મેગ્નેટિઝમ અને ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ

કુદરતી અને કૃત્રિમ ચુંબક

ધાતુશાસ્ત્ર ઉદ્યોગ માટે ખોદવામાં આવતા લોહ અયસ્કમાં ચુંબકીય આયર્ન ઓર કહેવાય છે. આ અયસ્કમાં લોખંડની વસ્તુઓને પોતાની તરફ આકર્ષિત કરવાની મિલકત છે.

આવા આયર્ન ઓરના ટુકડાને કુદરતી ચુંબક કહેવામાં આવે છે, અને તે જે આકર્ષણનું પ્રદર્શન કરે છે તે ચુંબકત્વ છે.

આજકાલ, વિવિધ વિદ્યુત સ્થાપનોમાં ચુંબકત્વની ઘટના અત્યંત વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. જો કે, હવે તેઓ કુદરતી નહીં, પરંતુ કહેવાતા કૃત્રિમ ચુંબકનો ઉપયોગ કરે છે.

કૃત્રિમ ચુંબક ખાસ સ્ટીલના બનેલા છે. આવા સ્ટીલના ટુકડાને વિશિષ્ટ રીતે ચુંબકીય કરવામાં આવે છે, ત્યારબાદ તે ચુંબકીય ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરે છે, એટલે કે, તે બને છે. કાયમી ચુંબક.

કાયમી ચુંબકનો આકાર તેમના હેતુના આધારે ખૂબ જ વૈવિધ્યસભર હોઈ શકે છે.

કાયમી ચુંબકમાં, માત્ર તેના ધ્રુવોમાં જ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ હોય છે. ચુંબકનો ઉત્તર-મુખી છેડો ઉત્તર ધ્રુવ ચુંબક કહેવા માટે સંમત છે, અને દક્ષિણ-મુખી છેડો દક્ષિણ ધ્રુવ ચુંબક છે. દરેક કાયમી ચુંબકમાં બે ધ્રુવો હોય છે: ઉત્તર અને દક્ષિણ. ચુંબકનો ઉત્તર ધ્રુવ C અથવા N અક્ષર દ્વારા, દક્ષિણ ધ્રુવને Yu અથવા S અક્ષર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.

ચુંબક લોખંડ, સ્ટીલ, કાસ્ટ આયર્ન, નિકલ, કોબાલ્ટને પોતાની તરફ આકર્ષે છે. આ તમામ સંસ્થાઓને ચુંબકીય સંસ્થાઓ કહેવામાં આવે છે. અન્ય તમામ પિંડો કે જે ચુંબક દ્વારા આકર્ષાતા નથી તેને બિન-ચુંબકીય શરીર કહેવામાં આવે છે.

ચુંબકની રચના. ચુંબકીયકરણ

દરેક શરીરમાં, ચુંબકીય એક સહિત, નાના કણો - પરમાણુઓ ધરાવે છે. બિન-ચુંબકીય શરીરના પરમાણુઓથી વિપરીત, ચુંબકીય શરીરના પરમાણુઓ ચુંબકીય ગુણધર્મો ધરાવે છે, જે પરમાણુ ચુંબકનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. ચુંબકીય શરીરની અંદર, આ પરમાણુ ચુંબક તેમની અક્ષો સાથે જુદી જુદી દિશામાં ગોઠવાયેલા હોય છે, પરિણામે શરીર પોતે કોઈપણ ચુંબકીય ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરતું નથી. પરંતુ જો આ ચુંબકને તેમની ધરીની આસપાસ ફરવા માટે દબાણ કરવામાં આવે છે જેથી તેમના ઉત્તર ધ્રુવો એક દિશામાં અને તેમના દક્ષિણ ધ્રુવો બીજી તરફ વળે, તો શરીર ચુંબકીય ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરશે, એટલે કે, તે ચુંબક બની જશે.

જે પ્રક્રિયા દ્વારા ચુંબકીય શરીર ચુંબકના ગુણધર્મો મેળવે છે તેને ચુંબકીયકરણ કહેવામાં આવે છે... કાયમી ચુંબકના ઉત્પાદનમાં, ચુંબકીકરણ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની મદદથી હાથ ધરવામાં આવે છે. પરંતુ તમે સામાન્ય કાયમી ચુંબકનો ઉપયોગ કરીને શરીરને બીજી રીતે ચુંબકીય કરી શકો છો.

