चुम्बक दो मुख्य प्रकार के होते हैं: स्थायी और विद्युत चुम्बक। यह निर्धारित करना संभव है कि स्थायी चुंबक इसकी मुख्य संपत्ति के आधार पर क्या है। स्थायी चुंबक का नाम इस तथ्य से मिलता है कि इसका चुंबकत्व हमेशा "चालू" रहता है। यह एक विद्युत चुंबक के विपरीत अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो एक लोहे के कोर के चारों ओर लिपटे तार से बना होता है और चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए प्रवाह की आवश्यकता होती है।

चुंबकीय गुणों के अध्ययन का इतिहास

सदियों पहले, लोगों ने पाया कि कुछ प्रकार की चट्टानों में मूल विशेषताएं होती हैं: वे लोहे की वस्तुओं की ओर आकर्षित होती हैं। मैग्नेटाइट का उल्लेख प्राचीन ऐतिहासिक कालक्रम में मिलता है: दो हजार साल पहले यूरोपीय में और बहुत पहले पूर्वी एशियाई में। सबसे पहले इसे एक जिज्ञासु वस्तु के रूप में मूल्यांकन किया गया था।

बाद में, नेविगेशन के लिए मैग्नेटाइट का उपयोग किया गया, यह पाया गया कि जब इसे घूमने की स्वतंत्रता दी जाती है तो यह एक निश्चित स्थिति लेता है। 13वीं शताब्दी में पी. पेरेग्रीन द्वारा किए गए एक वैज्ञानिक अध्ययन से पता चला कि स्टील मैग्नेटाइट से रगड़ने के बाद इन विशेषताओं को प्राप्त कर सकता है।

चुंबकीय वस्तुओं के दो ध्रुव थे: "उत्तर" और "दक्षिण", पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के सापेक्ष। जैसा कि पेरेग्रीन ने खोजा था, मैग्नेटाइट के एक टुकड़े को दो में काटकर ध्रुवों में से एक को अलग करना संभव नहीं था - परिणामस्वरूप प्रत्येक अलग टुकड़े में ध्रुवों की अपनी जोड़ी थी।

आज के विचारों के अनुसार, स्थायी चुम्बकों का चुंबकीय क्षेत्र एक ही दिशा में इलेक्ट्रॉनों का परिणामी अभिविन्यास है। केवल कुछ प्रकार की सामग्री चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करती है, उनमें से बहुत कम संख्या एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र को बनाए रखने में सक्षम होती है।

स्थायी चुम्बकों के गुण

स्थायी चुम्बकों के मुख्य गुण और उनके द्वारा निर्मित क्षेत्र इस प्रकार हैं:

• दो ध्रुवों का अस्तित्व;
• विपरीत ध्रुव आकर्षित होते हैं और समान ध्रुव पीछे हटते हैं (जैसे धनात्मक और ऋणात्मक आवेश);
• चुंबकीय बल अदृश्य रूप से अंतरिक्ष में फैलता है और वस्तुओं (कागज, लकड़ी) से होकर गुजरता है;
• ध्रुवों के पास म्युचुअल फंड की तीव्रता में वृद्धि हुई है।

स्थायी चुंबक बाहरी सहायता के बिना एमटी का समर्थन करते हैं। चुंबकीय गुणों के आधार पर सामग्री को मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

• फेरोमैग्नेट - आसानी से चुम्बकित;
• पैरामैग्नेट - बड़ी मुश्किल से चुम्बकित;
• diamagnets - विपरीत दिशा में चुंबकीयकरण द्वारा बाहरी एमएफ को प्रतिबिंबित करने के लिए प्रवृत्त होते हैं।

महत्वपूर्ण!स्टील जैसे नरम चुंबकीय पदार्थ चुंबक से जुड़े होने पर चुंबकत्व का संचालन करते हैं, लेकिन जब इसे हटा दिया जाता है तो यह बंद हो जाता है। स्थायी चुंबक चुंबकीय रूप से कठोर सामग्री से बने होते हैं।

स्थायी चुंबक कैसे काम करता है

उनका कार्य परमाणु संरचना से संबंधित है। सभी फेरोमैग्नेट परमाणुओं के नाभिक के आसपास के इलेक्ट्रॉनों के लिए धन्यवाद, कमजोर, चुंबकीय क्षेत्र के बावजूद एक प्राकृतिक बनाते हैं। परमाणुओं के ये समूह एक ही दिशा में उन्मुख होने में सक्षम हैं और चुंबकीय डोमेन कहलाते हैं। प्रत्येक डोमेन में दो ध्रुव होते हैं: उत्तर और दक्षिण। जब एक लौहचुंबकीय पदार्थ को चुम्बकित नहीं किया जाता है, तो उसके क्षेत्र यादृच्छिक दिशाओं में उन्मुख होते हैं, और उनके एमएफ एक दूसरे को रद्द कर देते हैं।

स्थायी चुम्बक बनाने के लिए, फेरोमैग्नेट को बहुत अधिक तापमान पर गर्म किया जाता है और एक मजबूत बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के अधीन किया जाता है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि सामग्री के अंदर अलग-अलग चुंबकीय डोमेन बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में खुद को उन्मुख करना शुरू कर देते हैं जब तक कि सभी डोमेन चुंबकीय संतृप्ति बिंदु तक नहीं पहुंच जाते। फिर सामग्री को ठंडा किया जाता है और संरेखित डोमेन को स्थिति में बंद कर दिया जाता है। बाहरी एमएफ को हटाने के बाद, चुंबकीय रूप से कठोर सामग्री अपने अधिकांश डोमेन को बरकरार रखेगी, जिससे स्थायी चुंबक बन जाएगा।

