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चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कणों की धारा और/या परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षणों द्वारा (और अन्य कणों के चुंबकीय क्षणों द्वारा, हालांकि बहुत कम हद तक) (स्थायी चुम्बक) द्वारा बनाया जा सकता है।

इसके अलावा, यह एक समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में प्रकट होता है।

चुंबकीय क्षेत्र की मुख्य शक्ति विशेषता है चुंबकीय प्रेरण वेक्टर (चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर)। गणितीय दृष्टिकोण से, यह एक वेक्टर क्षेत्र है जो चुंबकीय क्षेत्र की भौतिक अवधारणा को परिभाषित और निर्दिष्ट करता है। अक्सर चुंबकीय प्रेरण के वेक्टर को संक्षिप्तता के लिए केवल एक चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है (हालांकि यह शायद इस शब्द का सबसे सख्त उपयोग नहीं है)।

चुंबकीय क्षेत्र की एक अन्य मूलभूत विशेषता (वैकल्पिक चुंबकीय प्रेरण और उससे निकटता से संबंधित, व्यावहारिक रूप से भौतिक मूल्य में इसके बराबर) है वेक्टर क्षमता .

एक चुंबकीय क्षेत्र को एक विशेष प्रकार का पदार्थ कहा जा सकता है, जिसके माध्यम से गतिमान आवेशित कणों या चुंबकीय क्षण वाले पिंडों के बीच परस्पर क्रिया की जाती है।

चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्रों के अस्तित्व का एक आवश्यक (संदर्भ में) परिणाम हैं।

• क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के दृष्टिकोण से, चुंबकीय संपर्क - विद्युत चुम्बकीय संपर्क के एक विशेष मामले के रूप में एक मौलिक द्रव्यमान रहित बोसॉन द्वारा स्थानांतरित किया जाता है - एक फोटॉन (एक कण जिसे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटम उत्तेजना के रूप में दर्शाया जा सकता है), अक्सर (के लिए) उदाहरण, स्थिर क्षेत्रों के सभी मामलों में) - आभासी।

चुंबकीय क्षेत्र स्रोत

चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण (उत्पन्न) आवेशित कणों की धारा द्वारा, या समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र द्वारा, या कणों के आंतरिक चुंबकीय क्षणों द्वारा किया जाता है (बाद वाला, चित्र की एकरूपता के लिए, औपचारिक रूप से कम किया जा सकता है) विद्युत धाराओं के लिए)।

हिसाब

साधारण मामलों में, वर्तमान-वाहक कंडक्टर का चुंबकीय क्षेत्र (मात्रा या स्थान पर मनमाने ढंग से वितरित वर्तमान के मामले सहित) बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून या परिसंचरण प्रमेय (यह एम्पीयर का कानून भी है) से पाया जा सकता है। सिद्धांत रूप में, यह विधि मैग्नेटोस्टैटिक्स के मामले (सन्निकटन) तक सीमित है - अर्थात, स्थिरांक का मामला (यदि हम सख्त प्रयोज्यता के बारे में बात कर रहे हैं) या बल्कि धीरे-धीरे बदल रहे हैं (यदि हम अनुमानित आवेदन के बारे में बात कर रहे हैं) चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र।

अधिक जटिल परिस्थितियों में, इसे मैक्सवेल के समीकरणों के समाधान के रूप में खोजा जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र का प्रकटीकरण

चुंबकीय क्षेत्र कणों और पिंडों के चुंबकीय क्षणों पर, गतिमान आवेशित कणों (या वर्तमान-वाहक कंडक्टर) पर प्रभाव में प्रकट होता है। चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान विद्युत आवेशित कण पर लगने वाले बल को लोरेंत्ज़ बल कहते हैं, जो हमेशा सदिशों के लंबवत निर्देशित होता है। वीऔर बी. यह कण के आवेश के समानुपाती होता है क्यू, वेग घटक वी, चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर की दिशा के लंबवत बी, और चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण का परिमाण बी. इकाइयों की एसआई प्रणाली में, लोरेंत्ज़ बल को निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:

इकाइयों की सीजीएस प्रणाली में:

जहां वर्गाकार कोष्ठक सदिश उत्पाद को निरूपित करते हैं।

साथ ही (कंडक्टर के साथ घूमने वाले आवेशित कणों पर लोरेंत्ज़ बल की क्रिया के कारण), चुंबकीय क्षेत्र कंडक्टर पर करंट के साथ कार्य करता है। धारावाही चालक पर लगने वाले बल को एम्पीयर बल कहते हैं। यह बल चालक के भीतर गतिमान व्यक्तिगत आवेशों पर कार्य करने वाले बलों का योग होता है।

दो चुम्बकों की परस्पर क्रिया

सामान्य जीवन में चुंबकीय क्षेत्र की सबसे आम अभिव्यक्तियों में से एक दो चुम्बकों की परस्पर क्रिया है: समान ध्रुव प्रतिकर्षित करते हैं, विपरीत आकर्षित करते हैं। दो मोनोपोल के बीच बातचीत के रूप में चुंबक के बीच बातचीत का वर्णन करना आकर्षक लगता है, और औपचारिक दृष्टिकोण से, यह विचार काफी साकार और अक्सर बहुत सुविधाजनक है, और इसलिए व्यावहारिक रूप से उपयोगी (गणना में); हालाँकि, एक विस्तृत विश्लेषण से पता चलता है कि वास्तव में यह घटना का पूरी तरह से सही विवरण नहीं है (सबसे स्पष्ट प्रश्न जिसे इस तरह के मॉडल के ढांचे के भीतर समझाया नहीं जा सकता है, यह सवाल है कि मोनोपोल को कभी अलग क्यों नहीं किया जा सकता है, अर्थात क्यों प्रयोग से पता चलता है कि किसी भी पृथक शरीर में वास्तव में चुंबकीय चार्ज नहीं होता है; इसके अलावा, मॉडल की कमजोरी यह है कि यह मैक्रोस्कोपिक करंट द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र पर लागू नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि, अगर इसे विशुद्ध रूप से नहीं माना जाता है औपचारिक तकनीक, यह केवल एक मौलिक अर्थ में सिद्धांत की जटिलता की ओर ले जाती है)।

यह कहना अधिक सही होगा कि एक अमानवीय क्षेत्र में रखे चुंबकीय द्विध्रुवीय पर एक बल कार्य करता है, जो इसे घुमाता है ताकि द्विध्रुवीय का चुंबकीय क्षण चुंबकीय क्षेत्र के साथ सह-निर्देशित हो। लेकिन कोई भी चुंबक एकसमान चुंबकीय क्षेत्र से (कुल) बल का अनुभव नहीं करता है। चुंबकीय क्षण के साथ चुंबकीय द्विध्रुव पर कार्य करने वाला बल एमसूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

एक अमानवीय चुंबकीय क्षेत्र से एक चुंबक (एक बिंदु द्विध्रुवीय नहीं) पर अभिनय करने वाले बल को चुंबक बनाने वाले प्राथमिक द्विध्रुव पर अभिनय करने वाले सभी बलों (इस सूत्र द्वारा परिभाषित) को जोड़कर निर्धारित किया जा सकता है।

हालांकि, एक दृष्टिकोण संभव है जो एम्पीयर बल के लिए मैग्नेट की बातचीत को कम कर देता है, और चुंबकीय द्विध्रुवीय पर अभिनय करने वाले बल के लिए उपरोक्त सूत्र भी एम्पीयर बल के आधार पर प्राप्त किया जा सकता है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना

वेक्टर क्षेत्र एचएसआई प्रणाली में एम्पियर प्रति मीटर (ए/एम) में और सीजीएस में ओरस्टेड में मापा जाता है। ओर्स्टेड और गॉस समान मात्राएँ हैं, उनका पृथक्करण विशुद्ध रूप से पारिभाषिक है।

चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा

चुंबकीय क्षेत्र के ऊर्जा घनत्व में वृद्धि है:

एच- चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, बी- चुंबकीय प्रेरण

रैखिक टेंसर सन्निकटन में, चुंबकीय पारगम्यता एक टेंसर है (हम इसे निरूपित करते हैं) और इसके द्वारा एक वेक्टर का गुणन एक टेंसर (मैट्रिक्स) गुणन है:

या घटकों में।

इस सन्निकटन में ऊर्जा घनत्व के बराबर है:

- चुंबकीय पारगम्यता टेंसर के घटक, - चुंबकीय पारगम्यता टेंसर के मैट्रिक्स के विपरीत मैट्रिक्स द्वारा दर्शाए गए टेंसर, - चुंबकीय स्थिरांक

जब चुंबकीय पारगम्यता टेंसर के प्रमुख अक्षों के साथ समन्वय अक्षों को चुना जाता है, तो घटकों में सूत्र सरल होते हैं:

अपने स्वयं के अक्षों में चुंबकीय पारगम्यता टेंसर के विकर्ण घटक हैं (इन विशेष निर्देशांक में अन्य घटक - और केवल उनमें! - शून्य के बराबर हैं)।

एक आइसोट्रोपिक रैखिक चुंबक में:

- सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता

निर्वात में और:

प्रारंभ करनेवाला में चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा सूत्र द्वारा पाई जा सकती है:

- चुंबकीय प्रवाह, I - करंट, L - करंट के साथ कॉइल या कॉइल का इंडक्शन।

पदार्थों के चुंबकीय गुण

एक मौलिक दृष्टिकोण से, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र द्वारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जा सकता है (और इसलिए - इस पैराग्राफ के संदर्भ में - और कमजोर या मजबूत) आवेशित कणों की धाराओं के रूप में विद्युत धाराएं या कणों के चुंबकीय क्षण।

विभिन्न पदार्थों की विशिष्ट सूक्ष्म संरचना और गुण (साथ ही उनके मिश्रण, मिश्र धातु, एकत्रीकरण की स्थिति, क्रिस्टलीय संशोधन, आदि) इस तथ्य की ओर ले जाते हैं कि मैक्रोस्कोपिक स्तर पर वे बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत काफी अलग व्यवहार कर सकते हैं। (विशेष रूप से, इसे अलग-अलग डिग्री तक कमजोर करना या बढ़ाना)।

इस संबंध में, पदार्थ (और सामान्य रूप से मीडिया) उनके चुंबकीय गुणों के संबंध में निम्नलिखित मुख्य समूहों में विभाजित हैं:

• एंटीफेरोमैग्नेट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें परमाणुओं या आयनों के चुंबकीय क्षणों का एंटीफेरोमैग्नेटिक क्रम स्थापित होता है: पदार्थों के चुंबकीय क्षण विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं और ताकत में बराबर होते हैं।
• Diamagnets वे पदार्थ होते हैं जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के विरुद्ध चुम्बकित होते हैं।
• पैरामैग्नेट ऐसे पदार्थ होते हैं जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में चुम्बकित होते हैं।
• फेरोमैग्नेट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान (क्यूरी पॉइंट) से नीचे, चुंबकीय क्षणों का एक लंबी दूरी का फेरोमैग्नेटिक क्रम स्थापित होता है।
• फेरिमैग्नेट - वे पदार्थ जिनमें पदार्थ के चुंबकीय क्षण विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं और शक्ति में समान नहीं होते हैं।
• पदार्थों के उपरोक्त समूहों में मुख्य रूप से साधारण ठोस या (कुछ के लिए) तरल पदार्थ, साथ ही गैसें शामिल हैं। सुपरकंडक्टर्स और प्लाज्मा के चुंबकीय क्षेत्र के साथ बातचीत काफी भिन्न होती है।

टोकी फौकॉल्ट

फौकॉल्ट धाराएं (एड़ी धाराएं) - एक विशाल कंडक्टर में बंद विद्युत धाराएं चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन से उत्पन्न होती हैं जो इसे भेदती हैं। वे चुंबकीय क्षेत्र के समय में परिवर्तन के कारण, या चुंबकीय क्षेत्र में शरीर की गति के परिणामस्वरूप, चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन के परिणामस्वरूप एक प्रवाहकीय निकाय में बनने वाली प्रेरण धाराएं हैं। शरीर या उसका कोई अंग। लेन्ज़ के नियम के अनुसार, फौकॉल्ट धाराओं के चुंबकीय क्षेत्र को निर्देशित किया जाता है ताकि इन धाराओं को प्रेरित करने वाले चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन का विरोध किया जा सके।

चुंबकीय क्षेत्र के बारे में विचारों के विकास का इतिहास

यद्यपि चुम्बक और चुम्बकत्व को बहुत पहले जाना जाता था, चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन 1269 में शुरू हुआ, जब फ्रांसीसी वैज्ञानिक पीटर पेरेग्रीन (मैरिकोर्ट के शूरवीर पियरे) ने स्टील की सुइयों का उपयोग करके एक गोलाकार चुंबक की सतह पर चुंबकीय क्षेत्र का उल्लेख किया और निर्धारित किया कि परिणामी चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं दो बिंदुओं पर प्रतिच्छेद करती हैं, जिसे उन्होंने पृथ्वी के ध्रुवों के अनुरूप "ध्रुव" कहा। लगभग तीन शताब्दियों के बाद, विलियम गिल्बर्ट कोलचेस्टर ने पीटर पेरेग्रिनस के काम का इस्तेमाल किया और पहली बार निश्चित रूप से कहा कि पृथ्वी स्वयं एक चुंबक थी। 1600 में प्रकाशित, गिल्बर्ट का काम डी मैग्नेटेएक विज्ञान के रूप में चुंबकत्व की नींव रखी।

लगातार तीन खोजों ने इस "चुंबकत्व के आधार" को चुनौती दी है। सबसे पहले, 1819 में, हैंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने पाया कि एक विद्युत प्रवाह अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। फिर, 1820 में, आंद्रे-मैरी एम्पीयर ने दिखाया कि एक ही दिशा में करंट ले जाने वाले समानांतर तार एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। अंत में, जीन-बैप्टिस्ट बायोट और फेलिक्स सावार्ड ने 1820 में बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून नामक एक कानून की खोज की, जिसने किसी भी जीवित तार के आसपास चुंबकीय क्षेत्र की सही भविष्यवाणी की।

इन प्रयोगों का विस्तार करते हुए, एम्पीयर ने 1825 में चुंबकत्व का अपना सफल मॉडल प्रकाशित किया। इसमें, उन्होंने चुम्बकों में विद्युत धारा की तुल्यता दिखाई, और पॉइसन मॉडल में चुंबकीय आवेशों के द्विध्रुवों के बजाय, उन्होंने इस विचार का प्रस्ताव रखा कि चुंबकत्व लगातार बहने वाले वर्तमान छोरों से जुड़ा है। इस विचार ने समझाया कि चुंबकीय चार्ज को अलग क्यों नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, एम्पीयर ने अपने नाम के कानून को घटाया, जो बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून की तरह, प्रत्यक्ष वर्तमान द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र का सही वर्णन करता है, और चुंबकीय क्षेत्र परिसंचरण प्रमेय भी पेश किया गया था। इसके अलावा इस काम में, एम्पीयर ने बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंधों का वर्णन करने के लिए "इलेक्ट्रोडायनामिक्स" शब्द गढ़ा।

