फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीचे गुणधर्म आणि तंत्रज्ञानामध्ये त्यांचा वापर

विद्युत प्रवाह असलेल्या ताराभोवती, अगदी व्हॅक्यूममध्ये देखील आहे चुंबकीय क्षेत्र… आणि जर एखादा पदार्थ या क्षेत्रात आणला गेला, तर चुंबकीय क्षेत्र बदलेल, कारण चुंबकीय क्षेत्रातील कोणताही पदार्थ चुंबकीकृत असतो, म्हणजेच तो एक मोठा किंवा कमी चुंबकीय क्षण प्राप्त करतो, ज्याला संबंधित प्राथमिक चुंबकीय क्षणांची बेरीज म्हणून परिभाषित केले जाते. तो पदार्थ बनवणारे भाग.

घटनेचे सार या वस्तुस्थितीत आहे की अनेक पदार्थांच्या रेणूंचे स्वतःचे चुंबकीय क्षण असतात, कारण शुल्क रेणूंच्या आत फिरतात, जे प्राथमिक वर्तुळाकार प्रवाह तयार करतात आणि त्यामुळे चुंबकीय क्षेत्रांसह असतात. पदार्थाला कोणतेही बाह्य चुंबकीय क्षेत्र लागू न केल्यास, त्याच्या रेणूंचे चुंबकीय क्षण यादृच्छिकपणे अवकाशात केंद्रित असतात आणि अशा नमुन्याचे एकूण चुंबकीय क्षेत्र (तसेच रेणूंचे एकूण चुंबकीय क्षण) शून्य असेल.

जर नमुना बाह्य चुंबकीय क्षेत्रामध्ये सादर केला गेला असेल, तर त्याच्या रेणूंच्या प्राथमिक चुंबकीय क्षणांचे अभिमुखता बाह्य क्षेत्राच्या प्रभावाखाली एक प्राधान्य दिशा प्राप्त करेल. परिणामी, पदार्थाचा एकूण चुंबकीय क्षण यापुढे शून्य राहणार नाही, कारण नवीन परिस्थितीत वैयक्तिक रेणूंचे चुंबकीय क्षेत्र एकमेकांना भरपाई देत नाहीत. अशा प्रकारे, पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र B विकसित करतो.

जर एखाद्या पदार्थाच्या रेणूंमध्ये सुरुवातीला चुंबकीय क्षण नसतात (असे पदार्थ असतात), तर जेव्हा असा नमुना चुंबकीय क्षेत्रात आणला जातो, तेव्हा त्यात वर्तुळाकार प्रवाह प्रेरित होतात, म्हणजेच रेणू चुंबकीय क्षण प्राप्त करतात, जे पुन्हा, परिणामी, एकूण चुंबकीय क्षेत्रे B दिसू लागतात.

बहुतेक ज्ञात पदार्थ चुंबकीय क्षेत्रात कमकुवतपणे चुंबकीकृत केले जातात, परंतु असे पदार्थ देखील आहेत जे मजबूत चुंबकीय गुणधर्मांद्वारे ओळखले जातात, त्यांना म्हणतात. फेरोमॅग्नेट्स… फेरोमॅग्नेट्सची उदाहरणे: लोह, कोबाल्ट, निकेल आणि त्यांचे मिश्र धातु.

फेरोमॅग्नेट्समध्ये घन पदार्थांचा समावेश होतो ज्यांचे कमी तापमानात उत्स्फूर्त (उत्स्फूर्त) चुंबकीकरण असते जे बाह्य चुंबकीय क्षेत्र, यांत्रिक विकृती किंवा बदलत्या तापमानाच्या प्रभावाखाली लक्षणीयरीत्या बदलते. पोलाद आणि लोह, निकेल आणि कोबाल्ट आणि मिश्र धातु अशा प्रकारे वागतात. त्यांची चुंबकीय पारगम्यता व्हॅक्यूमपेक्षा हजारो पटीने जास्त असते.

या कारणास्तव, विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये, चुंबकीय प्रवाह चालविण्यासाठी आणि उर्जेचे रूपांतर करण्यासाठी, ते पारंपारिकपणे वापरले जाते फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीपासून बनविलेले चुंबकीय कोर.

अशा पदार्थांमध्ये, चुंबकीय गुणधर्म चुंबकत्वाच्या प्राथमिक वाहकांच्या चुंबकीय गुणधर्मांवर अवलंबून असतात - अणूंच्या आत फिरणारे इलेक्ट्रॉन… अर्थात, अणूंच्या कक्षेत फिरणारे इलेक्ट्रॉन त्यांच्या केंद्रकाभोवती वर्तुळाकार प्रवाह (चुंबकीय द्विध्रुव) बनवतात. परंतु या प्रकरणात, इलेक्ट्रॉन देखील त्यांच्या अक्षांभोवती फिरतात, स्पिन चुंबकीय क्षण तयार करतात, जे फेरोमॅग्नेट्सच्या चुंबकीकरणात मुख्य भूमिका बजावतात.

