ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીના ગુણધર્મો અને તકનીકમાં તેનો ઉપયોગ

ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સાથેના વાયરની આસપાસ, શૂન્યાવકાશમાં પણ, ત્યાં છે ચુંબકીય ક્ષેત્ર… અને જો કોઈ પદાર્થને આ ક્ષેત્રમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, તો ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાશે, કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં કોઈપણ પદાર્થ ચુંબકીય છે, એટલે કે, તે એક મોટી અથવા ઓછી ચુંબકીય ક્ષણ પ્રાપ્ત કરે છે, જેની સાથે સંકળાયેલ પ્રાથમિક ચુંબકીય ક્ષણોના સરવાળા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ભાગો કે જે તે પદાર્થ બનાવે છે.

ઘટનાનો સાર એ હકીકતમાં રહેલો છે કે ઘણા પદાર્થોના પરમાણુઓની પોતાની ચુંબકીય ક્ષણો હોય છે, કારણ કે ચાર્જ પરમાણુઓની અંદર ફરે છે, જે પ્રાથમિક ગોળ પ્રવાહ બનાવે છે અને તેથી ચુંબકીય ક્ષેત્રો સાથે હોય છે. જો પદાર્થ પર કોઈ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ પડતું નથી, તો તેના પરમાણુઓની ચુંબકીય ક્ષણો અવકાશમાં અવ્યવસ્થિત રીતે લક્ષી હોય છે, અને આવા નમૂનાનું કુલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર (તેમજ અણુઓની કુલ ચુંબકીય ક્ષણ) શૂન્ય હશે.

જો નમૂનાને બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, તો પછી તેના પરમાણુઓની પ્રાથમિક ચુંબકીય ક્ષણોની દિશા બાહ્ય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ પસંદગીની દિશા પ્રાપ્ત કરશે. પરિણામે, પદાર્થની કુલ ચુંબકીય ક્ષણ હવે શૂન્ય રહેશે નહીં, કારણ કે નવી પરિસ્થિતિઓમાં વ્યક્તિગત પરમાણુઓના ચુંબકીય ક્ષેત્રો એકબીજાને વળતર આપતા નથી. આમ, પદાર્થ ચુંબકીય ક્ષેત્ર B વિકસાવે છે.

જો કોઈ પદાર્થના પરમાણુઓમાં શરૂઆતમાં ચુંબકીય ક્ષણો ન હોય (ત્યાં આવા પદાર્થો હોય છે), તો જ્યારે આવા નમૂનાને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગોળ પ્રવાહો તેમાં પ્રેરિત થાય છે, એટલે કે, અણુઓ ચુંબકીય ક્ષણો મેળવે છે, જે ફરીથી, પરિણામે, કુલ ચુંબકીય ક્ષેત્રો B ના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે.

મોટાભાગના જાણીતા પદાર્થો ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં નબળા ચુંબકીય છે, પરંતુ એવા પદાર્થો પણ છે જે મજબૂત ચુંબકીય ગુણધર્મો દ્વારા અલગ પડે છે, તેમને કહેવામાં આવે છે ફેરોમેગ્નેટ… ફેરોમેગ્નેટના ઉદાહરણો: આયર્ન, કોબાલ્ટ, નિકલ અને તેમના એલોય.

ફેરોમેગ્નેટ્સમાં ઘન પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે જે નીચા તાપમાને સ્વયંસ્ફુરિત (સ્વયંસ્ફુરિત) ચુંબકીકરણ ધરાવે છે જે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર, યાંત્રિક વિકૃતિ અથવા બદલાતા તાપમાનના પ્રભાવ હેઠળ નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે. આ રીતે સ્ટીલ અને આયર્ન, નિકલ અને કોબાલ્ટ અને એલોય વર્તે છે. તેમની ચુંબકીય અભેદ્યતા શૂન્યાવકાશ કરતા હજારો ગણી વધારે છે.

આ કારણોસર, વિદ્યુત ઇજનેરીમાં, ચુંબકીય પ્રવાહનું સંચાલન કરવા અને ઉર્જાને રૂપાંતરિત કરવા માટે, તેનો પરંપરાગત રીતે ઉપયોગ થાય છે. ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીથી બનેલા ચુંબકીય કોરો.

આવા પદાર્થોમાં, ચુંબકીય ગુણધર્મો ચુંબકત્વના પ્રાથમિક વાહકોના ચુંબકીય ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે — અણુઓની અંદર ફરતા ઇલેક્ટ્રોન… અલબત્ત, તેમના મધ્યવર્તી કેન્દ્રની આસપાસના અણુઓની ભ્રમણકક્ષામાં ફરતા ઇલેક્ટ્રોન ગોળાકાર પ્રવાહો (ચુંબકીય દ્વિધ્રુવો) બનાવે છે. પરંતુ આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોન પણ તેમની ધરીની આસપાસ ફરે છે, સ્પિન ચુંબકીય ક્ષણો બનાવે છે, જે ફક્ત ફેરોમેગ્નેટના ચુંબકીયકરણમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે.

ફેરોમેગ્નેટિક ગુણધર્મો ત્યારે જ પ્રગટ થાય છે જ્યારે પદાર્થ સ્ફટિકીય સ્થિતિમાં હોય. વધુમાં, આ ગુણધર્મો ખૂબ તાપમાન આધારિત છે, કારણ કે થર્મલ ગતિ પ્રાથમિક ચુંબકીય ક્ષણોના સ્થિર અભિગમને અટકાવે છે. તેથી, દરેક ફેરોમેગ્નેટ માટે, ચોક્કસ તાપમાન (ક્યુરી પોઈન્ટ) નક્કી કરવામાં આવે છે કે જેના પર ચુંબકીકરણ માળખું નાશ પામે છે અને પદાર્થ પેરામેગ્નેટ બની જાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, આયર્ન માટે તે 900 ° સે છે.