જો તટસ્થ રેખા સાથે રેક્ટિલિનિયર ચુંબક કાપવામાં આવે છે, તો પછી બે સ્વતંત્ર ચુંબક પ્રાપ્ત થશે, અને ચુંબકના છેડાઓની ધ્રુવીયતા સાચવવામાં આવશે, અને કટીંગના પરિણામે મેળવેલા છેડા પર વિરોધી ધ્રુવો દેખાશે.

દરેક પરિણામી ચુંબકને બે ચુંબકમાં પણ વિભાજિત કરી શકાય છે, અને આ વિભાજનને આપણે ગમે તેટલું ચાલુ રાખીએ તો પણ આપણને હંમેશા બે ધ્રુવો સાથે સ્વતંત્ર ચુંબક મળશે. એક ચુંબકીય ધ્રુવ સાથે બાર મેળવવાનું અશક્ય છે. આ ઉદાહરણ એ સ્થિતિની પુષ્ટિ કરે છે કે ચુંબકીય શરીરમાં ઘણા પરમાણુ ચુંબક હોય છે.

પરમાણુ ચુંબકની ગતિશીલતાની ડિગ્રીમાં ચુંબકીય સંસ્થાઓ એકબીજાથી અલગ પડે છે. એવા શરીર છે કે જે ઝડપથી ચુંબકિત થાય છે અને તેટલું જ ઝડપથી ડિમેગ્નેટાઈઝ થાય છે. તેનાથી વિપરીત, એવા શરીર છે જે ધીમે ધીમે ચુંબકીય કરે છે પરંતુ લાંબા સમય સુધી તેમના ચુંબકીય ગુણધર્મો જાળવી રાખે છે.

તેથી આયર્ન બાહ્ય ચુંબકની ક્રિયા હેઠળ ઝડપથી ચુંબકીય બને છે, પરંતુ તેટલું જ ઝડપથી ડિમેગ્નેટાઇઝ્ડ થાય છે, એટલે કે, જ્યારે ચુંબક દૂર કરવામાં આવે છે ત્યારે તે તેના ચુંબકીય ગુણધર્મો ગુમાવે છે. સ્ટીલ, ચુંબકીકરણ પછી, લાંબા સમય સુધી તેના ચુંબકીય ગુણધર્મોને જાળવી રાખે છે, એટલે કે , તે કાયમી ચુંબક બની જાય છે.

આયર્નની ઝડપથી ચુંબકીયકરણ અને ડિમેગ્નેટાઇઝેશન કરવાની મિલકત એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે આયર્નના પરમાણુ ચુંબક અત્યંત ગતિશીલ હોય છે, તેઓ બાહ્ય ચુંબકીય દળોના પ્રભાવ હેઠળ સરળતાથી ફરે છે, પરંતુ જ્યારે ચુંબકીકરણ શરીરના પ્રભાવ હેઠળ ઝડપથી તેની અગાઉની અવ્યવસ્થિત સ્થિતિમાં પાછા ફરે છે. દૂર

આયર્નમાં, જો કે, ચુંબકનો એક નાનો હિસ્સો, અને કાયમી ચુંબકને દૂર કર્યા પછી, હજુ પણ અમુક સમય માટે તે સ્થિતિમાં રહે છે જે તેઓ ચુંબકીકરણ સમયે કબજે કર્યું હતું. તેથી, ચુંબકીયકરણ પછી, આયર્ન ખૂબ નબળા ચુંબકીય ગુણધર્મો જાળવી રાખે છે. આ હકીકત દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે કે જ્યારે લોખંડની પ્લેટને ચુંબકના ધ્રુવમાંથી દૂર કરવામાં આવી હતી, ત્યારે તમામ લાકડાંઈ નો વહેર તેના છેડેથી પડ્યો ન હતો - તેનો એક નાનો ભાગ પ્લેટ તરફ આકર્ષિત રહ્યો હતો.