हालांकि एम्पीयर के नियम में निहित एक गतिमान विद्युत आवेश की चुंबकीय क्षेत्र की ताकत स्पष्ट रूप से नहीं बताई गई थी, 1892 में हेंड्रिक लोरेंत्ज़ ने इसे मैक्सवेल के समीकरणों से प्राप्त किया था। उसी समय, इलेक्ट्रोडायनामिक्स का शास्त्रीय सिद्धांत मूल रूप से पूरा हो गया था।

बीसवीं शताब्दी ने इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर विचारों का विस्तार किया, सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत के उद्भव के लिए धन्यवाद। अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1905 में अपने पेपर में, जहां उनके सापेक्षता के सिद्धांत की पुष्टि की गई थी, ने दिखाया कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक ही घटना का हिस्सा हैं, जिन्हें संदर्भ के विभिन्न फ्रेम में माना जाता है। (चलते चुंबक और कंडक्टर समस्या देखें - सोचा प्रयोग जिसने अंततः आइंस्टीन को विशेष सापेक्षता विकसित करने में मदद की)। अंत में, क्वांटम यांत्रिकी को इलेक्ट्रोडायनामिक्स के साथ जोड़कर क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (QED) बनाया गया।

यह सभी देखें

• चुंबकीय फिल्म विज़ुअलाइज़र

टिप्पणियाँ

1. टीएसबी। 1973, "सोवियत विश्वकोश"।
2. विशेष मामलों में, एक विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी एक चुंबकीय क्षेत्र मौजूद हो सकता है, लेकिन आम तौर पर बोलते हुए, एक चुंबकीय क्षेत्र एक विद्युत क्षेत्र के साथ गहराई से जुड़ा हुआ है, दोनों गतिशील रूप से (विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों को वैकल्पिक रूप से एक दूसरे की पारस्परिक पीढ़ी) और में यह अर्थ है कि, संदर्भ के एक नए फ्रेम में संक्रमण पर, चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र एक दूसरे के माध्यम से व्यक्त किए जाते हैं, अर्थात, आम तौर पर बोलते हुए, उन्हें बिना शर्त अलग नहीं किया जा सकता है।
3. यावोर्स्की बी.एम., डेटलाफ ए.ए.भौतिकी की हैंडबुक: दूसरा संस्करण, संशोधित। - एम।: विज्ञान, भौतिक और गणितीय साहित्य का मुख्य संस्करण, 1985, - 512 पी।
4. SI में चुंबकीय प्रेरण को teslas (T) में, cgs प्रणाली में गॉस में मापा जाता है।
5. इकाइयों की सीजीएस प्रणाली में बिल्कुल मेल खाता है, एसआई में वे एक निरंतर गुणांक से भिन्न होते हैं, जो निश्चित रूप से, उनकी व्यावहारिक भौतिक पहचान के तथ्य को नहीं बदलता है।
6. यहां सबसे महत्वपूर्ण और सतही अंतर यह है कि एक गतिमान कण (या चुंबकीय द्विध्रुव पर) पर कार्य करने वाले बल की गणना के रूप में की जाती है न कि के रूप में। माप का कोई अन्य शारीरिक रूप से सही और सार्थक तरीका भी इसे मापना संभव बना देगा, हालांकि कभी-कभी यह औपचारिक गणना के लिए अधिक सुविधाजनक हो जाता है - वास्तव में, इस सहायक मात्रा को पेश करने का क्या मतलब है (अन्यथा हम करेंगे इसके बिना, केवल का उपयोग करके
7. हालांकि, यह अच्छी तरह से समझा जाना चाहिए कि इस "पदार्थ" के कई मौलिक गुण सामान्य प्रकार के "पदार्थ" के गुणों से मौलिक रूप से भिन्न हैं, जिन्हें "पदार्थ" शब्द द्वारा निर्दिष्ट किया जा सकता है।
8. एम्पीयर की प्रमेय देखें।
9. एक समांगी क्षेत्र के लिए, यह व्यंजक शून्य बल देता है, क्योंकि सभी अवकलज शून्य के बराबर होते हैं बीनिर्देशांक द्वारा।
10. सिवुखिन डी.वी.भौतिकी का सामान्य पाठ्यक्रम। - ईडी। चौथा, रूढ़िवादी। - एम।: फ़िज़मैटलिट; MIPT पब्लिशिंग हाउस, 2004. - खंड III। बिजली। - 656 पी। - आईएसबीएन 5-9221-0227-3; आईएसबीएन 5-89155-086-5।

एक चुंबकीय क्षेत्रयह वह मामला है जो विद्युत प्रवाह के स्रोतों के साथ-साथ स्थायी चुम्बकों के आसपास उत्पन्न होता है। अंतरिक्ष में, चुंबकीय क्षेत्र को उन बलों के संयोजन के रूप में प्रदर्शित किया जाता है जो चुंबकीय निकायों को प्रभावित कर सकते हैं। इस क्रिया को आणविक स्तर पर ड्राइविंग डिस्चार्ज की उपस्थिति से समझाया गया है।

चुंबकीय क्षेत्र केवल विद्युत आवेशों के चारों ओर बनता है जो गति में हैं। यही कारण है कि चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र अभिन्न हैं और एक साथ बनते हैं विद्युत चुम्बकीय. चुंबकीय क्षेत्र के घटक आपस में जुड़े हुए हैं और एक दूसरे पर कार्य करते हैं, उनके गुणों को बदलते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र गुण:
1. विद्युत प्रवाह के ड्राइविंग चार्ज के प्रभाव में चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।
2. इसके किसी भी बिंदु पर, चुंबकीय क्षेत्र को भौतिक मात्रा के एक वेक्टर द्वारा दर्शाया जाता है जिसे कहा जाता है चुंबकीय प्रेरण, जो चुंबकीय क्षेत्र की बल विशेषता है।
3. चुंबकीय क्षेत्र केवल चुम्बक, प्रवाहकीय चालक और गतिमान आवेशों को प्रभावित कर सकता है।
4. चुंबकीय क्षेत्र स्थिर और परिवर्तनशील प्रकार का हो सकता है
5. चुंबकीय क्षेत्र को केवल विशेष उपकरणों द्वारा मापा जाता है और इसे मानव इंद्रियों द्वारा नहीं देखा जा सकता है।
6. चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रोडायनामिक है, क्योंकि यह केवल आवेशित कणों की गति के दौरान उत्पन्न होता है और केवल उन आवेशों को प्रभावित करता है जो गति में हैं।
7. आवेशित कण एक लंबवत प्रक्षेपवक्र के साथ चलते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र का आकार चुंबकीय क्षेत्र के परिवर्तन की दर पर निर्भर करता है। तदनुसार, चुंबकीय क्षेत्र दो प्रकार के होते हैं: गतिशील चुंबकीय क्षेत्रऔर गुरुत्वाकर्षण चुंबकीय क्षेत्र. गुरुत्वाकर्षण चुंबकीय क्षेत्रकेवल प्राथमिक कणों के पास उत्पन्न होता है और इन कणों की संरचनात्मक विशेषताओं के आधार पर बनता है।

चुंबकीय पलतब होता है जब एक चुंबकीय क्षेत्र एक प्रवाहकीय फ्रेम पर कार्य करता है। दूसरे शब्दों में, चुंबकीय क्षण एक वेक्टर है जो उस रेखा पर स्थित होता है जो फ्रेम के लंबवत चलती है।

चुंबकीय क्षेत्र को रेखांकन द्वारा दर्शाया जा सकता हैबल की चुंबकीय रेखाओं का उपयोग करना। ये रेखाएँ इस प्रकार खींची जाती हैं कि क्षेत्र बलों की दिशा क्षेत्र रेखा की दिशा के साथ ही मेल खाती है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं एक ही समय में निरंतर और बंद होती हैं।

