ચુંબકીયકરણ અને ચુંબકીય સામગ્રી

ચુંબકીય ગુણધર્મોવાળા પદાર્થની હાજરી બિન-ચુંબકીય અવકાશમાં ક્ષેત્રની તુલનામાં ચુંબકીય ક્ષેત્રના પરિમાણોમાં ફેરફારમાં પ્રગટ થાય છે. માઇક્રોસ્કોપિક રજૂઆતમાં બનતી ભૌતિક પ્રક્રિયાઓ માઇક્રોકરન્ટ્સની ચુંબકીય ક્ષણોના ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ સામગ્રીમાં દેખાવ સાથે સંકળાયેલી છે, જેની વોલ્યુમ ઘનતાને મેગ્નેટાઇઝેશન વેક્ટર કહેવામાં આવે છે.

જ્યારે તમે તેને અંદર મૂકો છો ત્યારે પદાર્થમાં ચુંબકીયકરણનો દેખાવ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ક્રમશઃ પ્રેફરન્શિયલ ઓરિએન્ટેશન ચુંબકીય ક્ષણોની પ્રક્રિયા દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે જે તે ક્ષેત્રની દિશામાં માઇક્રોકરન્ટ્સમાં ફરે છે. પદાર્થમાં માઇક્રોકરન્ટ્સના નિર્માણમાં મોટો ફાળો એ ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ છે: અણુઓ, સ્પિન અને વહન ઇલેક્ટ્રોનની મુક્ત હિલચાલ સાથે સંકળાયેલ ઇલેક્ટ્રોનની પરિભ્રમણ અને ભ્રમણકક્ષા.

તેમના ચુંબકીય ગુણધર્મો અનુસાર, તમામ સામગ્રીને પેરામેગ્નેટ, ડાયમેગ્નેટ, ફેરોમેગ્નેટ, એન્ટિફેરોમેગ્નેટ અને ફેરાઈટમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે... એક અથવા બીજા વર્ગમાં સામગ્રીનો સંબંધ ચુંબકીય પર ઈલેક્ટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણોની પ્રતિક્રિયાની પ્રકૃતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. મલ્ટિઇલેક્ટ્રોન અણુઓ અને ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર્સમાં એકબીજા સાથે ઇલેક્ટ્રોનની મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ક્ષેત્ર.

ડાયમેગ્નેટ અને પેરામેગ્નેટ નબળા ચુંબકીય સામગ્રી છે. ફેરોમેગ્નેટ્સમાં વધુ મજબૂત ચુંબકીકરણ અસર જોવા મળે છે.

આવી સામગ્રીઓ માટે ચુંબકીય સંવેદનશીલતા (ચુંબકીયકરણ અને ક્ષેત્ર શક્તિ વેક્ટરના સંપૂર્ણ મૂલ્યોનો ગુણોત્તર) હકારાત્મક છે અને હજારો હજારો સુધી પહોંચી શકે છે. ફેરોમેગ્નેટ્સમાં, સ્વયંસ્ફુરિત યુનિડાયરેક્શનલ મેગ્નેટાઇઝેશનના પ્રદેશો — ડોમેન્સ — રચાય છે.

ફેરોમેગ્નેટિઝમ સંક્રમણ ધાતુઓના સ્ફટિકોમાં જોવા મળે છે: આયર્ન, કોબાલ્ટ, નિકલ અને સંખ્યાબંધ એલોય.

જ્યારે વધતી જતી શક્તિનું બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સ્વયંસ્ફુરિત ચુંબકીકરણ વેક્ટર, શરૂઆતમાં જુદા જુદા વિસ્તારોમાં જુદી જુદી રીતે લક્ષી, ધીમે ધીમે એક જ દિશામાં સંરેખિત થાય છે. આ પ્રક્રિયાને તકનીકી ચુંબકીયકરણ કહેવામાં આવે છે... તે પ્રારંભિક ચુંબકીકરણ વળાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે - ઇન્ડક્શન અથવા મેગ્નેટાઇઝેશનની અવલંબન પરિણામી ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ સામગ્રીમાં.

પ્રમાણમાં નાની ફીલ્ડ સ્ટ્રેન્થ (વિભાગ I) સાથે ચુંબકીકરણમાં ઝડપી વધારો થાય છે, મુખ્યત્વે ક્ષેત્રીય શક્તિ વેક્ટરની દિશાઓના સકારાત્મક ગોળાર્ધમાં ચુંબકીકરણ અભિગમ સાથે ડોમેન્સનાં કદમાં વધારો થવાને કારણે. તે જ સમયે, નકારાત્મક ગોળાર્ધમાં ડોમેન્સનું કદ પ્રમાણસર ઘટાડવામાં આવે છે.થોડા અંશે, આ પ્રદેશોના પરિમાણો બદલાય છે, જેનું ચુંબકીકરણ તીવ્રતા વેક્ટરના પ્લેન ઓર્થોગોનલની નજીક લક્ષી છે.