સ્ટીલની લાંબા સમય સુધી ચુંબકીય રહેવાની મિલકત એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે ચુંબકીકરણ દરમિયાન સ્ટીલના પરમાણુ ચુંબક ભાગ્યે જ ઇચ્છિત દિશામાં ફરતા હોય છે, પરંતુ ચુંબકીકરણ શરીરને દૂર કર્યા પછી પણ તેઓ લાંબા સમય સુધી તેમની સ્થિર સ્થિતિ જાળવી રાખે છે.

ચુંબકીયકરણ પછી ચુંબકીય ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરવા માટે ચુંબકીય શરીરની ક્ષમતાને અવશેષ ચુંબકત્વ કહેવામાં આવે છે.

અવશેષ ચુંબકત્વની ઘટના એ હકીકતને કારણે થાય છે કે ચુંબકીય શરીરમાં એક કહેવાતા વિક્ષેપિત બળ છે જે પરમાણુ ચુંબકને ચુંબકીયકરણ દરમિયાન તેઓ જે સ્થાન પર કબજે કરે છે તે સ્થિતિમાં રાખે છે.

આયર્નમાં, રિટાર્ડિંગ ફોર્સની ક્રિયા ખૂબ જ નબળી હોય છે, પરિણામે તે ઝડપથી ડિમેગ્નેટાઈઝ થઈ જાય છે અને તેમાં બહુ ઓછું અવશેષ ચુંબકત્વ હોય છે.

ઇલેક્ટ્રીકલ એન્જિનિયરિંગમાં ઝડપથી ચુંબકીયકરણ અને ડિમેગ્નેટાઇઝ કરવા માટે આયર્નની મિલકત અત્યંત વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. તે કહેવું પૂરતું છે કે દરેકના કોરો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટવિદ્યુત ઉપકરણોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા અત્યંત ઓછા અવશેષ ચુંબકત્વ સાથે ખાસ લોખંડના બનેલા હોય છે.

સ્ટીલમાં એક મહાન હોલ્ડિંગ પાવર છે, જેના કારણે તેમાં ચુંબકત્વની મિલકત સચવાય છે. એ કારણે કાયમી ચુંબક ખાસ સ્ટીલ એલોયથી બનેલા છે.

સ્થાયી ચુંબકના ગુણધર્મોને આંચકો, અસર અને અચાનક તાપમાનના વધઘટથી પ્રતિકૂળ અસર થાય છે. જો, ઉદાહરણ તરીકે, કાયમી ચુંબકને લાલ રંગથી ગરમ કરવામાં આવે છે અને પછી તેને ઠંડુ થવા દેવામાં આવે છે, તો તે તેના ચુંબકીય ગુણધર્મોને સંપૂર્ણપણે ગુમાવશે. તેવી જ રીતે, જો તમે કાયમી ચુંબકને આંચકાને આધિન કરો છો, તો તેનું આકર્ષણ બળ નોંધપાત્ર રીતે ઘટશે.

આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે મજબૂત ગરમી અથવા આંચકા સાથે, મંદીવાળા બળની ક્રિયા પર કાબુ મેળવે છે અને આમ પરમાણુ ચુંબકની વ્યવસ્થિત ગોઠવણીમાં ખલેલ પહોંચે છે. તેથી, સ્થાયી ચુંબક અને કાયમી ચુંબક ઉપકરણોને કાળજી સાથે નિયંત્રિત કરવું આવશ્યક છે.

બળની ચુંબકીય રેખાઓ. ચુંબકના ધ્રુવોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