स्थायी चुंबक के लक्षण

1. चुंबकीय बल अवशिष्ट चुंबकीय प्रेरण द्वारा विशेषता है। मनोनीत ब्र. यह वह बल है जो बाहरी एमटी के गायब होने के बाद भी बना रहता है। परीक्षणों (टीएल) या गॉस (जीएस) में मापा गया;
2. विमुद्रीकरण के लिए जबरदस्ती या प्रतिरोध - Ns। ए / एम में मापा जाता है। दिखाता है कि सामग्री को विचुंबकित करने के लिए बाहरी एमएफ की तीव्रता क्या होनी चाहिए;
3. अधिकतम ऊर्जा - बीएचमैक्स। अवशिष्ट चुंबकीय बल Br और जबरदस्ती Hc को गुणा करके परिकलित किया जाता है। MGSE (megagaussersted) में मापा गया;
4. अवशिष्ट चुंबकीय बल का तापमान गुणांक Br का с है। तापमान मान पर Br की निर्भरता को दर्शाता है;
5. Tmax उच्चतम तापमान मान है जिस पर स्थायी चुंबक रिवर्स रिकवरी की संभावना के साथ अपने गुणों को खो देते हैं;
6. Tcur उच्चतम तापमान मान है जिस पर चुंबकीय सामग्री स्थायी रूप से अपने गुणों को खो देती है। इस सूचक को क्यूरी तापमान कहा जाता है।

चुंबक की व्यक्तिगत विशेषताएं तापमान के साथ बदलती हैं। विभिन्न तापमानों पर, विभिन्न प्रकार के चुंबकीय पदार्थ अलग तरह से काम करते हैं।

महत्वपूर्ण!तापमान बढ़ने पर सभी स्थायी चुंबक चुंबकत्व का प्रतिशत खो देते हैं, लेकिन उनके प्रकार के आधार पर एक अलग दर पर।

स्थायी चुम्बकों के प्रकार

कुल मिलाकर पाँच प्रकार के स्थायी चुम्बक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक को अलग-अलग गुणों वाली सामग्रियों के आधार पर अलग-अलग बनाया जाता है:

• अलनीको;
• फेराइट्स;
• कोबाल्ट और समैरियम पर आधारित दुर्लभ पृथ्वी SmCo;
• नियोडिमियम;
• बहुलक

अल्निको

ये स्थायी चुंबक हैं जो मुख्य रूप से एल्यूमीनियम, निकल और कोबाल्ट के संयोजन से बने होते हैं, लेकिन इसमें तांबा, लोहा और टाइटेनियम भी शामिल हो सकते हैं। एल्निको मैग्नेट के गुणों के कारण, वे अपने चुंबकत्व को बनाए रखते हुए उच्चतम तापमान पर काम कर सकते हैं, हालांकि, वे फेराइट या दुर्लभ पृथ्वी SmCo की तुलना में अधिक आसानी से विचुंबकीय हो जाते हैं। वे पहले बड़े पैमाने पर उत्पादित स्थायी चुम्बक थे, जो चुम्बकित धातुओं और महंगे विद्युत चुम्बकों की जगह ले रहे थे।

आवेदन पत्र:

• विद्युत मोटर्स;
• उष्मा उपचार;
• बियरिंग्स;
• एयरोस्पेस वाहन;
• सैन्य उपकरणों;
• उच्च तापमान लोडिंग और अनलोडिंग उपकरण;
• माइक्रोफोन।

फेराइट्स

फेराइट मैग्नेट के निर्माण के लिए, जिसे सिरेमिक के रूप में भी जाना जाता है, स्ट्रोंटियम कार्बोनेट और आयरन ऑक्साइड का उपयोग 10/90 के अनुपात में किया जाता है। दोनों सामग्री प्रचुर मात्रा में और आर्थिक रूप से उपलब्ध हैं।

कम उत्पादन लागत, गर्मी के प्रतिरोध (250 डिग्री सेल्सियस तक) और जंग के कारण, फेराइट मैग्नेट रोजमर्रा के उपयोग के लिए सबसे लोकप्रिय में से एक है। उनके पास अल्निको की तुलना में अधिक आंतरिक बल है, लेकिन नियोडिमियम समकक्षों की तुलना में कम चुंबकीय बल है।

आवेदन पत्र:

• ध्वनि वक्ता;
• सुरक्षा प्रणालियां;
• प्रक्रिया लाइनों से लोहे के संदूषण को दूर करने के लिए बड़े प्लेट मैग्नेट;
• इलेक्ट्रिक मोटर्स और जनरेटर;
• चिकित्सा उपकरण;
• मैग्नेट उठाना;
• समुद्री खोज मैग्नेट;
• एड़ी धाराओं के संचालन पर आधारित उपकरण;
• स्विच और रिले;
• ब्रेक

SmCo रेयर अर्थ मैग्नेट

कोबाल्ट और समैरियम मैग्नेट एक विस्तृत तापमान सीमा पर काम करते हैं, इसमें उच्च तापमान गुणांक और उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। यह प्रकार पूर्ण शून्य से नीचे के तापमान पर भी अपने चुंबकीय गुणों को बरकरार रखता है, जिससे वे क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए लोकप्रिय हो जाते हैं।

आवेदन पत्र:

• टर्बोटेक्निक;
• पंप कपलिंग;
• गीला वातावरण;
• उच्च तापमान उपकरण;
• लघु इलेक्ट्रिक रेसिंग कारें;
• गंभीर परिस्थितियों में संचालन के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरण।

आपीतला चुंबक

सबसे मजबूत मौजूदा मैग्नेट, जिसमें नियोडिमियम, लोहा और बोरॉन का मिश्र धातु शामिल है। अपनी विशाल शक्ति के कारण, लघु चुम्बक भी प्रभावी होते हैं। यह उपयोग की बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है। प्रत्येक व्यक्ति लगातार नियोडिमियम मैग्नेट में से एक के बगल में रहता है। उदाहरण के लिए, वे एक स्मार्टफोन में हैं। इलेक्ट्रिक मोटर, चिकित्सा उपकरण, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स का निर्माण हेवी-ड्यूटी नियोडिमियम मैग्नेट पर निर्भर करता है। उनकी सुपर ताकत, विशाल चुंबकीय बल और विचुंबकीकरण के प्रतिरोध के कारण, 1 मिमी तक के नमूने तैयार किए जा सकते हैं।