चुंबकीय सुई का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र की दिशा निर्धारित की जाती है। बल की रेखाएं चुंबक की ध्रुवता को भी निर्धारित करती हैं, बल की रेखाओं के बाहर निकलने वाला अंत उत्तरी ध्रुव होता है, और इन रेखाओं के प्रवेश द्वार के साथ अंत दक्षिणी ध्रुव होता है।

साधारण लोहे के बुरादे और कागज के टुकड़े का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र का नेत्रहीन आकलन करना बहुत सुविधाजनक है।
यदि हम एक स्थायी चुंबक पर कागज की एक शीट रखते हैं, और ऊपर चूरा छिड़कते हैं, तो लोहे के कण चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं के अनुसार पंक्तिबद्ध होंगे।

कंडक्टर के लिए बल की रेखाओं की दिशा प्रसिद्ध द्वारा आसानी से निर्धारित की जाती है गिलेट नियमया दाहिने हाथ का नियम. यदि हम कंडक्टर को अपने हाथ से पकड़ लें ताकि अंगूठा धारा की दिशा में (माइनस से प्लस तक) दिखे, तो शेष 4 उंगलियां हमें चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा दिखाएंगी।

और लोरेंत्ज़ बल की दिशा - वह बल जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कण या चालक पर धारा के अनुसार कार्य करता है बाएं हाथ का नियम.
यदि हम बाएं हाथ को चुंबकीय क्षेत्र में इस प्रकार रखें कि चालक में धारा की दिशा में 4 अंगुलियां दिखें, और बल की रेखाएं हथेली में प्रवेश करें, तो अंगूठा लोरेंत्ज़ बल की दिशा को इंगित करेगा, जिस पर कार्य करने वाला बल कंडक्टर को चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया है।

यह इसके बारे में। टिप्पणियों में कोई भी प्रश्न पूछना सुनिश्चित करें।

विषय: चुंबकीय क्षेत्र

द्वारा तैयार: बैगराशेव डी.एम.

द्वारा चेक किया गया: गबदुल्लीना ए.टी.

एक चुंबकीय क्षेत्र

यदि दो समान्तर चालक किसी धारा स्रोत से इस प्रकार जुड़े हों कि उनमें से विद्युत धारा प्रवाहित हो, तो उनमें धारा की दिशा के आधार पर, चालक या तो प्रतिकर्षित करते हैं या आकर्षित करते हैं।

इस घटना की व्याख्या एक विशेष प्रकार के पदार्थ के संवाहकों के आसपास उपस्थिति के दृष्टिकोण से संभव है - एक चुंबकीय क्षेत्र।

वे बल जिनके साथ धारावाही चालक परस्पर क्रिया करते हैं, कहलाते हैं चुंबकीय.

एक चुंबकीय क्षेत्र- यह एक विशेष प्रकार का पदार्थ है, जिसकी एक विशिष्ट विशेषता गतिमान विद्युत आवेश पर क्रिया है, धारा के साथ कंडक्टर, चुंबकीय क्षण वाले पिंड, आवेश वेग वेक्टर के आधार पर बल के साथ, वर्तमान शक्ति की दिशा में कंडक्टर और शरीर के चुंबकीय क्षण की दिशा में।

चुंबकत्व का इतिहास प्राचीन काल में, एशिया माइनर की प्राचीन सभ्यताओं तक जाता है। मैग्नेशिया में एशिया माइनर के क्षेत्र में, एक चट्टान मिली थी, जिसके नमूने एक दूसरे के प्रति आकर्षित थे। क्षेत्र के नाम के अनुसार, ऐसे नमूनों को "चुंबक" कहा जाने लगा। छड़ या घोड़े की नाल के रूप में किसी भी चुंबक के दो सिरे होते हैं, जिन्हें ध्रुव कहा जाता है; यह इस स्थान पर है कि इसके चुंबकीय गुण सबसे अधिक स्पष्ट हैं। यदि आप एक तार पर एक चुंबक लटकाते हैं, तो एक ध्रुव हमेशा उत्तर की ओर इशारा करेगा। कम्पास इसी सिद्धांत पर आधारित है। एक स्वतंत्र रूप से लटके चुंबक के उत्तर-मुखी ध्रुव को चुंबक का उत्तरी ध्रुव (N) कहा जाता है। विपरीत ध्रुव को दक्षिणी ध्रुव (S) कहा जाता है।

चुंबकीय ध्रुव एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं: जैसे ध्रुव पीछे हटते हैं, और विपरीत ध्रुव आकर्षित होते हैं। इसी तरह, एक विद्युत आवेश के चारों ओर एक विद्युत क्षेत्र की अवधारणा एक चुंबक के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र की अवधारणा का परिचय देती है।

1820 में, ओर्स्टेड (1777-1851) ने पाया कि एक विद्युत कंडक्टर के बगल में स्थित एक चुंबकीय सुई तब विचलित हो जाती है जब कंडक्टर से करंट प्रवाहित होता है, यानी करंट ले जाने वाले कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है। यदि हम करंट के साथ एक फ्रेम लेते हैं, तो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र फ्रेम के चुंबकीय क्षेत्र के साथ बातचीत करता है और उस पर एक उन्मुख प्रभाव पड़ता है, अर्थात, फ्रेम की एक स्थिति होती है जिस पर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का अधिकतम घूर्णन प्रभाव होता है। यह, और एक स्थिति होती है जब टोक़ बल शून्य होता है।

किसी भी बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र को वेक्टर बी द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जिसे कहा जाता है चुंबकीय प्रेरण वेक्टरया चुंबकीय प्रेरणबिंदु पर।

चुंबकीय प्रेरण बी एक वेक्टर भौतिक मात्रा है, जो एक बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की एक बल विशेषता है। यह लूप और उसके क्षेत्र में वर्तमान ताकत के उत्पाद के लिए एक समान क्षेत्र में रखे गए वर्तमान के साथ लूप पर अभिनय करने वाले बलों के अधिकतम यांत्रिक क्षण के अनुपात के बराबर है:

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बी की दिशा को फ्रेम के सकारात्मक सामान्य की दिशा के रूप में लिया जाता है, जो कि सही पेंच के नियम से फ्रेम में करंट से संबंधित होता है, जिसमें यांत्रिक क्षण शून्य के बराबर होता है।

जैसे विद्युत क्षेत्र की ताकत की रेखाओं को दर्शाया जाता है, वैसे ही चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की रेखाओं को दर्शाया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र की प्रेरण रेखा एक काल्पनिक रेखा है, जिसकी स्पर्श रेखा बिंदु पर B की दिशा से मेल खाती है।

किसी दिए गए बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशाओं को उस दिशा के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है जो इंगित करती है

उस बिंदु पर रखी गई कम्पास सुई का उत्तरी ध्रुव। ऐसा माना जाता है कि चुंबकीय क्षेत्र की प्रेरण रेखाएं उत्तरी ध्रुव से दक्षिण की ओर निर्देशित होती हैं।

एक सीधे कंडक्टर के माध्यम से बहने वाले विद्युत प्रवाह द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण की रेखाओं की दिशा एक गिलेट या दाएं पेंच के नियम द्वारा निर्धारित की जाती है। स्क्रू हेड के घूमने की दिशा को चुंबकीय प्रेरण की रेखाओं की दिशा के रूप में लिया जाता है, जो विद्युत प्रवाह (चित्र। 59) की दिशा में इसके अनुवाद की गति को सुनिश्चित करेगा।

जहां एन 01 = 4 अनुकरणीय 10 -7 वी एस / (ए एम)। - चुंबकीय स्थिरांक, आर - दूरी, मैं - कंडक्टर में वर्तमान ताकत।

इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र रेखाओं के विपरीत, जो एक सकारात्मक चार्ज से शुरू होती हैं और एक नकारात्मक पर समाप्त होती हैं, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं हमेशा बंद रहती हैं। विद्युत आवेश के समान कोई चुंबकीय आवेश नहीं पाया गया।

एक टेस्ला (1 टी) को प्रेरण की एक इकाई के रूप में लिया जाता है - इस तरह के एक समान चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण जिसमें 1 एनएम का अधिकतम टोक़ 1 मीटर 2 के क्षेत्र के साथ एक फ्रेम पर कार्य करता है, जिसके माध्यम से एक धारा 1 ए बहती है।

एक चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण एक चुंबकीय क्षेत्र में वर्तमान-वाहक कंडक्टर पर कार्य करने वाले बल द्वारा भी निर्धारित किया जा सकता है।

एक चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए करंट वाले कंडक्टर को एम्पीयर बल के अधीन किया जाता है, जिसका मूल्य निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है:

जहां मैं कंडक्टर में वर्तमान ताकत है, एलकंडक्टर की लंबाई, बी चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का मापांक है, और वेक्टर और वर्तमान की दिशा के बीच का कोण है।

एम्पीयर बल की दिशा बाएं हाथ के नियम से निर्धारित की जा सकती है: बाएं हाथ की हथेली को इस तरह रखा जाता है कि चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं हथेली में प्रवेश करती हैं, कंडक्टर में करंट की दिशा में चार उंगलियां रखी जाती हैं, तब मुड़ा हुआ अंगूठा एम्पीयर बल की दिशा को दर्शाता है।

यह मानते हुए कि I = q 0 nSv और इस व्यंजक को (3.21) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं F = q 0 nSh/B sin ए. कंडक्टर के दिए गए आयतन में कणों (N) की संख्या N = nSl है, तो F = q 0 NvB sin ए.

आइए हम चुंबकीय क्षेत्र की ओर से चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान एक अलग आवेशित कण पर लगने वाले बल का निर्धारण करें:

इस बल को लोरेंत्ज़ बल (1853-1928) कहा जाता है। लोरेंत्ज़ बल की दिशा बाएं हाथ के नियम द्वारा निर्धारित की जा सकती है: बाएं हाथ की हथेली को इस तरह रखा जाता है कि चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं हथेली में प्रवेश करती हैं, चार उंगलियां सकारात्मक चार्ज की गति की दिशा दिखाती हैं, अंगूठा लोरेंत्ज़ बल की दिशा दिखाएगा।

दो समानांतर कंडक्टरों के बीच परस्पर क्रिया का बल, जिसके माध्यम से धाराएँ I 1 और I 2 प्रवाहित होती हैं, के बराबर है:

कहाँ पे एलकंडक्टर का वह भाग जो चुंबकीय क्षेत्र में होता है। यदि धाराएँ एक ही दिशा में हैं, तो कंडक्टर आकर्षित होते हैं (चित्र 60), यदि विपरीत दिशा में, तो वे पीछे हट जाते हैं। प्रत्येक चालक पर कार्य करने वाले बल परिमाण में बराबर, दिशा में विपरीत होते हैं। फॉर्मूला (3.22) वर्तमान ताकत 1 एम्पीयर (1 ए) की इकाई निर्धारित करने के लिए मुख्य है।

किसी पदार्थ के चुंबकीय गुणों को एक अदिश भौतिक मात्रा - चुंबकीय पारगम्यता की विशेषता होती है, यह दर्शाता है कि किसी पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण बी कितनी बार क्षेत्र को पूरी तरह से भरता है, चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण बी 0 से पूर्ण मूल्य में भिन्न होता है। खालीपन:

सभी पदार्थों को उनके चुंबकीय गुणों के अनुसार विभाजित किया जाता है प्रतिचुंबकीय, अनुचुंबकीयऔर लौह-चुंबकीय.

पदार्थों के चुंबकीय गुणों की प्रकृति पर विचार करें।

पदार्थ के परमाणुओं के कोश में इलेक्ट्रॉन विभिन्न कक्षाओं में गति करते हैं। सादगी के लिए, हम इन कक्षाओं को गोलाकार मानते हैं, और परमाणु नाभिक के चारों ओर घूमने वाले प्रत्येक इलेक्ट्रॉन को एक गोलाकार विद्युत प्रवाह माना जा सकता है। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन, एक वृत्ताकार धारा की तरह, एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जिसे हम कक्षीय कहेंगे। इसके अलावा, एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन का अपना चुंबकीय क्षेत्र होता है, जिसे स्पिन क्षेत्र कहा जाता है।

यदि, इंडक्शन बी 0 के साथ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो पदार्थ के अंदर इंडक्शन बी बनाया जाता है< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (एन< 1).

पर प्रति-चुंबकीयबाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में सामग्री में, इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षेत्र की भरपाई की जाती है, और जब उन्हें एक चुंबकीय क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो परमाणु के चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण बाहरी क्षेत्र के खिलाफ निर्देशित हो जाता है। हीरे को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र से बाहर धकेल दिया जाता है।

पर अनुचुंबकीयसामग्री, परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय प्रेरण की पूरी तरह से क्षतिपूर्ति नहीं होती है, और परमाणु समग्र रूप से एक छोटे स्थायी चुंबक की तरह हो जाता है। आमतौर पर पदार्थ में ये सभी छोटे चुम्बक मनमाने ढंग से उन्मुख होते हैं, और उनके सभी क्षेत्रों का कुल चुंबकीय प्रेरण शून्य के बराबर होता है। यदि आप किसी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में एक अनुचुम्बक रखते हैं, तो सभी छोटे चुम्बक-परमाणु बाहरी चुंबकीय क्षेत्र जैसे कम्पास की सुइयों में घूमेंगे और पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र बढ़ जाता है ( एन >= 1).

लौह-चुंबकीयऐसी सामग्रियां हैं जो हैं एन"1। तथाकथित डोमेन, सहज चुंबकीयकरण के मैक्रोस्कोपिक क्षेत्र, फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों में बनाए जाते हैं।

विभिन्न क्षेत्रों में, चुंबकीय क्षेत्रों के प्रेरण की अलग-अलग दिशाएँ होती हैं (चित्र 61) और एक बड़े क्रिस्टल में

आपस में एक दूसरे की भरपाई करते हैं। जब एक फेरोमैग्नेटिक नमूना बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो अलग-अलग डोमेन की सीमाओं को स्थानांतरित कर दिया जाता है ताकि बाहरी क्षेत्र के साथ उन्मुख डोमेन की मात्रा बढ़ जाए।

बाहरी क्षेत्र बी 0 के प्रेरण में वृद्धि के साथ, चुंबकीय पदार्थ का चुंबकीय प्रेरण बढ़ जाता है। बी 0 के कुछ मूल्यों के लिए, प्रेरण इसकी तेज वृद्धि को रोकता है। इस घटना को चुंबकीय संतृप्ति कहा जाता है।

फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों की एक विशिष्ट विशेषता हिस्टैरिसीस की घटना है, जिसमें बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के शामिल होने पर सामग्री में शामिल होने की अस्पष्ट निर्भरता होती है क्योंकि यह बदलता है।

चुंबकीय हिस्टैरिसीस लूप एक बंद वक्र (cdc`d`c) है, जो बाहरी क्षेत्र के प्रेरण के आयाम पर सामग्री में प्रेरण की निर्भरता को बाद में आवधिक रूप से धीमी गति से परिवर्तन के साथ व्यक्त करता है (चित्र। 62)।

