चुंबकत्व आणि विद्युत चुंबकत्व

नैसर्गिक आणि कृत्रिम चुंबक

मेटलर्जिकल उद्योगासाठी उत्खनन केलेल्या लोह धातूंमध्ये चुंबकीय लोह धातू म्हणतात. या धातूमध्ये लोखंडी वस्तू स्वतःकडे आकर्षित करण्याचा गुणधर्म आहे.

अशा लोह धातूच्या तुकड्याला नैसर्गिक चुंबक असे म्हणतात, आणि त्याच्या आकर्षणाचा गुणधर्म म्हणजे चुंबकत्व.

आजकाल, चुंबकत्वाची घटना विविध विद्युत प्रतिष्ठानांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. तथापि, आता ते नैसर्गिक नसून तथाकथित कृत्रिम चुंबक वापरतात.

कृत्रिम चुंबक हे विशेष स्टील्सचे बनलेले असतात. अशा स्टीलचा तुकडा एका विशिष्ट पद्धतीने चुंबकीकृत केला जातो, त्यानंतर तो चुंबकीय गुणधर्म प्राप्त करतो, म्हणजेच तो बनतो. कायम चुंबक.

स्थायी चुंबकाचा आकार त्यांच्या उद्देशानुसार खूप वैविध्यपूर्ण असू शकतो.

कायम चुंबकात, फक्त त्याच्या ध्रुवावर गुरुत्वाकर्षण शक्ती असते. चुंबकाच्या उत्तराभिमुख टोकाला उत्तर ध्रुव चुंबक म्हणतात आणि दक्षिणाभिमुख टोकाला दक्षिण ध्रुव चुंबक म्हणतात. प्रत्येक स्थायी चुंबकाला दोन ध्रुव असतात: उत्तर आणि दक्षिण. चुंबकाचा उत्तर ध्रुव C किंवा N अक्षराने दर्शविला जातो, तर दक्षिण ध्रुव यु किंवा S या अक्षराने दर्शविला जातो.

लोह, पोलाद, कास्ट आयर्न, निकेल, कोबाल्ट यांना चुंबक स्वतःकडे आकर्षित करते. या सर्व शरीरांना चुंबकीय शरीर म्हणतात. इतर सर्व शरीरे जी चुंबकाने आकर्षित होत नाहीत त्यांना अ-चुंबकीय शरीर म्हणतात.

चुंबकाची रचना. चुंबकीकरण

चुंबकीय शरीरासह, प्रत्येक शरीरात सर्वात लहान कण असतात - रेणू. चुंबकीय नसलेल्या शरीराच्या रेणूंच्या विपरीत, चुंबकीय शरीराच्या रेणूंमध्ये चुंबकीय गुणधर्म असतात, आण्विक चुंबकांचे प्रतिनिधित्व करतात. चुंबकीय शरीराच्या आत, हे आण्विक चुंबक त्यांच्या अक्षांसह वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांमध्ये व्यवस्थित केले जातात, परिणामी शरीर स्वतःच कोणतेही चुंबकीय गुणधर्म प्रदर्शित करत नाही. परंतु जर या चुंबकांना त्यांच्या अक्षांभोवती फिरण्यास भाग पाडले गेले जेणेकरून त्यांचे उत्तर ध्रुव एका दिशेने आणि दक्षिण ध्रुव दुसर्‍या दिशेने वळले तर शरीर चुंबकीय गुणधर्म प्राप्त करेल, म्हणजेच ते चुंबक बनेल.

चुंबकीय शरीर ज्या प्रक्रियेद्वारे चुंबकाचे गुणधर्म मिळवते तिला चुंबकीकरण म्हणतात... कायम चुंबकांच्या निर्मितीमध्ये चुंबकीकरण विद्युत प्रवाहाच्या मदतीने केले जाते. परंतु आपण सामान्य स्थायी चुंबकाचा वापर करून शरीराला दुसर्‍या मार्गाने चुंबकीय करू शकता.

जर तटस्थ रेषेने एक रेक्टिलिनियर चुंबक कापला असेल तर दोन स्वतंत्र चुंबक मिळतील आणि चुंबकाच्या टोकांची ध्रुवता जतन केली जाईल आणि कटिंगच्या परिणामी प्राप्त झालेल्या टोकांवर विरुद्ध ध्रुव दिसून येतील.

