायी चुम्बकों के अंदर कोई धाराएँ नहीं होती हैं। हालांकि, स्थायी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र और कॉइल में धाराओं के क्षेत्रों की तुलना करते हुए, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एम्पीयर ने सुझाव दिया कि किसी पदार्थ के चुंबकीयकरण को सूक्ष्म धाराओं के प्रवाह द्वारा समझाया जा सकता है जो सूक्ष्म बंद सर्किट बनाते हैं। दरअसल, आखिरकार, एक परिनालिका के क्षेत्र और एक लंबे बेलनाकार चुंबक के बीच सादृश्य लगभग पूरा हो गया है: एक स्थायी चुंबक का एक उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव है और एक परिनालिका के लिए एक ही ध्रुव है, और उनके क्षेत्रों की क्षेत्र रेखाओं के पैटर्न हैं। भी बहुत समान हैं (नीचे चित्र देखें)।

क्या चुंबक के अंदर धाराएं होती हैं?

आइए हम कल्पना करें कि कुछ छड़ स्थायी चुंबक (एक मनमाना क्रॉस-सेक्शनल आकार के साथ) का पूरा आयतन सूक्ष्म एम्पीयर धाराओं से भरा होता है। ऐसी धाराओं वाले चुंबक का एक अनुप्रस्थ काट नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

उनमें से प्रत्येक में एक चुंबकीय क्षण होता है। बाहरी क्षेत्र की दिशा में उनके समान अभिविन्यास के साथ, वे एक परिणामी चुंबकीय क्षण बनाते हैं जो शून्य से भिन्न होता है। यह चुंबक के किसी भी खंड के माध्यम से वर्तमान की अनुपस्थिति में, आवेशों के क्रमबद्ध संचलन की स्पष्ट अनुपस्थिति में एक चुंबकीय क्षेत्र के अस्तित्व को निर्धारित करता है। यह समझना भी आसान है कि इसके अंदर आसन्न (संपर्क) सर्किट की धाराओं की भरपाई की जाती है। केवल शरीर की सतह पर धाराएं, जो स्थायी चुंबक की सतह धारा बनाती हैं, अप्रतिसादी हो जाती हैं। इसका घनत्व मैग्नेटाइजेशन एम के बराबर हो जाता है।

मूविंग कॉन्टैक्ट्स से कैसे छुटकारा पाएं

गैर-संपर्क तुल्यकालिक मशीन बनाने की समस्या ज्ञात है। कॉइल के साथ रोटर के ध्रुवों से विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना के साथ इसके पारंपरिक डिजाइन में चलती संपर्कों के माध्यम से उन्हें वर्तमान की आपूर्ति शामिल है - ब्रश के साथ संपर्क के छल्ले। इस तरह के एक तकनीकी समाधान के नुकसान सर्वविदित हैं: ये रखरखाव की कठिनाइयाँ, कम विश्वसनीयता और चलती संपर्कों में बड़े नुकसान हैं, खासकर जब यह शक्तिशाली टर्बो और हाइड्रो जनरेटर की बात आती है, जिसमें उत्तेजना सर्किट में काफी विद्युत शक्ति की खपत होती है।

यदि आप ऐसा स्थायी चुंबक जनरेटर बनाते हैं, तो संपर्क समस्या तुरंत दूर हो जाती है। सच है, एक घूर्णन रोटर पर मैग्नेट के विश्वसनीय बन्धन की समस्या है। यहीं पर ट्रैक्टर निर्माण में प्राप्त अनुभव काम आ सकता है। लंबे समय से रोटर के खांचे में स्थित स्थायी मैग्नेट के साथ एक प्रारंभ करनेवाला जनरेटर का उपयोग किया जाता है, जो कम पिघलने वाले मिश्र धातु से भरा होता है।

स्थायी चुंबक मोटर

हाल के दशकों में, ब्रशलेस डीसी मोटर्स व्यापक हो गए हैं। ऐसी इकाई वास्तव में एक इलेक्ट्रिक मोटर और इसकी आर्मेचर वाइंडिंग का एक इलेक्ट्रॉनिक स्विच है, जो एक कलेक्टर के रूप में कार्य करता है। इलेक्ट्रिक मोटर रोटर पर स्थित स्थायी चुंबक के साथ एक तुल्यकालिक मोटर है, जैसा कि अंजीर में है। ऊपर, स्टेटर पर एक निश्चित आर्मेचर वाइंडिंग के साथ। इलेक्ट्रॉनिक स्विच सर्किटरी आपूर्ति नेटवर्क का एक डीसी वोल्टेज (या वर्तमान) इन्वर्टर है।

ऐसे इंजन का मुख्य लाभ इसकी संपर्कहीनता है। इसका विशिष्ट तत्व एक फोटो- इंडक्शन या हॉल रोटर स्थिति सेंसर है जो इन्वर्टर के संचालन को नियंत्रित करता है।