નબળા ચુંબકીય ક્ષેત્રોમાં પણ, ફેરોમેગ્નેટને સંતૃપ્તિમાં ચુંબકીય કરી શકાય છે. વધુમાં, તેમની ચુંબકીય અભેદ્યતા લાગુ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે.

ચુંબકીયકરણ પ્રક્રિયાની શરૂઆતમાં ચુંબકીય ઇન્ડક્શન B ફેરોમેગ્નેટિકમાં મજબૂત બને છે, જેનો અર્થ થાય છે ચુંબકીય અભેદ્યતા તે મહાન છે. પરંતુ જ્યારે સંતૃપ્તિ થાય છે, ત્યારે બાહ્ય ક્ષેત્રના ચુંબકીય ઇન્ડક્શનમાં વધુ વધારો થવાથી ફેરોમેગ્નેટના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વધારો થતો નથી, અને તેથી નમૂનાની ચુંબકીય અભેદ્યતા ઘટી છે, હવે તે 1 તરફ વળે છે.

ફેરોમેગ્નેટની મહત્વની મિલકત છે બાકી… ધારો કે કોઇલમાં ફેરોમેગ્નેટિક સળિયા મૂકવામાં આવે છે અને કોઇલમાં કરંટ વધારીને તેને સંતૃપ્તિમાં લાવવામાં આવે છે. પછી કોઇલમાંનો પ્રવાહ બંધ કરવામાં આવ્યો હતો, એટલે કે કોઇલનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર દૂર કરવામાં આવ્યું હતું.

તે નોંધવું શક્ય બનશે કે સળિયા તે રાજ્યમાં ડિમેગ્નેટાઇઝ્ડ નથી જેમાં તે શરૂઆતમાં હતું, તેનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર વધારે હશે, એટલે કે, ત્યાં અવશેષ ઇન્ડક્શન હશે. સળિયો આ રીતે ફેરવવામાં આવ્યો હતો કાયમી ચુંબક માટે.

આવા સળિયાને ડિમેગ્નેટાઇઝ કરવા માટે, તેના પર બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ કરવું જરૂરી રહેશે વિરુદ્ધ દિશામાં અને શેષ ઇન્ડક્શનના સમાન ઇન્ડક્શન સાથે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શનના મોડ્યુલસનું મૂલ્ય કે જે ચુંબકીય ફેરોમેગ્નેટ (કાયમી ચુંબક) ને ડિમેગ્નેટાઇઝ કરવા માટે લાગુ કરવું આવશ્યક છે તેને કહેવામાં આવે છે બળજબરી.

જ્યારે ફેરોમેગ્નેટના ચુંબકીયકરણ દરમિયાન તેમાં ઇન્ડક્શન લાગુ ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શનથી પાછળ રહે છે ત્યારે ઘટના કહેવાય છે ચુંબકીય હિસ્ટેરેસિસ (જુઓ - હિસ્ટેરેસિસ શું છે).

વિવિધ ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીઓ માટે મેગ્નેટાઇઝેશન કર્વ્સ (હિસ્ટેરેસિસ લૂપ્સ) એકબીજાથી અલગ છે.

કેટલીક સામગ્રીઓમાં વિશાળ હિસ્ટેરેસિસ લૂપ્સ હોય છે - આ ઉચ્ચ અવશેષ ચુંબકીયકરણ સાથેની સામગ્રી છે, તેને ચુંબકીય રીતે સખત સામગ્રી કહેવામાં આવે છે. કાયમી ચુંબકના ઉત્પાદનમાં સખત ચુંબકીય સામગ્રીનો ઉપયોગ થાય છે.

તેનાથી વિપરિત, નરમ ચુંબકીય સામગ્રીમાં સાંકડી હિસ્ટેરેસિસ લૂપ હોય છે, ઓછા અવશેષ ચુંબકીયકરણ હોય છે અને નબળા ક્ષેત્રોમાં સરળતાથી ચુંબકીકરણ થાય છે. આ નરમ ચુંબકીય સામગ્રી છે જેનો ઉપયોગ ટ્રાન્સફોર્મર્સ, મોટર સ્ટેટર્સ વગેરેના ચુંબકીય કોરો તરીકે થાય છે.

ફેરોમેગ્નેટ આજે ટેકનોલોજીમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. નરમ ચુંબકીય સામગ્રી (ફેરાઇટ્સ, ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીલ) નો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ અને જનરેટરમાં, ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને ચોક્સમાં તેમજ રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં થાય છે. ફેરાઈટ બને છે ઇન્ડક્ટર કોરો.

કાયમી ચુંબક બનાવવા માટે સખત ચુંબકીય સામગ્રી (બેરિયમ, કોબાલ્ટ, સ્ટ્રોન્ટીયમ, નિયોડીમિયમ-આયર્ન-બોરોન) નો ઉપયોગ થાય છે. કાયમી ચુંબકનો વ્યાપકપણે વિદ્યુત અને એકોસ્ટિક સાધનો, મોટર અને જનરેટરમાં, ચુંબકીય હોકાયંત્રો વગેરેમાં ઉપયોગ થાય છે.