प्रत्येक परिणामी चुंबकाची दोन चुंबकातही विभागणी करता येते आणि आपण हा विभाग कितीही चालू ठेवला तरी आपल्याला दोन ध्रुवांसह स्वतंत्र चुंबक नेहमीच मिळतील. एका चुंबकीय ध्रुवासह बार मिळवणे अशक्य आहे. हे उदाहरण या स्थितीची पुष्टी करते की चुंबकीय शरीरात अनेक आण्विक चुंबक असतात.

आण्विक चुंबकांच्या गतिशीलतेच्या प्रमाणात चुंबकीय शरीरे एकमेकांपासून भिन्न असतात. अशी शरीरे आहेत जी त्वरीत चुंबकीकृत होतात आणि तितक्याच लवकर विचुंबकीकृत होतात. याउलट, असे शरीर आहेत जे हळू हळू चुंबक करतात परंतु त्यांचे चुंबकीय गुणधर्म दीर्घकाळ टिकवून ठेवतात.

त्यामुळे लोहाचे बाह्य चुंबकाच्या क्रियेत त्वरीत चुंबकीकरण होते, परंतु तितक्याच लवकर विचुंबकीकरण होते, म्हणजेच चुंबक काढून टाकल्यावर ते त्याचे चुंबकीय गुणधर्म गमावते. स्टील, चुंबकीकरण झाल्यानंतर, त्याचे चुंबकीय गुणधर्म दीर्घकाळ टिकवून ठेवते, म्हणजे , तो कायम चुंबक बनतो.

लोहाचे त्वरीत चुंबकीकरण आणि चुंबकीकरण करण्याच्या गुणधर्माचे स्पष्टीकरण या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले जाते की लोहाचे आण्विक चुंबक अत्यंत गतिशील असतात, ते बाह्य चुंबकीय शक्तींच्या प्रभावाखाली सहजपणे फिरतात, परंतु चुंबकीय शरीर जेव्हा त्वरीत त्यांच्या पूर्वीच्या विस्कळीत स्थितीत परत जातात. काढले.

लोहामध्ये, तथापि, चुंबकाचा एक छोटासा भाग, आणि कायम चुंबक काढून टाकल्यानंतर, चुंबकीकरणाच्या वेळी त्यांनी व्यापलेल्या स्थितीत अजूनही काही काळ राहतो. म्हणून, चुंबकीकरणानंतर, लोह अत्यंत कमकुवत चुंबकीय गुणधर्म राखून ठेवते. लोखंडी प्लेट चुंबकाच्या खांबावरून काढली गेली तेव्हा सर्व भूसा त्याच्या टोकापासून खाली पडला नाही - त्याचा एक छोटासा भाग प्लेटकडे आकर्षित झाला या वस्तुस्थितीने याची पुष्टी होते.

स्टीलचा दीर्घकाळ चुंबकीय राहण्याचा गुणधर्म या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केला जातो की चुंबकीकरणादरम्यान स्टीलचे आण्विक चुंबक क्वचितच इच्छित दिशेने फिरतात, परंतु चुंबकीय शरीर काढून टाकल्यानंतरही ते त्यांची स्थिर स्थिती दीर्घकाळ टिकवून ठेवतात.

चुंबकीकरणानंतर चुंबकीय गुणधर्म प्रदर्शित करण्याच्या चुंबकीय शरीराच्या क्षमतेला अवशिष्ट चुंबकत्व म्हणतात.

अवशिष्ट चुंबकत्वाची घटना या वस्तुस्थितीमुळे उद्भवते की चुंबकीय शरीरात एक तथाकथित मंद शक्ती असते जी चुंबकीकरणादरम्यान आण्विक चुंबकांना ज्या स्थितीत ठेवते त्या स्थितीत ठेवते.

लोखंडामध्ये, मंद शक्तीची क्रिया खूप कमकुवत असते, परिणामी ते त्वरीत चुंबकीय होते आणि त्यात फारच कमी अवशिष्ट चुंबकत्व असते.

विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये त्वरीत चुंबकीकरण आणि चुंबकीयकरण करण्यासाठी लोहाचा गुणधर्म मोठ्या प्रमाणात वापरला जातो. प्रत्येकाचे कोर असे म्हणणे पुरेसे आहे इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सइलेक्ट्रिकल उपकरणांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या अत्यंत कमी अवशिष्ट चुंबकत्वासह विशेष लोखंडापासून बनविलेले असतात.

स्टीलमध्ये मोठी धारण शक्ती आहे, ज्यामुळे चुंबकत्वाची मालमत्ता त्यात जतन केली जाते. म्हणून कायम चुंबक विशेष स्टील मिश्र धातु बनलेले आहेत.