आवेदन पत्र:

• हार्ड ड्राइव्ज़;
• ध्वनि-पुनरुत्पादन उपकरण - माइक्रोफोन, ध्वनिक सेंसर, हेडफ़ोन, लाउडस्पीकर;
• कृत्रिम अंग;
• चुंबकीय युग्मन पंप;
• दरवाजा बंद करने वाला;
• इंजन और जनरेटर;
• गहने पर ताले;
• एमआरआई स्कैनर;
• चुंबक चिकित्सा;
• कारों में ABS सेंसर;
• उठाने का उपकरण;
• चुंबकीय विभाजक;
• ईख स्विच, आदि

लचीले मैग्नेट में पॉलिमर बाइंडर के अंदर चुंबकीय कण होते हैं। उनका उपयोग अद्वितीय उपकरणों के लिए किया जाता है जहां ठोस अनुरूप स्थापित करना असंभव है।

आवेदन पत्र:

• प्रदर्शन विज्ञापन - प्रदर्शनियों और कार्यक्रमों में त्वरित निर्धारण और त्वरित निष्कासन;
• वाहन के संकेत, शैक्षिक स्कूल के पैनल, कंपनी के लोगो;
• खिलौने, पहेली और खेल;
• पेंटिंग के लिए मास्किंग सतह;
• कैलेंडर और चुंबकीय बुकमार्क;
• खिड़की और दरवाजे सील।

अधिकांश स्थायी चुम्बक भंगुर होते हैं और इन्हें संरचनात्मक तत्वों के रूप में उपयोग नहीं किया जाना चाहिए। वे मानक रूपों में बने होते हैं: अंगूठियां, छड़, डिस्क, और व्यक्तिगत: ट्रेपेज़ॉइड, आर्क्स, आदि। उच्च लौह सामग्री के कारण, नियोडिमियम मैग्नेट जंग के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, इसलिए वे शीर्ष पर निकल, स्टेनलेस स्टील, टेफ्लॉन के साथ लेपित होते हैं। टाइटेनियम, रबर और अन्य सामग्री।

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ए) सामान्य जानकारी।कई विद्युत उपकरणों में एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए, स्थायी चुम्बकों का उपयोग किया जाता है, जो एक विस्तृत हिस्टैरिसीस लूप (चित्र। 5.6) के साथ चुंबकीय रूप से कठोर सामग्री से बने होते हैं।

स्थायी चुंबक का कार्य के क्षेत्र में होता है एच = 0इससे पहले एच \u003d - एच एस।लूप के इस भाग को विचुंबकीयकरण वक्र कहा जाता है।

एक स्थायी चुंबक में बुनियादी संबंधों पर विचार करें, जिसमें एक छोटे से अंतराल के साथ एक टॉरॉयड का आकार होता है बी(अंजीर.5.6)। एक टॉरॉयड के आकार और एक छोटे से अंतराल के कारण, ऐसे चुंबक में आवारा प्रवाहों की उपेक्षा की जा सकती है। यदि अंतराल छोटा है, तो इसमें चुंबकीय क्षेत्र को एक समान माना जा सकता है।

चित्र 5.6। स्थायी चुंबक विमुद्रीकरण वक्र

यदि बकलिंग की उपेक्षा की जाती है, तो अंतराल में प्रेरण पर &और चुंबक के अंदर परसमान हैं।

क्लोज्ड-लूप इंटीग्रेशन में कुल वर्तमान कानून के आधार पर 1231 चावल। हम पाते हैं:

चित्र 5.7। टॉरॉयड के आकार का स्थायी चुंबक

इस प्रकार, अंतराल में क्षेत्र की ताकत चुंबक शरीर में क्षेत्र की ताकत के विपरीत निर्देशित होती है। एक डीसी इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए चुंबकीय सर्किट के समान आकार के लिए, संतृप्ति को ध्यान में रखे बिना, आप लिख सकते हैं:।

इसकी तुलना करने पर देखा जा सकता है कि स्थायी चुंबक के मामले में n. सी, जो कार्य अंतराल में प्रवाह बनाता है, चुंबक शरीर में तनाव का उत्पाद है और इसकी लंबाई विपरीत संकेत के साथ है - एचएल.

इस तथ्य का लाभ उठाते हुए कि

, (5.29)

, (5.30)

कहाँ पे एस- ध्रुव का क्षेत्र; - वायु अंतराल की चालकता।

समीकरण एक कोण पर दूसरे चतुर्थांश में मूल से गुजरने वाली एक सीधी रेखा का समीकरण है एच. प्रेरण के पैमाने को देखते हुए टी इनऔर तनाव टी नहींकोण ए को समानता द्वारा परिभाषित किया गया है

चूंकि एक स्थायी चुंबक के शरीर में चुंबकीय क्षेत्र की प्रेरण और ताकत एक विचुंबकीयकरण वक्र से जुड़ी होती है, इस सीधी रेखा का विमुद्रीकरण वक्र (बिंदु) के साथ प्रतिच्छेदन लेकिन Fig.5.6 में) और दिए गए अंतराल पर कोर की स्थिति निर्धारित करता है।

एक बंद सर्किट के साथ और

वृद्धि के साथ बीकार्य अंतराल की चालकता और टीजीएघट जाती है, कार्य अंतराल में प्रेरण कम हो जाता है, और चुंबक के अंदर क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है।

स्थायी चुंबक की महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक कार्य अंतराल में चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा है डब्ल्यू टी।यह देखते हुए कि अंतराल में क्षेत्र एक समान है,

प्रतिस्थापन मूल्य एचहम पाते हैं:

, (5.35)

जहां वी एम चुंबक शरीर का आयतन है।

इस प्रकार, कार्य अंतराल में ऊर्जा चुंबक के अंदर की ऊर्जा के बराबर होती है।

उत्पाद निर्भरता बी (-एच)प्रेरण समारोह में चित्र 5.6 में दिखाया गया है। जाहिर है, बिंदु C के लिए, जहां बी (-एच)अपने अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाता है, हवा के अंतराल में ऊर्जा भी अपने अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाती है, और एक स्थायी चुंबक के उपयोग की दृष्टि से, यह बिंदु इष्टतम है। यह दिखाया जा सकता है कि उत्पाद के अधिकतम के अनुरूप बिंदु C बीम विचुंबकीयकरण वक्र के साथ प्रतिच्छेदन बिंदु है ठीक है,निर्देशांक के साथ एक बिंदु के माध्यम से और .