हिस्टैरिसीस लूप को निम्नलिखित मानों B s , B r , B c की विशेषता है। बी एस - बी 0 एस पर सामग्री के शामिल होने का अधिकतम मूल्य; बी आर - अवशिष्ट प्रेरण, सामग्री में प्रेरण के मूल्य के बराबर जब बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण बी 0 से शून्य हो जाता है; -बी सी और बी सी - जबरदस्ती बल - सामग्री में प्रेरण को अवशिष्ट से शून्य में बदलने के लिए आवश्यक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के बराबर मूल्य।

प्रत्येक फेरोमैग्नेट के लिए, एक ऐसा तापमान होता है (क्यूरी पॉइंट (जे. क्यूरी, 1859-1906), जिसके ऊपर फेरोमैग्नेट अपने फेरोमैग्नेटिक गुणों को खो देता है।

चुंबकित लौहचुंबक को विचुंबकीय अवस्था में लाने के दो तरीके हैं: क) क्यूरी बिंदु से ऊपर की गर्मी और ठंडा; बी) धीरे-धीरे घटते आयाम के साथ एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र के साथ सामग्री को चुंबकित करें।

कम अवशिष्ट प्रेरण और जबरदस्ती बल वाले फेरोमैग्नेट्स को नरम चुंबकीय कहा जाता है। वे उन उपकरणों में अनुप्रयोग पाते हैं जहां एक फेरोमैग्नेट को बार-बार पुनर्चुंबकित करना पड़ता है (ट्रांसफॉर्मर, जनरेटर, आदि के कोर)।

चुंबकीय रूप से कठोर फेरोमैग्नेट, जिनमें एक बड़ा बल बल होता है, का उपयोग स्थायी चुम्बकों के निर्माण के लिए किया जाता है।

जिस प्रकार विरामावस्था में एक विद्युत आवेश विद्युत क्षेत्र के माध्यम से दूसरे आवेश पर कार्य करता है, उसी प्रकार एक विद्युत धारा दूसरी धारा पर कार्य करती है चुंबकीय क्षेत्र. स्थायी चुम्बकों पर चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया किसी पदार्थ के परमाणुओं में गतिमान आवेशों और सूक्ष्म वृत्ताकार धाराओं के निर्माण पर उसकी क्रिया तक कम हो जाती है।

का सिद्धांत विद्युतदो मान्यताओं के आधार पर:

• चुंबकीय क्षेत्र गतिमान आवेशों और धाराओं पर कार्य करता है;
• धाराओं और गतिमान आवेशों के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।

चुम्बकों की परस्पर क्रिया

स्थायी चुंबक(या चुंबकीय सुई) पृथ्वी के चुंबकीय मेरिडियन के साथ उन्मुख है। उत्तर की ओर इशारा करते हुए अंत को कहा जाता है उत्तरी ध्रुव(एन) और विपरीत छोर है दक्षिणी ध्रुव(एस)। दो चुम्बकों को एक-दूसरे के पास पहुँचाने पर, हम देखते हैं कि उनके समान ध्रुव प्रतिकर्षित करते हैं, और विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं ( चावल। एक ).

यदि हम स्थायी चुम्बक को दो भागों में काटकर ध्रुवों को अलग कर दें, तो हम पाएंगे कि उनमें से प्रत्येक में भी होगा दो ध्रुव, यानी एक स्थायी चुंबक होगा ( चावल। 2 ) दोनों ध्रुव - उत्तर और दक्षिण - एक दूसरे से अविभाज्य, समान हैं।

पृथ्वी या स्थायी चुम्बकों द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र को विद्युत क्षेत्र की तरह, बल की चुंबकीय रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है। किसी भी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का चित्र उसके ऊपर कागज की एक शीट रखकर प्राप्त किया जा सकता है, जिस पर एक समान परत में लोहे का बुरादा डाला जाता है। चुंबकीय क्षेत्र में प्रवेश करते हुए, चूरा चुम्बकित होता है - उनमें से प्रत्येक में उत्तर और दक्षिण ध्रुव होते हैं। विपरीत ध्रुव एक दूसरे के पास जाते हैं, लेकिन कागज पर चूरा के घर्षण से इसे रोका जाता है। यदि आप अपनी उंगली से कागज को टैप करते हैं, तो घर्षण कम हो जाएगा और बुरादा एक दूसरे की ओर आकर्षित होगा, जिससे चेन बनती है जो चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं का प्रतिनिधित्व करती है।

पर चावल। 3 चूरा के प्रत्यक्ष चुंबक के क्षेत्र में स्थान और चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा को इंगित करने वाले छोटे चुंबकीय तीरों को दर्शाता है। इस दिशा के लिए चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव की दिशा ली जाती है।

ओर्स्टेड का अनुभव। चुंबकीय क्षेत्र वर्तमान

XIX सदी की शुरुआत में। डेनिश वैज्ञानिक एस्टडकी खोज करके एक महत्वपूर्ण खोज की स्थायी चुम्बकों पर विद्युत धारा की क्रिया . उसने चुंबकीय सुई के पास एक लंबा तार लगा दिया। जब तार से करंट प्रवाहित किया गया, तो तीर मुड़ गया, इसके लंबवत होने की कोशिश कर रहा था ( चावल। 4 ) इसे कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति से समझाया जा सकता है।

करंट के साथ एक डायरेक्ट कंडक्टर द्वारा बनाए गए क्षेत्र के बल की चुंबकीय रेखाएं एक समतल में स्थित संकेंद्रित वृत्त होती हैं, जिसके केंद्र उस बिंदु पर होते हैं जिससे करंट गुजरता है ( चावल। 5 ) लाइनों की दिशा सही पेंच नियम द्वारा निर्धारित की जाती है:

यदि पेंच को क्षेत्र रेखाओं की दिशा में घुमाया जाता है, तो यह चालक में धारा की दिशा में गति करेगा .

चुंबकीय क्षेत्र की बल विशेषता है चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बी . प्रत्येक बिंदु पर, इसे स्पर्शरेखा से क्षेत्र रेखा की ओर निर्देशित किया जाता है। विद्युत क्षेत्र रेखाएँ धनात्मक आवेशों से शुरू होती हैं और ऋणात्मक आवेशों पर समाप्त होती हैं, और इस क्षेत्र में आवेश पर कार्य करने वाला बल इसके प्रत्येक बिंदु पर स्पर्शरेखा की ओर निर्देशित होता है। विद्युत क्षेत्र के विपरीत, चुंबकीय क्षेत्र की रेखाएं बंद होती हैं, जो प्रकृति में "चुंबकीय आवेशों" की अनुपस्थिति के कारण होती हैं।

वर्तमान का चुंबकीय क्षेत्र मूल रूप से स्थायी चुंबक द्वारा बनाए गए क्षेत्र से अलग नहीं है। इस अर्थ में, एक फ्लैट चुंबक का एक एनालॉग एक लंबा सोलनॉइड है - तार का एक तार, जिसकी लंबाई इसके व्यास से बहुत अधिक है। उनके द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं का आरेख, में दर्शाया गया है चावल। 6 , एक फ्लैट चुंबक के समान ( चावल। 3 ) मंडल सोलनॉइड वाइंडिंग बनाने वाले तार के वर्गों को इंगित करते हैं। पर्यवेक्षक से तार के माध्यम से बहने वाली धाराओं को क्रॉस द्वारा इंगित किया जाता है, और विपरीत दिशा में धाराएं - पर्यवेक्षक की ओर - बिंदुओं द्वारा इंगित की जाती हैं। चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के लिए समान पदनाम स्वीकार किए जाते हैं जब वे आरेखण के तल के लंबवत होते हैं ( चावल। 7 ए, बी)।