દરેક ચુંબકની આસપાસ એક કહેવાતા હોય છે ચુંબકીય ક્ષેત્ર.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર એ અવકાશ કહેવાય છે જેમાં ચુંબકીય દળો... કાયમી ચુંબકનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર એ અવકાશનો તે ભાગ છે જેમાં રેક્ટિલિનિયર ચુંબકના ક્ષેત્રો અને આ ચુંબકના ચુંબકીય દળો કાર્ય કરે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રના ચુંબકીય દળો ચોક્કસ દિશાઓમાં કાર્ય કરે છે... ચુંબકીય દળોની ક્રિયાની દિશાઓને ચુંબકીય બળની રેખાઓ કહેવા માટે સંમત થયા છે... વિદ્યુત ઈજનેરીના અભ્યાસમાં આ શબ્દનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ તે યાદ રાખવું જોઈએ. કે બળની ચુંબકીય રેખાઓ સામગ્રી નથી: આ એક પરંપરાગત શબ્દ છે જે ફક્ત ચુંબકીય ક્ષેત્રના ગુણધર્મોને સમજવા માટે રજૂ કરવામાં આવ્યો છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રનો આકાર, એટલે કે, અવકાશમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની રેખાઓનું સ્થાન ચુંબકના આકાર પર આધારિત છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રની રેખાઓ અસંખ્ય ગુણધર્મો ધરાવે છે: તે હંમેશા બંધ હોય છે, ક્યારેય ક્રોસ થતી નથી, સૌથી ટૂંકો રસ્તો લેવાનું વલણ ધરાવે છે, અને જો તેઓ એક જ દિશામાં નિર્દેશ કરતી હોય તો એકબીજાને ભગાડતા હોય છે. સામાન્ય રીતે તે સ્વીકારવામાં આવે છે કે બળની રેખાઓ ઉત્તર ધ્રુવમાંથી બહાર નીકળે છે. ચુંબકમાંથી અને તેના દક્ષિણ ધ્રુવમાં પ્રવેશ કરો; ચુંબકની અંદર, તેઓ દક્ષિણ ધ્રુવથી ઉત્તર તરફ દિશા ધરાવે છે.

ચુંબકીય ધ્રુવોની જેમ ભગાડે છે, તેનાથી વિપરીત ચુંબકીય ધ્રુવો આકર્ષે છે.

વ્યવહારમાં બંને નિષ્કર્ષની સાચીતા વિશે તમારી જાતને સમજાવવું સરળ છે. હોકાયંત્ર લો અને તેની પાસે રેક્ટિલિનિયર ચુંબકના ધ્રુવોમાંથી એક લાવો, ઉદાહરણ તરીકે, ઉત્તર ધ્રુવ. તમે જોશો કે તીર તરત જ તેના દક્ષિણ છેડાને ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવ તરફ ફેરવશે. જો તમે ઝડપથી ચુંબકને 180 ° ફેરવો છો, તો ચુંબકીય સોય તરત જ 180 ° ફેરવશે, એટલે કે, તેનો ઉત્તર છેડો ચુંબકના દક્ષિણ ધ્રુવનો સામનો કરશે.

ચુંબકીય ઇન્ડક્શન. ચુંબકીય પ્રવાહ

ચુંબકીય શરીર પર કાયમી ચુંબકની ક્રિયાનું બળ (આકર્ષણ) ઘટે છે કારણ કે ચુંબકના ધ્રુવ અને આ શરીર વચ્ચેનું અંતર વધે છે. ચુંબક તેના ધ્રુવો પર સીધા આકર્ષણનું સૌથી મોટું બળ દર્શાવે છે, એટલે કે જ્યાં ચુંબકીય બળની રેખાઓ સૌથી વધુ ગીચ રીતે સ્થિત હોય છે. ધ્રુવથી દૂર જતા, બળની રેખાઓની ઘનતા ઓછી થાય છે, તે વધુ અને વધુ ભાગ્યે જ જોવા મળે છે, આ સાથે, ચુંબકનું આકર્ષણ બળ પણ નબળું પડે છે.

આમ, ચુંબકીય ક્ષેત્રના વિવિધ બિંદુઓ પર ચુંબકના આકર્ષણનું બળ સમાન નથી અને તે બળની રેખાઓની ઘનતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રને તેના વિવિધ બિંદુઓ પર દર્શાવવા માટે, ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન નામની માત્રા રજૂ કરવામાં આવે છે.

ક્ષેત્રનું ચુંબકીય ઇન્ડક્શન સંખ્યાત્મક રીતે 1 સેમી 2 ના વિસ્તારમાંથી પસાર થતી બળની રેખાઓની સંખ્યાની બરાબર છે, જે તેમની દિશામાં લંબરૂપ સ્થિત છે.