आइए हम अंतर के प्रभाव पर अधिक विस्तार से विचार करें बीप्रेरण की मात्रा से पर(अंजीर.5.6)। यदि चुम्बक का चुम्बकत्व अंतराल के साथ किया जाता है बी, फिर चुंबक के शरीर में बाहरी क्षेत्र को हटाने के बाद, बिंदु के अनुरूप एक प्रेरण स्थापित किया जाएगा लेकिन।इस बिंदु की स्थिति अंतराल b द्वारा निर्धारित की जाती है।

मूल्य के अंतर को कम करें , फिर

. (5.36)

अंतराल में कमी के साथ, चुंबक शरीर में प्रेरण बढ़ जाता है, हालांकि, प्रेरण को बदलने की प्रक्रिया विमुद्रीकरण वक्र का पालन नहीं करती है, लेकिन एक निजी हिस्टैरिसीस लूप की शाखा के साथ होती है। एएमडी।प्रवेश पर 1 अक्ष के कोण पर खींची गई किरण के साथ इस शाखा के चौराहे के बिंदु से निर्धारित होता है - एच(डॉट डी)।

यदि हम अंतर को फिर से मूल्य में बढ़ाते हैं बी, तो प्रेरण मूल्य पर गिर जाएगा पर,और निर्भरता बी (एच)शाखा द्वारा निर्धारित किया जाएगा डीएनएनिजी हिस्टैरिसीस लूप। आमतौर पर आंशिक हिस्टैरिसीस लूप आमदनाकाफी संकीर्ण और एक सीधे द्वारा प्रतिस्थापित किया गया एडी,जिसे वापसी रेखा कहा जाता है। इस रेखा के क्षैतिज अक्ष (+ H) के ढलान को वापसी गुणांक कहा जाता है:

. (5.37)

किसी सामग्री की विचुंबकीयता विशेषता आमतौर पर पूर्ण रूप से नहीं दी जाती है, लेकिन केवल संतृप्ति प्रेरण मान दिए जाते हैं। बी एस,अवशिष्ट प्रेरण जी में,जबरदस्ती बल एन एस। चुंबक की गणना करने के लिए, संपूर्ण विचुंबकीयकरण वक्र को जानना आवश्यक है, जो कि अधिकांश चुंबकीय रूप से कठोर सामग्री के लिए सूत्र द्वारा अच्छी तरह से अनुमानित है

(5.30) द्वारा दिए गए विचुंबकीयकरण वक्र को आसानी से ग्राफिक रूप से प्लॉट किया जा सकता है यदि कोई जानता है बी एस, बी आर।

बी) किसी दिए गए चुंबकीय सर्किट के लिए कार्य अंतराल में प्रवाह का निर्धारण. एक स्थायी चुंबक के साथ एक वास्तविक प्रणाली में, काम करने वाले अंतराल में प्रवाह बिखरने और बकलिंग प्रवाह (छवि) की उपस्थिति के कारण तटस्थ खंड (चुंबक के बीच में) में प्रवाह से भिन्न होता है।

तटस्थ खंड में प्रवाह बराबर है:

, (5.39)

तटस्थ खंड में प्रवाह कहाँ है;

ध्रुवों पर उभड़ा हुआ प्रवाह;

फ्लक्स बिखरना;

कार्यप्रवाह।

प्रकीर्णन गुणांक o समानता द्वारा निर्धारित किया जाता है

अगर हम स्वीकार करते हैं कि प्रवाह एक ही चुंबकीय संभावित अंतर द्वारा निर्मित, तब

. (5.41)

हम परिभाषित करके तटस्थ खंड में प्रेरण पाते हैं:

,

और विचुंबकीयकरण वक्र का उपयोग करना Fig.5.6। कार्य अंतराल में प्रेरण के बराबर है:

चूंकि कामकाजी अंतराल में प्रवाह तटस्थ खंड में प्रवाह से कई गुना कम है।

बहुत बार, सिस्टम का चुंबकीयकरण एक असम्बद्ध अवस्था में होता है, जब फेरोमैग्नेटिक सामग्री से बने भागों की अनुपस्थिति के कारण कार्य अंतराल की चालकता कम हो जाती है। इस मामले में, गणना प्रत्यक्ष रिटर्न का उपयोग करके की जाती है। यदि रिसाव प्रवाह महत्वपूर्ण हैं, तो गणना को अनुभागों के साथ-साथ विद्युत चुंबक के मामले में भी करने की अनुशंसा की जाती है।

स्थायी चुम्बकों में आवारा प्रवाह विद्युत चुम्बकों की तुलना में बहुत अधिक भूमिका निभाते हैं। तथ्य यह है कि कठोर चुंबकीय सामग्री की चुंबकीय पारगम्यता नरम चुंबकीय सामग्री की तुलना में बहुत कम है, जिससे विद्युत चुम्बक के लिए सिस्टम बनाए जाते हैं। आवारा फ्लक्स स्थायी चुंबक के साथ चुंबकीय क्षमता में महत्वपूर्ण गिरावट का कारण बनते हैं और n को कम करते हैं। ग, और इसलिए कार्य अंतराल में प्रवाह।

पूर्ण प्रणालियों का अपव्यय गुणांक काफी विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होता है। प्रकीर्णन गुणांक और प्रकीर्णन फ्लक्स की गणना बड़ी कठिनाइयों से जुड़ी है। इसलिए, एक नया डिजाइन विकसित करते समय, एक विशेष मॉडल पर बिखरने वाले गुणांक के मूल्य को निर्धारित करने की सिफारिश की जाती है जिसमें स्थायी चुंबक को विद्युत चुंबक द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। काम करने वाले अंतराल में आवश्यक प्रवाह प्राप्त करने के लिए चुंबकीय घुमाव को चुना जाता है।