फेरोमॅग्नेटिक गुणधर्म केवळ तेव्हाच प्रकट होतात जेव्हा पदार्थ क्रिस्टलीय स्थितीत असतो. याव्यतिरिक्त, हे गुणधर्म जास्त तापमानावर अवलंबून असतात, कारण थर्मल मोशन प्राथमिक चुंबकीय क्षणांचे स्थिर अभिमुखता प्रतिबंधित करते. म्हणून, प्रत्येक फेरोमॅग्नेटसाठी, एक विशिष्ट तापमान (क्युरी पॉइंट) निर्धारित केले जाते ज्यावर चुंबकीकरण रचना नष्ट होते आणि पदार्थ पॅरामॅग्नेट बनतो. उदाहरणार्थ, लोहासाठी ते 900 ° से.

कमकुवत चुंबकीय क्षेत्रामध्येही, फेरोमॅग्नेट्सचे चुंबकीकरण संपृक्ततेपर्यंत केले जाऊ शकते. शिवाय, त्यांची चुंबकीय पारगम्यता लागू केलेल्या बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या विशालतेवर अवलंबून असते.

चुंबकीकरण प्रक्रियेच्या सुरूवातीस चुंबकीय प्रेरण B फेरोमॅग्नेटिकमध्ये मजबूत होते, याचा अर्थ चुंबकीय पारगम्यता हे छान आहे. परंतु जेव्हा संपृक्तता येते, तेव्हा बाह्य क्षेत्राच्या चुंबकीय प्रेरणात आणखी वाढ केल्याने यापुढे फेरोमॅग्नेटच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये वाढ होत नाही, आणि म्हणून नमुन्याची चुंबकीय पारगम्यता कमी झाली आहे, आता ती 1 कडे झुकत आहे.

फेरोमॅग्नेट्सचा एक महत्त्वाचा गुणधर्म आहे उर्वरित… समजा कॉइलमध्ये एक फेरोमॅग्नेटिक रॉड ठेवला आहे आणि कॉइलमधील विद्युतप्रवाह वाढवून ते संपृक्ततेमध्ये आणले आहे. मग कॉइलमधील विद्युतप्रवाह बंद करण्यात आला, म्हणजेच कॉइलचे चुंबकीय क्षेत्र काढून टाकण्यात आले.

हे लक्षात घेणे शक्य होईल की रॉड ज्या स्थितीत होता त्या स्थितीत तो डिमॅग्नेट केलेला नाही, त्याचे चुंबकीय क्षेत्र जास्त असेल, म्हणजे तेथे अवशिष्ट प्रेरण असेल. अशा प्रकारे रॉड फिरवला कायम चुंबकाकडे.

अशा रॉडचे परत चुंबकीयकरण करण्यासाठी, त्यास उलट दिशेने आणि अवशिष्ट इंडक्शनच्या समान इंडक्शनसह बाह्य चुंबकीय क्षेत्र लागू करणे आवश्यक आहे. चुंबकीय क्षेत्र इंडक्शनच्या मॉड्यूलसचे मूल्य जे चुंबकीकृत फेरोमॅग्नेट (कायम चुंबक) ला डिमॅग्नेटाइज करण्यासाठी लागू केले जाणे आवश्यक आहे. जबरदस्ती शक्ती.

जेव्हा फेरोमॅग्नेटच्या चुंबकीकरणादरम्यान त्यातील प्रेरण लागू चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रेरणापेक्षा मागे राहते तेव्हा या घटनेला म्हणतात. चुंबकीय हिस्टेरेसिस (पहा - हिस्टेरेसिस म्हणजे काय).

वेगवेगळ्या फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीसाठी चुंबकीकरण वक्र (हिस्टेरेसिस लूप) एकमेकांपासून भिन्न असतात.

काही सामग्रीमध्ये विस्तीर्ण हिस्टेरेसिस लूप असतात - हे उच्च अवशिष्ट चुंबकीकरण असलेले साहित्य आहेत, त्यांना चुंबकीयदृष्ट्या कठोर सामग्री म्हणतात. कायम चुंबकांच्या निर्मितीमध्ये कठोर चुंबकीय सामग्री वापरली जाते.

याउलट, मऊ चुंबकीय पदार्थांमध्ये संकीर्ण हिस्टेरेसिस लूप, कमी अवशिष्ट चुंबकीकरण असते आणि कमकुवत क्षेत्रांमध्ये सहजपणे चुंबकीकरण केले जाते. हे मऊ चुंबकीय पदार्थ आहेत जे ट्रान्सफॉर्मर, मोटर स्टेटर्स इत्यादींचे चुंबकीय कोर म्हणून वापरले जातात.

फेरोमॅग्नेट्स आज तंत्रज्ञानात खूप महत्त्वाची भूमिका बजावतात. मऊ चुंबकीय पदार्थ (फेराइट्स, इलेक्ट्रिकल स्टील) इलेक्ट्रिक मोटर्स आणि जनरेटरमध्ये, ट्रान्सफॉर्मर आणि चोकमध्ये तसेच रेडिओ अभियांत्रिकीमध्ये वापरले जातात. फेराइट्स बनलेले आहेत प्रेरक कोर.

कायम चुंबक तयार करण्यासाठी कठोर चुंबकीय पदार्थ (बेरियम, कोबाल्ट, स्ट्रॉन्टियम, निओडीमियम-लोह-बोरॉनचे फेराइट्स) वापरले जातात. स्थायी चुंबक मोठ्या प्रमाणावर विद्युत आणि ध्वनिक साधनांमध्ये, मोटर्स आणि जनरेटरमध्ये, चुंबकीय कंपास इत्यादींमध्ये वापरले जातात.