આનો અર્થ એ છે કે ક્ષેત્રમાં આપેલ બિંદુ પર ક્ષેત્ર રેખાઓની ઘનતા જેટલી વધારે છે, તે બિંદુ પર ચુંબકીય ઇન્ડક્શન વધારે છે.

કોઈપણ પ્રદેશમાંથી પસાર થતી બળની ચુંબકીય રેખાઓની કુલ સંખ્યાને ચુંબકીય પ્રવાહ કહેવામાં આવે છે.

ચુંબકીય પ્રવાહ F અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે અને તે નીચેના સંબંધ દ્વારા ચુંબકીય ઇન્ડક્શન સાથે સંબંધિત છે:

Ф = BS,

જ્યાં F એ ચુંબકીય પ્રવાહ છે, V એ ક્ષેત્રનું ચુંબકીય ઇન્ડક્શન છે; S એ આપેલ ચુંબકીય પ્રવાહ દ્વારા ઘૂસી ગયેલો વિસ્તાર છે.

આ સૂત્ર માત્ર ત્યારે જ માન્ય છે જો ક્ષેત્ર S ચુંબકીય પ્રવાહની દિશાને લંબરૂપ હોય. નહિંતર, ચુંબકીય પ્રવાહની તીવ્રતા એ કોણ પર પણ આધાર રાખે છે કે જેના પર S વિસ્તાર સ્થિત છે, અને પછી સૂત્ર વધુ જટિલ સ્વરૂપ લેશે.

કાયમી ચુંબકનો ચુંબકીય પ્રવાહ ચુંબકના ક્રોસ વિભાગમાંથી પસાર થતી બળની રેખાઓની કુલ સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.કાયમી ચુંબકનો ચુંબકીય પ્રવાહ જેટલો મોટો હોય છે, તે ચુંબક વધુ આકર્ષક હોય છે.

સ્થાયી ચુંબકનો ચુંબકીય પ્રવાહ સ્ટીલની ગુણવત્તા પર આધાર રાખે છે જેમાંથી ચુંબક બનાવવામાં આવે છે, ચુંબકનું કદ અને તેના ચુંબકીકરણની ડિગ્રી.

ચુંબકીય અભેદ્યતા

ચુંબકીય પ્રવાહને પોતાના દ્વારા પસાર થવા દેવાની શરીરની મિલકતને ચુંબકીય અભેદ્યતા કહેવામાં આવે છે... ચુંબકીય પ્રવાહ માટે બિન-ચુંબકીય શરીર કરતાં હવામાંથી પસાર થવું સરળ છે.

તેમના અનુસાર વિવિધ પદાર્થોની તુલના કરવામાં સક્ષમ થવા માટે ચુંબકીય અભેદ્યતા, હવાની ચુંબકીય અભેદ્યતાને એકતા સમાન ગણવાનો રિવાજ છે.

તેમને એકતા ડાયમેગ્નેટિક કરતાં ઓછી ચુંબકીય અભેદ્યતા ધરાવતા પદાર્થો કહેવામાં આવે છે... તેમાં તાંબુ, સીસું, ચાંદી વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

એલ્યુમિનિયમ, પ્લેટિનમ, ટીન, વગેરે. તેમની પાસે એકતા કરતા થોડી વધારે ચુંબકીય અભેદ્યતા છે અને તેને પેરામેગ્નેટિક પદાર્થો કહેવામાં આવે છે.

એક કરતાં ઘણી મોટી ચુંબકીય અભેદ્યતા ધરાવતા પદાર્થો (હજારોમાં માપવામાં આવે છે) તેને ફેરોમેગ્નેટિક કહેવામાં આવે છે. તેમાં નિકલ, કોબાલ્ટ, સ્ટીલ, આયર્ન વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. તમામ પ્રકારના ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉપકરણો અને વિવિધ વિદ્યુત મશીનોના ભાગો આ પદાર્થો અને તેમના એલોયમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે.

કોમ્યુનિકેશન ટેક્નોલૉજી માટે વ્યવહારુ રસ એ ખાસ આયર્ન-નિકલ એલોય છે જેને પરમાલોઇડ કહેવાય છે.