चित्र 5.8। एक स्थायी चुंबक और रिसाव और बकलिंग फ्लक्स के साथ चुंबकीय सर्किट

ग) कार्य अंतराल में आवश्यक प्रेरण के अनुसार चुंबक के आयामों का निर्धारण करना।ज्ञात आयामों के साथ प्रवाह का निर्धारण करने से यह कार्य और भी कठिन है। चुंबकीय सर्किट के आयामों को चुनते समय, आमतौर पर यह सुनिश्चित करने का प्रयास किया जाता है कि प्रेरण 0 . परऔर तनाव एच 0उत्पाद के अधिकतम मूल्य के अनुरूप तटस्थ खंड में एन 0 वी 0।इस मामले में, चुंबक का आयतन न्यूनतम होगा। सामग्री की पसंद के लिए निम्नलिखित सिफारिशें दी गई हैं। यदि बड़े अंतराल पर प्रेरण का एक बड़ा मूल्य प्राप्त करना आवश्यक है, तो सबसे उपयुक्त सामग्री मैग्नीको है। यदि बड़े अंतराल के साथ छोटे प्रेरण बनाना आवश्यक है, तो अलनीसी की सिफारिश की जा सकती है। छोटे काम के अंतराल और प्रेरण के एक बड़े मूल्य के साथ, अलनी का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

चुंबक का क्रॉस सेक्शन निम्नलिखित विचारों से चुना जाता है। तटस्थ खंड में प्रेरण के बराबर चुना जाता है 0 पर।फिर तटस्थ खंड में प्रवाह

,

चुम्बक का अनुप्रस्थ काट कहाँ है

.
कार्य अंतराल में प्रेरण मूल्य r . मेंऔर ध्रुव के क्षेत्रफल को मान दिया गया है। गुणांक का मान निर्धारित करना सबसे कठिन है बिखरनाइसका मूल्य कोर में डिजाइन और इंडक्शन पर निर्भर करता है। यदि चुंबक का क्रॉस सेक्शन बड़ा निकला, तो समानांतर में जुड़े कई मैग्नेट का उपयोग किया जाता है। चुंबक की लंबाई आवश्यक NS बनाने की स्थिति से निर्धारित होती है। चुंबक के शरीर में तनाव के साथ कार्य अंतराल में एच 0:

कहाँ पे बीपी - कार्य अंतराल का मूल्य।

मुख्य आयामों को चुनने और चुंबक को डिजाइन करने के बाद, पहले वर्णित विधि के अनुसार सत्यापन गणना की जाती है।

घ) चुंबक की विशेषताओं का स्थिरीकरण।चुंबक के संचालन के दौरान, सिस्टम के कामकाजी अंतराल में प्रवाह में कमी देखी जाती है - चुंबक की उम्र बढ़ने। संरचनात्मक, यांत्रिक और चुंबकीय उम्र बढ़ने हैं।

संरचनात्मक उम्र बढ़ने इस तथ्य के कारण होता है कि सामग्री के सख्त होने के बाद, इसमें आंतरिक तनाव उत्पन्न होता है, सामग्री एक अमानवीय संरचना प्राप्त करती है। काम की प्रक्रिया में, सामग्री अधिक सजातीय हो जाती है, आंतरिक तनाव गायब हो जाते हैं। इस मामले में, अवशिष्ट प्रेरण मेंऔर जबरदस्ती बल एन सीकमी। संरचनात्मक उम्र बढ़ने का मुकाबला करने के लिए, सामग्री को तड़के के रूप में गर्मी उपचार के अधीन किया जाता है। इस मामले में, सामग्री में आंतरिक तनाव गायब हो जाते हैं। इसकी विशेषताएं अधिक स्थिर हो जाती हैं। एल्यूमीनियम-निकल मिश्र (अलनी, आदि) को संरचनात्मक स्थिरीकरण की आवश्यकता नहीं होती है।

यांत्रिक बुढ़ापा चुंबक के झटके और कंपन के साथ होता है। चुंबक को यांत्रिक प्रभावों के प्रति असंवेदनशील बनाने के लिए, इसे कृत्रिम उम्र बढ़ने के अधीन किया जाता है। चुंबक के नमूने ऐसे झटके और कंपन के अधीन होते हैं जो उपकरण में स्थापना से पहले संचालन में आते हैं।

चुंबकीय उम्र बढ़ने बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों की कार्रवाई के तहत सामग्री के गुणों में परिवर्तन है। एक सकारात्मक बाहरी क्षेत्र वापसी रेखा के साथ प्रेरण को बढ़ाता है, और एक नकारात्मक इसे विमुद्रीकरण वक्र के साथ कम करता है। चुंबक को अधिक स्थिर बनाने के लिए, इसे एक विचुंबकीय क्षेत्र के अधीन किया जाता है, जिसके बाद चुंबक एक वापसी रेखा पर संचालित होता है। वापसी रेखा की ढलान कम होने के कारण बाहरी क्षेत्रों का प्रभाव कम हो जाता है। स्थायी चुम्बकों के साथ चुंबकीय प्रणालियों की गणना करते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि स्थिरीकरण की प्रक्रिया में चुंबकीय प्रवाह 10-15% कम हो जाता है।

स्विचिंग मैग्नेटिक फ्लक्स सिस्टम वियोज्य कॉइल के सापेक्ष चुंबकीय फ्लक्स स्विचिंग पर आधारित होते हैं।
इंटरनेट पर विचार किए जाने वाले CE उपकरणों का सार यह है कि एक चुंबक है जिसके लिए हम एक बार भुगतान करते हैं, और चुंबक का एक चुंबकीय क्षेत्र होता है जिसके लिए कोई पैसा नहीं देता है।
सवाल यह है कि स्विचिंग मैग्नेटिक फ्लक्स वाले ट्रांसफॉर्मर में ऐसी स्थितियां बनाना जरूरी है जिसके तहत चुंबक क्षेत्र नियंत्रणीय हो जाए और हम इसे निर्देशित करें। रुकावट डालना। इस तरह पुनर्निर्देशित करें। ताकि स्विचिंग के लिए ऊर्जा न्यूनतम या लागत मुक्त हो