सोलनॉइड वाइंडिंग में करंट की दिशा और उसके अंदर चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं की दिशा भी राइट स्क्रू नियम से संबंधित होती है, जो इस मामले में निम्नानुसार तैयार की जाती है:

यदि आप परिनालिका की धुरी के अनुदिश देखते हैं, तो दक्षिणावर्त दिशा में बहने वाली धारा उसमें एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है, जिसकी दिशा दाहिने पेंच की गति की दिशा से मेल खाती है ( चावल। आठ )

इस नियम के आधार पर, यह पता लगाना आसान है कि परिनालिका में दिखाया गया है चावल। 6 , उसका दाहिना सिरा उत्तरी ध्रुव है, और उसका बायाँ सिरा दक्षिणी ध्रुव है।

सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र सजातीय है - चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का एक स्थिर मूल्य होता है (बी = स्थिरांक)। इस संबंध में, परिनालिका एक सपाट संधारित्र के समान है, जिसके अंदर एक समान विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है।

धारा के साथ एक कंडक्टर पर चुंबकीय क्षेत्र में अभिनय करने वाला बल

यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था कि एक चुंबकीय क्षेत्र में एक वर्तमान-वाहक कंडक्टर पर एक बल कार्य करता है। एक समान क्षेत्र में, लंबाई l का एक सीधा कंडक्टर, जिसके माध्यम से I प्रवाहित होता है, जो क्षेत्र वेक्टर B के लंबवत स्थित होता है, बल का अनुभव करता है: एफ = मैं एल बी .

बल की दिशा निर्धारित होती है बाएं हाथ का नियम:

यदि बायें हाथ की चार फैली हुई अंगुलियों को चालक में धारा की दिशा में रखा जाता है, और हथेली सदिश B के लंबवत होती है, तो मुड़ा हुआ अंगूठा चालक पर लगने वाले बल की दिशा को इंगित करेगा। (चावल। नौ ).

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक चुंबकीय क्षेत्र में वर्तमान के साथ एक कंडक्टर पर अभिनय करने वाला बल एक विद्युत बल की तरह, बल की रेखाओं के लिए स्पर्शरेखा रूप से निर्देशित नहीं होता है, बल्कि उनके लंबवत होता है। बल की रेखाओं के साथ स्थित एक कंडक्टर चुंबकीय बल से प्रभावित नहीं होता है।

समीकरण एफ = आईएलबीचुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की मात्रात्मक विशेषता देने की अनुमति देता है।

रवैया कंडक्टर के गुणों पर निर्भर नहीं करता है और स्वयं चुंबकीय क्षेत्र की विशेषता है।

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बी का मॉड्यूल संख्यात्मक रूप से इसके लंबवत स्थित इकाई लंबाई के कंडक्टर पर अभिनय करने वाले बल के बराबर है, जिसके माध्यम से एक एम्पीयर की धारा प्रवाहित होती है।

एसआई प्रणाली में, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की इकाई टेस्ला (टी) है:

एक चुंबकीय क्षेत्र। टेबल्स, आरेख, सूत्र

(चुंबक की बातचीत, ओर्स्टेड प्रयोग, चुंबकीय प्रेरण वेक्टर, वेक्टर दिशा, सुपरपोजिशन सिद्धांत। चुंबकीय क्षेत्र का ग्राफिक प्रतिनिधित्व, चुंबकीय प्रेरण रेखाएं। चुंबकीय प्रवाह, क्षेत्र की ऊर्जा विशेषता। चुंबकीय बल, एम्पीयर बल, लोरेंत्ज़ बल। आवेशित कणों की गति एक चुंबकीय क्षेत्र में। पदार्थ के चुंबकीय गुण, एम्पीयर की परिकल्पना)

शब्द "चुंबकीय क्षेत्र" का अर्थ आमतौर पर एक निश्चित ऊर्जा स्थान होता है जिसमें चुंबकीय संपर्क की ताकतें प्रकट होती हैं। प्रभावित करते हैं:

अलग-अलग पदार्थ: फेरिमैग्नेट (धातु - मुख्य रूप से कच्चा लोहा, लोहा और मिश्र धातु) और फेराइट्स का उनका वर्ग, राज्य की परवाह किए बिना;

बिजली के चलती शुल्क।

ऐसे भौतिक पिंड जिनमें इलेक्ट्रॉनों या अन्य कणों का कुल चुंबकीय आघूर्ण होता है, कहलाते हैं स्थायी चुम्बक. उनकी बातचीत को चित्र में दिखाया गया है। शक्ति चुंबकीय रेखाएं.

लोहे के बुरादे की एक समान परत के साथ एक कार्डबोर्ड शीट के पीछे की ओर एक स्थायी चुंबक लाने के बाद उनका गठन किया गया था। तस्वीर उत्तर (एन) और दक्षिण (एस) ध्रुवों के उनके अभिविन्यास के सापेक्ष बल की रेखाओं की दिशा के साथ एक स्पष्ट अंकन दिखाती है: उत्तरी ध्रुव से बाहर निकलना और दक्षिण में प्रवेश द्वार।

चुंबकीय क्षेत्र कैसे बनता है

चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत हैं:

स्थायी चुंबक;

मोबाइल शुल्क;

समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र।

हर किंडरगार्टन बच्चा स्थायी चुम्बकों की क्रिया से परिचित है। आखिरकार, उसे पहले से ही रेफ्रिजरेटर पर चित्र-चुंबक को तराशना पड़ा, जो सभी प्रकार के उपहारों के पैकेज से लिया गया था।

गति में विद्युत आवेशों में आमतौर पर चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा की तुलना में बहुत अधिक होती है। यह बल की रेखाओं द्वारा भी इंगित किया जाता है। आइए वर्तमान I के साथ एक रेक्टिलिनियर कंडक्टर के लिए उनके डिजाइन के नियमों का विश्लेषण करें।

बल की चुंबकीय रेखा एक समतल में धारा की गति के लंबवत खींची जाती है ताकि प्रत्येक बिंदु पर चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव पर कार्य करने वाला बल इस रेखा पर स्पर्शरेखा से निर्देशित हो। यह गतिमान आवेश के चारों ओर संकेंद्रित वृत्त बनाता है।

इन बलों की दिशा एक स्क्रू या गिलेट के जाने-माने नियम द्वारा निर्धारित की जाती है जिसमें दाएं हाथ की थ्रेड वाइंडिंग होती है।

गिलेट नियम

गिलेट को वर्तमान वेक्टर के साथ समाक्षीय रूप से रखना और हैंडल को घुमाना आवश्यक है ताकि गिलेट का ट्रांसलेशनल मूवमेंट उसकी दिशा के साथ मेल खाता हो। फिर हैंडल को घुमाकर बल की चुंबकीय रेखाओं का उन्मुखीकरण दिखाया जाएगा।

रिंग कंडक्टर में, हैंडल की घूर्णी गति करंट की दिशा के साथ मेल खाती है, और ट्रांसलेशनल मूवमेंट इंडक्शन के उन्मुखीकरण को इंगित करता है।

चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं हमेशा उत्तरी ध्रुव से बाहर निकलती हैं और दक्षिण में प्रवेश करती हैं। वे चुंबक के अंदर बने रहते हैं और कभी खुले नहीं होते।

चुंबकीय क्षेत्रों की बातचीत के नियम

विभिन्न स्रोतों से चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे में जुड़ जाते हैं, जिससे परिणामी क्षेत्र बनता है।

इस मामले में, विपरीत ध्रुवों (एन - एस) वाले चुंबक एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं, और समान ध्रुवों (एन - एन, एस - एस) के साथ वे पीछे हट जाते हैं। ध्रुवों के बीच परस्पर क्रिया के बल उनके बीच की दूरी पर निर्भर करते हैं। ध्रुवों को जितना निकट स्थानांतरित किया जाता है, उतना ही अधिक बल उत्पन्न होता है।

चुंबकीय क्षेत्र की मुख्य विशेषताएं

इसमे शामिल है:

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर (बी);

चुंबकीय प्रवाह (एफ);

फ्लक्स लिंकेज (Ψ).