शॉक, प्रभाव आणि अचानक तापमान चढउतारांमुळे स्थायी चुंबकाच्या गुणधर्मांवर विपरित परिणाम होतो. उदाहरणार्थ, कायमस्वरूपी चुंबक लाल रंगात गरम करून नंतर थंड होऊ दिले, तर ते त्याचे चुंबकीय गुणधर्म पूर्णपणे गमावेल. त्याचप्रमाणे, जर तुम्ही कायम चुंबकाला झटके दिले तर त्याची आकर्षण शक्ती लक्षणीयरीत्या कमी होईल.

हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले जाते की जोरदार गरम किंवा धक्क्याने, मंद शक्तीच्या क्रियेवर मात केली जाते आणि अशा प्रकारे आण्विक चुंबकांची व्यवस्थित व्यवस्था विस्कळीत होते. म्हणून, कायम चुंबक आणि कायम चुंबक उपकरणे काळजीपूर्वक हाताळली पाहिजेत.

बलाच्या चुंबकीय रेषा. चुंबकाच्या ध्रुवांचा परस्परसंवाद

प्रत्येक चुंबकाभोवती एक तथाकथित असतो चुंबकीय क्षेत्र.

चुंबकीय क्षेत्राला त्या जागेला म्हणतात ज्यामध्ये चुंबकीय बल असतात... स्थायी चुंबकाचे चुंबकीय क्षेत्र म्हणजे अवकाशाचा तो भाग ज्यामध्ये रेक्टलाइनर चुंबकाची फील्ड आणि या चुंबकाची चुंबकीय शक्ती कार्य करतात.

चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय शक्ती काही दिशानिर्देशांमध्ये कार्य करतात... चुंबकीय शक्तींच्या क्रियेच्या दिशांना बलाच्या चुंबकीय रेषा म्हणतात... ही संज्ञा विद्युत अभियांत्रिकीच्या अभ्यासात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते, परंतु हे लक्षात ठेवले पाहिजे की बलाच्या चुंबकीय रेषा भौतिक नसतात: ही एक पारंपारिक संज्ञा आहे जी केवळ चुंबकीय क्षेत्र गुणधर्म समजून घेण्याच्या सोयीसाठी वापरली जाते.

चुंबकीय क्षेत्राचा आकार, म्हणजेच अवकाशातील चुंबकीय क्षेत्र रेषांचे स्थान चुंबकाच्याच आकारावर अवलंबून असते.

चुंबकीय क्षेत्र रेषांमध्ये अनेक गुणधर्म असतात: त्या नेहमी बंद असतात, कधीही ओलांडत नाहीत, सर्वात लहान मार्ग घेण्याचा कल असतो आणि जर त्या एकाच दिशेने निर्देशित करत असतील तर ते एकमेकांना मागे हटवतात. हे सामान्यतः स्वीकारले जाते की उत्तर ध्रुवावरून बलाच्या रेषा बाहेर पडतात. चुंबकाचा आणि त्याच्या दक्षिण ध्रुवात प्रवेश करा; चुंबकाच्या आत, त्यांना दक्षिण ध्रुवापासून उत्तरेकडे दिशा असते.

चुंबकीय ध्रुव जसे दूर करतात, तसे चुंबकीय ध्रुव आकर्षित करतात.

व्यवहारात दोन्ही निष्कर्षांच्या अचूकतेबद्दल स्वतःला पटवून देणे सोपे आहे. एक होकायंत्र घ्या आणि त्यात एका सरळ रेषीय चुंबकाच्या ध्रुवांपैकी एक आणा, उदाहरणार्थ, उत्तर ध्रुव. तुम्हाला दिसेल की बाण लगेचच त्याचे दक्षिण टोक चुंबकाच्या उत्तर ध्रुवाकडे वळवेल. जर तुम्ही चुंबक त्वरीत 180 ° वळवला तर चुंबकीय सुई ताबडतोब 180 ° वळेल, म्हणजेच तिचे उत्तर टोक चुंबकाच्या दक्षिण ध्रुवाकडे असेल.

चुंबकीय प्रेरण. चुंबकीय प्रवाह

चुंबकीय शरीरावर कायम चुंबकाची क्रिया (आकर्षण) शक्ती कमी होते कारण चुंबकाचा ध्रुव आणि या शरीरातील अंतर वाढते. चुंबक त्याच्या ध्रुवावर थेट आकर्षणाची सर्वात मोठी शक्ती प्रदर्शित करतो, म्हणजेच चुंबकीय बल रेषा ज्या ठिकाणी सर्वात घनतेने स्थित असतात. ध्रुवापासून दूर जाताना, बलाच्या रेषांची घनता कमी होते, ते अधिक आणि क्वचितच आढळतात, यासह, चुंबकाची आकर्षण शक्ती देखील कमकुवत होते.