તીવ્રતામાં વધુ વધારા સાથે, ટેકનિકલ સંતૃપ્તિ (બિંદુ S) સુધી પહોંચી ન જાય ત્યાં સુધી ક્ષેત્ર સાથે ડોમેન મેગ્નેટાઇઝેશન વેક્ટરના પરિભ્રમણની પ્રક્રિયાઓ (વિભાગ II) પ્રબળ બને છે. પરિણામી ચુંબકીકરણનો અનુગામી વધારો અને ક્ષેત્રના તમામ ક્ષેત્રોના સમાન અભિગમની સિદ્ધિ ઇલેક્ટ્રોનની થર્મલ ગતિ દ્વારા અવરોધાય છે. પ્રદેશ III પ્રકૃતિમાં પેરામેગ્નેટિક પ્રક્રિયાઓ સમાન છે, જ્યાં ચુંબકીયકરણમાં વધારો થર્મલ ગતિ દ્વારા અવ્યવસ્થિત થોડા સ્પિન ચુંબકીય ક્ષણોના અભિગમને કારણે છે. વધતા તાપમાન સાથે, વિચલિત થર્મલ ગતિ વધે છે અને પદાર્થનું ચુંબકીયકરણ ઘટે છે.

આપેલ લોહચુંબકીય સામગ્રી માટે, ત્યાં ચોક્કસ તાપમાન હોય છે કે જેના પર ડોમેન માળખું અને ચુંબકીયકરણનો લોહચુંબકીય ક્રમ અદૃશ્ય થઈ જાય છે. સામગ્રી પેરામેગ્નેટિક બને છે. આ તાપમાનને ક્યુરી પોઈન્ટ કહેવામાં આવે છે. આયર્ન માટે, ક્યુરી પોઈન્ટ 790 ° સે, નિકલ માટે - 340 ° સે, કોબાલ્ટ માટે - 1150 ° સે.

ક્યુરી પોઈન્ટથી નીચેનું તાપમાન ઘટાડવું એ સામગ્રીના ચુંબકીય ગુણધર્મોને ફરીથી સ્થાપિત કરે છે: જો કોઈ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર ન હોય તો શૂન્ય નેટવર્ક ચુંબકીયકરણ સાથેનું ડોમેન માળખું. તેથી, ક્યુરી પોઈન્ટની ઉપર ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીથી બનેલા હીટિંગ ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ તેમને સંપૂર્ણપણે ડિમેગ્નેટાઈઝ કરવા માટે થાય છે.

પ્રારંભિક ચુંબકીયકરણ વળાંક

ચુંબકીય ક્ષેત્રના ફેરફારના સંબંધમાં ઉલટાવી શકાય તેવું અને ઉલટાવી શકાય તેવું વિભાજિત ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીના ચુંબકીયકરણની પ્રક્રિયાઓ.જો, બાહ્ય ક્ષેત્રના વિક્ષેપને દૂર કર્યા પછી, સામગ્રીનું ચુંબકીયકરણ તેની મૂળ સ્થિતિમાં પાછું આવે છે, તો આ પ્રક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું છે, અન્યથા તે ઉલટાવી શકાય તેવું છે.

ઉલટાવી શકાય તેવા ફેરફારો વિભાગ I ચુંબકીયકરણ વળાંક (રેલે ઝોન) ના નાના પ્રારંભિક સેગમેન્ટમાં ડોમેન દિવાલોના નાના વિસ્થાપન પર અને પ્રદેશ II, III માં જોવા મળે છે જ્યારે પ્રદેશોમાં ચુંબકીકરણ વેક્ટર ફરે છે. વિભાગ I નો મુખ્ય ભાગ ચુંબકીયકરણ રિવર્સલની બદલી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયા સાથે વ્યવહાર કરે છે, જે મુખ્યત્વે ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીના હિસ્ટેરેસિસ ગુણધર્મો (ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરફારોથી ચુંબકીયકરણમાં ફેરફારોનો વિરામ) નક્કી કરે છે.

ચક્રીય રીતે બદલાતા બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ફેરોમેગ્નેટના ચુંબકીયકરણમાં ફેરફારને પ્રતિબિંબિત કરતા વણાંકો કહેવાય હિસ્ટેરેસિસ લૂપ.

ચુંબકીય સામગ્રીનું પરીક્ષણ કરતી વખતે, ચુંબકીય ક્ષેત્રના પરિમાણો B (H) અથવા M (H) ના કાર્યો માટે હિસ્ટેરેસિસ લૂપ્સ બનાવવામાં આવે છે, જે નિશ્ચિત દિશામાં પ્રક્ષેપણમાં સામગ્રીની અંદર પ્રાપ્ત પરિમાણોનો અર્થ ધરાવે છે. જો સામગ્રી અગાઉ સંપૂર્ણપણે ડિમેગ્નેટાઇઝ્ડ હતી, તો પછી ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિમાં શૂન્યથી Hs સુધીનો ક્રમશઃ વધારો પ્રારંભિક ચુંબકીકરણ વળાંક (વિભાગ 0-1) માંથી ઘણા બધા બિંદુઓ આપે છે.