क्षेत्र के प्रभाव की तीव्रता या बल का अनुमान मूल्य द्वारा लगाया जाता है चुंबकीय प्रेरण वेक्टर. यह लंबाई "एल" के कंडक्टर के माध्यम से गुजरने वाले वर्तमान "आई" द्वारा बनाए गए बल "एफ" के मूल्य से निर्धारित होता है। बी \u003d एफ / (मैं एल)

एसआई प्रणाली में चुंबकीय प्रेरण की माप की इकाई टेस्ला है (वैज्ञानिक भौतिक विज्ञानी की स्मृति में जिन्होंने इन घटनाओं का अध्ययन किया और गणितीय तरीकों का उपयोग करके उनका वर्णन किया)। रूसी तकनीकी साहित्य में, इसे "टीएल" नामित किया गया है, और अंतरराष्ट्रीय दस्तावेज में प्रतीक "टी" अपनाया गया है।

1 T ऐसे एकसमान चुंबकीय फ्लक्स का प्रेरण है जो 1 न्यूटन प्रति मीटर लंबाई के एक सीधे कंडक्टर की लंबाई के बल के साथ कार्य करता है जो क्षेत्र की दिशा के लंबवत होता है जब इस कंडक्टर से 1 एम्पीयर की धारा गुजरती है।

1Tl=1∙N/(A∙m)

वेक्टर बी की दिशा द्वारा निर्धारित की जाती है बाएं हाथ का नियम।

यदि आप अपने बाएं हाथ की हथेली को चुंबकीय क्षेत्र में इस प्रकार रखते हैं कि उत्तरी ध्रुव से बल की रेखाएं हथेली में समकोण पर प्रवेश करती हैं, और चालक में धारा की दिशा में चार अंगुलियां रखती हैं, तो निकला हुआ अंगूठा इस चालक पर लगने वाले बल की दिशा बताइए।

मामले में जब विद्युत प्रवाह के साथ कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के समकोण पर स्थित नहीं है, तो उस पर कार्य करने वाला बल प्रवाहित धारा के परिमाण और कंडक्टर की लंबाई के प्रक्षेपण के घटक भाग के समानुपाती होगा लंबवत दिशा में स्थित एक विमान पर करंट के साथ।

विद्युत धारा पर कार्य करने वाला बल उस सामग्री पर निर्भर नहीं करता जिससे कंडक्टर बनाया गया है और इसका क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है। यदि यह चालक बिल्कुल भी न हो, और चुंबकीय ध्रुवों के बीच गतिमान आवेश दूसरे माध्यम में गति करने लगे, तो यह बल किसी भी प्रकार से नहीं बदलेगा।

यदि चुंबकीय क्षेत्र के अंदर सभी बिंदुओं पर वेक्टर B की दिशा और परिमाण समान है, तो ऐसे क्षेत्र को एक समान माना जाता है।

कोई भी वातावरण जिसमें प्रेरण वेक्टर बी के मूल्य को प्रभावित करता है।

चुंबकीय प्रवाह (एफ)

यदि हम एक निश्चित क्षेत्र एस के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण के पारित होने पर विचार करते हैं, तो इसकी सीमाओं से सीमित प्रेरण चुंबकीय प्रवाह कहलाता है।

जब क्षेत्र चुंबकीय प्रेरण की दिशा में किसी कोण α पर झुका होता है, तो क्षेत्र के झुकाव के कोण के कोसाइन के मान से चुंबकीय प्रवाह कम हो जाता है। इसका अधिकतम मान तब बनाया जाता है जब क्षेत्र इसके मर्मज्ञ प्रेरण के लंबवत होता है। =В·एस

चुंबकीय प्रवाह के लिए माप की इकाई 1 वेबर है, जो 1 वर्ग मीटर के क्षेत्र के माध्यम से 1 टेस्ला प्रेरण के पारित होने से निर्धारित होती है।

प्रवाह लिंकेज

इस शब्द का उपयोग चुंबक के ध्रुवों के बीच स्थित एक निश्चित संख्या में करंट ले जाने वाले कंडक्टरों से निर्मित चुंबकीय प्रवाह की कुल मात्रा को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

उस स्थिति के लिए जब समान धारा I कुंडल की वाइंडिंग से n घुमावों की संख्या के साथ गुजरती है, तो सभी घुमावों से कुल (जुड़े हुए) चुंबकीय प्रवाह को फ्लक्स लिंकेज कहा जाता है।

Ψ=n एफ . फ्लक्स लिंकेज की इकाई 1 वेबर है।

एक प्रत्यावर्ती विद्युत से चुंबकीय क्षेत्र कैसे बनता है

विद्युत आवेशों और चुंबकीय क्षणों वाले पिंडों के साथ परस्पर क्रिया करने वाला विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र दो क्षेत्रों का एक संयोजन है:

बिजली;

चुंबकीय।

वे परस्पर जुड़े हुए हैं, एक दूसरे के संयोजन का प्रतिनिधित्व करते हैं, और जब एक समय के साथ बदलता है, तो दूसरे में कुछ विचलन होते हैं। उदाहरण के लिए, तीन-चरण जनरेटर में एक वैकल्पिक साइनसॉइडल विद्युत क्षेत्र बनाते समय, समान चुंबकीय क्षेत्र एक साथ समान वैकल्पिक हार्मोनिक्स की विशेषताओं के साथ बनता है।

पदार्थों के चुंबकीय गुण

बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ बातचीत के संबंध में, पदार्थों को विभाजित किया जाता है:

एंटीफेरोमैग्नेट्ससंतुलित चुंबकीय क्षणों के साथ, जिसके कारण शरीर का बहुत कम मात्रा में चुंबकीयकरण होता है;

बाहरी क्षेत्र की कार्रवाई के खिलाफ आंतरिक क्षेत्र को चुंबकित करने की संपत्ति वाले हीरे। जब कोई बाहरी क्षेत्र नहीं होता है, तो वे चुंबकीय गुण प्रदर्शित नहीं करते हैं;

बाहरी क्षेत्र की दिशा में आंतरिक क्षेत्र के चुंबकीयकरण के गुणों वाले पैरामैग्नेट, जिनकी एक छोटी सी डिग्री होती है;

फेरोमैग्नेट्स, जिसमें क्यूरी पॉइंट मान से नीचे के तापमान पर बिना किसी बाहरी क्षेत्र के चुंबकीय गुण होते हैं;

चुंबकीय क्षण वाले फेरिमैग्नेट जो परिमाण और दिशा में असंतुलित होते हैं।

पदार्थों के इन सभी गुणों ने आधुनिक तकनीक में विभिन्न अनुप्रयोग पाए हैं।

चुंबकीय सर्किट

इसी के आधार पर सभी ट्रांसफॉर्मर, इंडक्शन, इलेक्ट्रिकल मशीन और कई अन्य डिवाइस काम करते हैं।

उदाहरण के लिए, एक काम कर रहे विद्युत चुंबक में, चुंबकीय प्रवाह फेरोमैग्नेटिक स्टील्स और हवा से बने चुंबकीय सर्किट से गुजरता है जिसमें स्पष्ट गैर-फेरोमैग्नेटिक गुण होते हैं। इन तत्वों के संयोजन से चुंबकीय परिपथ बनता है।

अधिकांश विद्युत उपकरणों में उनके डिजाइन में चुंबकीय सर्किट होते हैं। इस लेख में इसके बारे में और पढ़ें -