इन प्रणालियों के विकल्पों पर विचार करने के लिए, मैंने अध्ययन करने और अपने विचारों को नए विचारों पर लाने का फैसला किया।

शुरू करने के लिए, मैं यह देखना चाहता था कि फेरोमैग्नेटिक सामग्री में कौन से चुंबकीय गुण हैं, आदि। चुंबकीय सामग्री में एक जबरदस्त बल होता है।

तदनुसार, चक्र से या चक्र से प्राप्त बल को माना जाता है। क्रमशः नामित हैं

जबरदस्ती बल हमेशा अधिक होता है। इस तथ्य को इस तथ्य से समझाया गया है कि हिस्टैरिसीस ग्राफ के दाहिने आधे-तल में, मान मान से अधिक होता है:

बाएं आधे तल में, इसके विपरीत, यह मान से कम है। तदनुसार, पहले मामले में, वक्र वक्रों के ऊपर स्थित होंगे, और दूसरे में, नीचे। यह हिस्टैरिसीस चक्र को चक्र की तुलना में संकरा बनाता है।

जबरदस्ती बल

जबरदस्ती बल - (अक्षांश से। जबरदस्ती - धारण), एक फेरो- या फेरिमैग्नेटिक पदार्थ के पूर्ण विमुद्रीकरण के लिए आवश्यक चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का मूल्य। इसे एम्पीयर/मीटर (एसआई सिस्टम में) में मापा जाता है। बल के परिमाण के अनुसार, निम्नलिखित चुंबकीय सामग्री को प्रतिष्ठित किया जाता है

नरम चुंबकीय सामग्री कम जबरदस्त बल वाली सामग्री होती है जो संतृप्ति के लिए चुंबकित होती है और लगभग 8-800 ए / एम के अपेक्षाकृत कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों में पुनर्चुंबकित होती है। चुंबकीयकरण उत्क्रमण के बाद, वे बाहरी रूप से चुंबकीय गुणों का प्रदर्शन नहीं करते हैं, क्योंकि वे यादृच्छिक रूप से उन्मुख क्षेत्रों से युक्त होते हैं जो संतृप्ति के लिए चुंबकीय होते हैं। एक उदाहरण विभिन्न स्टील्स होगा। चुंबक में जितना अधिक बल होता है, वह विचुंबकीय कारकों के लिए उतना ही अधिक प्रतिरोधी होता है। कठोर चुंबकीय सामग्री एक उच्च जबरदस्त बल वाली सामग्री होती है जो संतृप्ति के लिए चुंबकित होती है और अपेक्षाकृत मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों में हजारों और हजारों ए/एम की ताकत के साथ पुनर्चुंबकित होती है। चुंबकीयकरण के बाद, चुंबकीय रूप से कठोर सामग्री उच्च बल और चुंबकीय प्रेरण के उच्च मूल्यों के कारण स्थायी चुम्बक बनी रहती है। उदाहरण दुर्लभ पृथ्वी चुम्बक NdFeB और SmCo, बेरियम और स्ट्रोंटियम कठोर चुंबकीय फेराइट हैं।

कण के द्रव्यमान में वृद्धि के साथ, प्रक्षेपवक्र की वक्रता की त्रिज्या बढ़ जाती है, और न्यूटन के पहले नियम के अनुसार, इसकी जड़ता बढ़ जाती है।

चुंबकीय प्रेरण में वृद्धि के साथ, प्रक्षेपवक्र की वक्रता त्रिज्या घट जाती है, अर्थात। कण का अभिकेन्द्रीय त्वरण बढ़ता है। नतीजतन, एक ही बल की कार्रवाई के तहत, कण वेग में परिवर्तन छोटा होगा, और प्रक्षेपवक्र की वक्रता त्रिज्या बड़ी होगी।

कण के आवेश में वृद्धि के साथ, लोरेंत्ज़ बल (चुंबकीय घटक) बढ़ता है, इसलिए अभिकेन्द्र त्वरण भी बढ़ता है।

जब कण की गति बदलती है, तो इसके प्रक्षेपवक्र की वक्रता की त्रिज्या बदल जाती है, अभिकेन्द्र त्वरण बदल जाता है, जो यांत्रिकी के नियमों का पालन करता है।

यदि एक कण प्रेरण द्वारा एक समान चुंबकीय क्षेत्र में उड़ता है पर 90 डिग्री के अलावा अन्य कोण पर, फिर वेग का क्षैतिज घटक नहीं बदलता है, और लंबवत घटक लोरेंत्ज़ बल की क्रिया के तहत अभिकेंद्र त्वरण प्राप्त करता है, और कण चुंबकीय के वेक्टर के लंबवत विमान में एक सर्कल का वर्णन करेगा। प्रेरण और वेग। इंडक्शन वेक्टर की दिशा में एक साथ गति के कारण, कण एक हेलिक्स का वर्णन करता है, और नियमित अंतराल पर मूल क्षैतिज पर वापस आ जाएगा, अर्थात। इसे समान दूरी पर पार करें।

फौकॉल्ट धाराओं के कारण चुंबकीय क्षेत्र की मंदता अंतःक्रिया होती है

जैसे ही प्रारंभ करनेवाला में सर्किट बंद हो जाता है, दो विपरीत निर्देशित प्रवाह कंडक्टर के चारों ओर कार्य करना शुरू कर देते हैं। लेनज़ के नियम के अनुसार, इलेक्ट्रोगैस (ईथर) के सकारात्मक चार्ज परमाणुओं को गति में स्थापित करते हुए, उनकी पेचदार गति शुरू करते हैं, जिसके अनुसार विद्युत कनेक्शन स्थापित किया गया है। यहाँ से चुंबकीय क्रिया और प्रतिकार के अस्तित्व की व्याख्या करना एक ही है।