अशा प्रकारे, चुंबकीय क्षेत्राच्या वेगवेगळ्या बिंदूंवर चुंबकाच्या आकर्षणाची शक्ती समान नसते आणि बलाच्या रेषांच्या घनतेद्वारे दर्शविली जाते. चुंबकीय क्षेत्राला त्याच्या विविध बिंदूंवर वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी, चुंबकीय क्षेत्र इंडक्शन नावाचे प्रमाण सादर केले जाते.

फील्डचे चुंबकीय प्रेरण संख्यात्मकदृष्ट्या 1 सेमी 2 क्षेत्रातून जाणार्‍या बलाच्या रेषांच्या संख्येइतके असते, त्यांच्या दिशेला लंब स्थित असते.

याचा अर्थ असा की फील्डमधील दिलेल्या बिंदूवर फील्ड रेषांची घनता जितकी जास्त असेल तितके त्या बिंदूवर चुंबकीय प्रेरण जास्त असेल.

कोणत्याही प्रदेशातून जाणार्‍या बलाच्या एकूण चुंबकीय रेषांना चुंबकीय प्रवाह म्हणतात.

चुंबकीय प्रवाह हे अक्षर F द्वारे दर्शविले जाते आणि खालील संबंधांद्वारे चुंबकीय प्रेरणाशी संबंधित आहे:

Ф = BS,

जेथे F चुंबकीय प्रवाह आहे, V हे क्षेत्राचे चुंबकीय प्रेरण आहे; S हे दिलेल्या चुंबकीय प्रवाहाने प्रवेश केलेले क्षेत्र आहे.

जर S क्षेत्र चुंबकीय प्रवाहाच्या दिशेला लंब असेल तरच हे सूत्र वैध आहे. अन्यथा, चुंबकीय प्रवाहाचे परिमाण देखील S क्षेत्र असलेल्या कोनावर अवलंबून असेल आणि नंतर सूत्र अधिक जटिल स्वरूप धारण करेल.

कायम चुंबकाचा चुंबकीय प्रवाह चुंबकाच्या क्रॉस सेक्शनमधून जाणार्‍या बलाच्या एकूण रेषांच्या संख्येद्वारे निर्धारित केला जातो.कायम चुंबकाचा चुंबकीय प्रवाह जितका जास्त तितका चुंबक अधिक आकर्षक असतो.

कायम चुंबकाचा चुंबकीय प्रवाह ज्या स्टीलमधून चुंबक बनवला जातो त्या स्टीलच्या गुणवत्तेवर, चुंबकाचाच आकार आणि त्याच्या चुंबकीकरणाची डिग्री यावर अवलंबून असते.

चुंबकीय पारगम्यता

चुंबकीय प्रवाह स्वतःद्वारे होऊ देण्याच्या शरीराच्या गुणधर्माला चुंबकीय पारगम्यता म्हणतात... चुंबकीय प्रवाहाला नॉन-चुंबकीय शरीरापेक्षा हवेतून जाणे सोपे आहे.

त्यांच्यानुसार भिन्न पदार्थांची तुलना करण्यास सक्षम होण्यासाठी चुंबकीय पारगम्यता, हवेची चुंबकीय पारगम्यता एकतेच्या समान मानण्याची प्रथा आहे.

त्यांना युनिटी डायमॅग्नेटिकपेक्षा कमी चुंबकीय पारगम्यता असलेले पदार्थ म्हणतात... त्यात तांबे, शिसे, चांदी इ.

अॅल्युमिनियम, प्लॅटिनम, कथील इ. त्यांची चुंबकीय पारगम्यता एकतेपेक्षा थोडी जास्त असते आणि त्यांना पॅरामॅग्नेटिक पदार्थ म्हणतात.

ज्या पदार्थांची चुंबकीय पारगम्यता एकापेक्षा जास्त असते (हजारोमध्ये मोजली जाते) त्यांना फेरोमॅग्नेटिक म्हणतात. यामध्ये निकेल, कोबाल्ट, पोलाद, लोखंड इ. सर्व प्रकारची चुंबकीय आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उपकरणे आणि विविध विद्युत यंत्रांचे भाग या पदार्थांपासून आणि त्यांच्या मिश्रधातूंपासून तयार होतात.

दळणवळण तंत्रज्ञानासाठी व्यावहारिक स्वारस्य म्हणजे विशेष लोह-निकेल मिश्र धातु ज्यांना पर्मलोइड म्हणतात.