બિંદુ 1 - તકનીકી સંતૃપ્તિ બિંદુ (Bs, Hs). સામગ્રીની અંદરના બળ Hને શૂન્ય (વિભાગ 1-2) પર અનુગામી ઘટાડાથી અવશેષ ચુંબકીકરણ Br ની મર્યાદા (મહત્તમ) મૂલ્ય નક્કી કરવાનું શક્ય બને છે અને સંપૂર્ણ ડિમેગ્નેટાઇઝેશન B = 0 ( વિભાગ) હાંસલ કરવા માટે નકારાત્મક ક્ષેત્રની શક્તિને વધુ ઘટાડી શકાય છે. 2-3) બિંદુ H = -HcV પર - ચુંબકીયકરણ દરમિયાન મહત્તમ બળજબરી બળ.

વધુમાં, સામગ્રીને H = — Hs પર સંતૃપ્તિ (વિભાગ 3-4) ની નકારાત્મક દિશામાં ચુંબકીય કરવામાં આવે છે. સકારાત્મક દિશામાં ક્ષેત્રની શક્તિમાં ફેરફાર 4-5-6-1 વળાંક સાથે મર્યાદિત હિસ્ટેરેસિસ લૂપને બંધ કરે છે.

આંશિક સપ્રમાણ અને અસમપ્રમાણ હિસ્ટેરેસિસ ચક્રને અનુરૂપ ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિને બદલીને હિસ્ટ્રેસીસ મર્યાદા ચક્રની અંદર ઘણી ભૌતિક સ્થિતિઓ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

ચુંબકીય હિસ્ટેરેસિસ: 1 — પ્રારંભિક ચુંબકીકરણ વળાંક; 2 — હિસ્ટેરેસિસ મર્યાદા ચક્ર; 3 - મુખ્ય ચુંબકીયકરણનો વળાંક; 4 - સપ્રમાણ આંશિક ચક્ર; 5 — અસમપ્રમાણ આંશિક લૂપ્સ

આંશિક રીતે સપ્રમાણ હિસ્ટેરેસિસ ચક્રો તેમના શિરોબિંદુઓને મુખ્ય ચુંબકીકરણ વળાંક પર આરામ કરે છે, જે આ ચક્રોના શિરોબિંદુઓના સમૂહ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જ્યાં સુધી તેઓ મર્યાદા ચક્ર સાથે એકરૂપ ન થાય.

આંશિક અસમપ્રમાણ હિસ્ટેરેસિસ લૂપ્સ રચાય છે જો પ્રારંભિક બિંદુ મુખ્ય ચુંબકીયકરણ વળાંક પર ક્ષેત્રની શક્તિમાં સપ્રમાણ ફેરફાર સાથે, તેમજ હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક દિશામાં ક્ષેત્રની શક્તિમાં અસમપ્રમાણ ફેરફાર સાથે ન હોય.

બળજબરી બળના મૂલ્યોના આધારે, લોહચુંબકીય સામગ્રીને ચુંબકીય રીતે નરમ અને ચુંબકીય રીતે સખતમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.

નરમ ચુંબકીય સામગ્રીનો ઉપયોગ ચુંબકીય પ્રણાલીઓમાં ચુંબકીય કોરો તરીકે થાય છે... આ સામગ્રીઓમાં નીચું બળજબરી બળ, ઉચ્ચ ચુંબકીય અભેદ્યતા અને સંતૃપ્તિ ઇન્ડક્શન.

કઠણ ચુંબકીય સામગ્રીમાં મોટી બળજબરી બળ હોય છે અને પૂર્વ-ચુંબકીય સ્થિતિમાં વપરાય છે કાયમી ચુંબક - ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રાથમિક સ્ત્રોત.

એવી સામગ્રીઓ છે કે જેના ચુંબકીય ગુણધર્મો અનુસાર, એન્ટિફેરોમેગ્નેટ હોય છે... પડોશી અણુઓના સ્પિન્સની એન્ટિસમાંતર ગોઠવણી તેમના માટે ઊર્જાસભર રીતે વધુ અનુકૂળ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. સ્ફટિક જાળીની અસમપ્રમાણતાને કારણે એન્ટિફેરોમેગ્નેટ બનાવવામાં આવ્યા છે જે નોંધપાત્ર આંતરિક ચુંબકીય ક્ષણ ધરાવે છે... આવી સામગ્રીને ફેરીમેગ્નેટ (ફેરીટ) કહેવામાં આવે છે... મેટાલિક ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીથી વિપરીત, ફેરાઇટ સેમિકન્ડક્ટર છે અને તે નોંધપાત્ર રીતે ઓછી ઉર્જાનું નુકસાન કરે છે. વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રોમાં એડી પ્રવાહો.

વિવિધ ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રીના ચુંબકીયકરણ વણાંકો