इसके द्वारा मैं रोमांचक चुंबकीय क्षेत्र के निषेध और एक बंद सर्किट में इसके प्रतिकार, विद्युत जनरेटर में ब्रेकिंग प्रभाव (यांत्रिक रूप से लागू बल के लिए विद्युत जनरेटर के रोटर के यांत्रिक ब्रेकिंग या प्रतिरोध और इसके विरोध (ब्रेकिंग) की व्याख्या करता हूं। तांबे की ट्यूब में गिरने वाले नियोडिमियम चुंबक के लिए फौकॉल्ट करंट।

चुंबकीय मोटर्स के बारे में थोड़ा

चुंबकीय प्रवाह को स्विच करने का सिद्धांत भी यहां लागू होता है।
लेकिन ड्रॉइंग पर जाना आसान है।

यह सिस्टम कैसे काम करना चाहिए?

मध्य कुंडल हटाने योग्य है और अपेक्षाकृत व्यापक पल्स लंबाई पर संचालित होता है, जो आरेख में दिखाए गए मैग्नेट से चुंबकीय प्रवाह के पारित होने से बनता है।
पल्स की लंबाई कॉइल के इंडक्शन और लोड रेजिस्टेंस से निर्धारित होती है।
जैसे ही समय समाप्त हो जाता है और कोर चुंबकीय हो जाता है, कोर को ही बाधित करना, विचुंबकित करना या फिर से चुंबकीय बनाना आवश्यक है। लोड के साथ काम करना जारी रखने के लिए।

एक स्थायी चुंबक क्या है? एक स्थायी चुंबक एक ऐसा पिंड है जो लंबे समय तक चुंबकत्व बनाए रखने में सक्षम होता है। अनेक अध्ययनों, अनेक प्रयोगों के परिणामस्वरूप हम कह सकते हैं कि पृथ्वी पर केवल तीन पदार्थ ही स्थायी चुम्बक हो सकते हैं (चित्र 1)।

चावल। 1. स्थायी चुंबक। ()

केवल ये तीन पदार्थ और उनके मिश्र धातु स्थायी चुंबक हो सकते हैं, केवल उन्हें चुंबकित किया जा सकता है और ऐसी स्थिति को लंबे समय तक बनाए रखा जा सकता है।

स्थायी चुंबक का उपयोग बहुत लंबे समय से किया गया है, और सबसे पहले, ये स्थानिक अभिविन्यास उपकरण हैं - रेगिस्तान में नेविगेट करने के लिए चीन में पहले कंपास का आविष्कार किया गया था। आज, कोई भी चुंबकीय सुइयों, स्थायी चुम्बकों के बारे में तर्क नहीं देता है, उनका उपयोग हर जगह टेलीफोन और रेडियो ट्रांसमीटरों में और बस विभिन्न विद्युत उत्पादों में किया जाता है। वे भिन्न हो सकते हैं: बार चुंबक हैं (चित्र 2)

चावल। 2. बार चुंबक ()

और ऐसे चुम्बक हैं जिन्हें चापाकार या घोड़े की नाल कहा जाता है (चित्र 3)

चावल। 3. धनुषाकार चुंबक ()

स्थायी चुम्बकों का अध्ययन विशेष रूप से उनकी परस्पर क्रिया से जुड़ा है। चुंबकीय क्षेत्र विद्युत प्रवाह और स्थायी चुंबक द्वारा बनाया जा सकता है, इसलिए पहली चीज जो की गई वह चुंबकीय सुइयों के साथ शोध थी। यदि आप चुंबक को तीर पर लाते हैं, तो हम परस्पर क्रिया देखेंगे - वही ध्रुव पीछे हटेंगे, और विपरीत वाले आकर्षित होंगे। यह अंतःक्रिया सभी चुम्बकों के साथ देखी जाती है।

चलो चुंबक के साथ छोटे चुंबकीय तीर रखें (चित्र 4), दक्षिणी ध्रुव उत्तर के साथ बातचीत करेगा, और उत्तर दक्षिण को आकर्षित करेगा। चुंबकीय सुइयों को चुंबकीय क्षेत्र रेखा के साथ रखा जाएगा। आमतौर पर यह स्वीकार किया जाता है कि चुंबकीय रेखाएं स्थायी चुंबक के बाहर उत्तरी ध्रुव से दक्षिण की ओर और चुंबक के अंदर दक्षिणी ध्रुव से उत्तर की ओर निर्देशित होती हैं। इस प्रकार, चुंबकीय रेखाएं उसी तरह बंद होती हैं जैसे विद्युत प्रवाह, ये संकेंद्रित वृत्त होते हैं, ये चुंबक के अंदर ही बंद होते हैं। यह पता चला है कि चुंबक के बाहर चुंबकीय क्षेत्र उत्तर से दक्षिण की ओर और चुंबक के अंदर दक्षिण से उत्तर की ओर निर्देशित होता है।

चावल। 4. दंड चुंबक की चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं ()

एक बार चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र के आकार, एक चाप चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र के आकार का निरीक्षण करने के लिए, हम निम्नलिखित उपकरणों या विवरण का उपयोग करेंगे। एक पारदर्शी प्लेट, लोहे का बुरादा लें और एक प्रयोग करें। आइए छड़ चुंबक पर स्थित प्लेट पर लोहे का बुरादा छिड़कें (चित्र 5):

चावल। 5. दंड चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र की आकृति ()

हम देखते हैं कि चुंबकीय क्षेत्र की रेखाएं उत्तरी ध्रुव से निकलती हैं और दक्षिणी ध्रुव में प्रवेश करती हैं, रेखाओं के घनत्व से कोई चुंबक के ध्रुवों का न्याय कर सकता है, जहां रेखाएं मोटी होती हैं - चुंबक के ध्रुव होते हैं ( अंजीर। 6)।

चावल। 6. चाप के आकार के चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र का आकार ()

हम चापलूस चुंबक के साथ भी ऐसा ही प्रयोग करेंगे। हम देखते हैं कि चुंबकीय रेखाएं उत्तर से शुरू होती हैं और पूरे चुंबक के दक्षिणी ध्रुव पर समाप्त होती हैं।

हम पहले से ही जानते हैं कि चुंबकीय क्षेत्र केवल चुम्बकों और विद्युत धाराओं के आसपास ही बनता है। हम पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का निर्धारण कैसे कर सकते हैं? पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में कोई भी तीर, कोई भी कंपास सख्ती से उन्मुख है। चूंकि चुंबकीय सुई अंतरिक्ष में सख्ती से उन्मुख होती है, इसलिए उस पर एक चुंबकीय क्षेत्र कार्य करता है, और यह पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र है। यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि हमारी पृथ्वी एक बड़ा चुंबक है (चित्र 7) और, तदनुसार, यह चुंबक अंतरिक्ष में एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। जब हम एक चुंबकीय कम्पास सुई को देखते हैं, तो हम जानते हैं कि लाल तीर दक्षिण की ओर और नीला तीर उत्तर की ओर इशारा करता है। पृथ्वी के चुंबकीय ध्रुव कैसे स्थित हैं? इस मामले में, यह याद रखना आवश्यक है कि दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव पृथ्वी के भौगोलिक उत्तरी ध्रुव पर स्थित है और पृथ्वी का उत्तरी चुंबकीय ध्रुव भौगोलिक दक्षिणी ध्रुव पर स्थित है। यदि हम पृथ्वी को अंतरिक्ष में एक पिंड मानते हैं, तो हम कह सकते हैं कि जब हम कम्पास के साथ उत्तर की ओर जाते हैं, तो हम दक्षिण चुंबकीय ध्रुव पर आते हैं, और जब हम दक्षिण में जाते हैं, तो हम उत्तरी चुंबकीय ध्रुव पर पहुँचते हैं। भूमध्य रेखा पर, कम्पास सुई पृथ्वी की सतह के सापेक्ष लगभग क्षैतिज रूप से स्थित होगी, और हम ध्रुवों के जितने करीब होंगे, तीर उतना ही लंबवत होगा। पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र बदल सकता है, ऐसे समय थे जब ध्रुव एक दूसरे के सापेक्ष बदल गए थे, अर्थात दक्षिण वह था जहां उत्तर था, और इसके विपरीत। वैज्ञानिकों के अनुसार, यह पृथ्वी पर बड़ी तबाही का अग्रदूत था। यह पिछले कई दसियों सहस्राब्दियों से नहीं देखा गया है।

चावल। 7. पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र ()

चुंबकीय और भौगोलिक ध्रुव मेल नहीं खाते। पृथ्वी के अंदर भी एक चुंबकीय क्षेत्र है, और एक स्थायी चुंबक की तरह, यह दक्षिण चुंबकीय ध्रुव से उत्तर की ओर निर्देशित होता है।

स्थायी चुम्बकों में चुंबकीय क्षेत्र कहाँ से आता है? इस सवाल का जवाब फ्रांसीसी वैज्ञानिक आंद्रे-मैरी एम्पीयर ने दिया था। उन्होंने यह विचार व्यक्त किया कि स्थायी चुम्बकों के चुंबकीय क्षेत्र को स्थायी चुम्बकों के अंदर बहने वाली प्राथमिक, सरल धाराओं द्वारा समझाया गया है। ये सरलतम प्राथमिक धाराएं एक दूसरे को एक निश्चित तरीके से बढ़ाती हैं और एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती हैं। एक ऋणात्मक आवेशित कण - एक इलेक्ट्रॉन - एक परमाणु के नाभिक के चारों ओर घूमता है, इस गति को निर्देशित माना जा सकता है, और, तदनुसार, इस तरह के गतिमान आवेश के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है। किसी भी पिंड के अंदर, परमाणुओं और इलेक्ट्रॉनों की संख्या क्रमशः बहुत बड़ी होती है, ये सभी प्राथमिक धाराएँ एक क्रमबद्ध दिशा लेती हैं, और हमें काफी महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र मिलता है। हम पृथ्वी के बारे में भी यही कह सकते हैं, यानी पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र एक स्थायी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र के समान है। और एक स्थायी चुंबक चुंबकीय क्षेत्र की किसी भी अभिव्यक्ति की एक उज्ज्वल विशेषता है।

चुंबकीय तूफानों के अस्तित्व के अलावा, चुंबकीय विसंगतियाँ भी हैं। वे सौर चुंबकीय क्षेत्र से संबंधित हैं। जब सूर्य पर पर्याप्त शक्तिशाली विस्फोट या इजेक्शन होते हैं, तो वे सूर्य के चुंबकीय क्षेत्र की अभिव्यक्ति की सहायता के बिना नहीं होते हैं। यह प्रतिध्वनि पृथ्वी तक पहुँचती है और इसके चुंबकीय क्षेत्र को प्रभावित करती है, परिणामस्वरूप, हम चुंबकीय तूफानों का निरीक्षण करते हैं। चुंबकीय विसंगतियाँ पृथ्वी में लौह अयस्कों के जमाव से जुड़ी हैं, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा लंबे समय तक विशाल जमा को चुम्बकित किया जाता है, और आसपास के सभी निकायों को इस विसंगति से एक चुंबकीय क्षेत्र का अनुभव होगा, कम्पास की सुई गलत दिशा दिखाएगी।

अगले पाठ में हम चुंबकीय क्रियाओं से जुड़ी अन्य परिघटनाओं पर विचार करेंगे।

ग्रन्थसूची

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1. कक्षा-fizika.narod.ru ()।
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3. फ़ाइलें.स्कूल-संग्रह.edu.ru ()।

गृहकार्य

1. कम्पास सुई का कौन सा सिरा पृथ्वी के उत्तरी ध्रुव की ओर आकर्षित होता है?
2. पृथ्वी के किस स्थान पर आप चुंबकीय सुई पर भरोसा नहीं कर सकते?
3. चुंबक पर रेखाओं का घनत्व क्या दर्शाता है?