लकड़ी की चुंबकीय पारगम्यता. चुंबकीय सामग्री

किसी पदार्थ की चुंबकीय पारगम्यता का निर्धारण। विवरण में उसकी भूमिका चुंबकीय क्षेत्र

यदि आप एक सोलनॉइड के साथ एक प्रयोग करते हैं जो एक बैलिस्टिक गैल्वेनोमीटर से जुड़ा है, तो जब आप सोलनॉइड में करंट चालू करते हैं, तो आप मूल्य निर्धारित कर सकते हैं चुंबकीय प्रवाहएफ, जो गैल्वेनोमीटर सुई के विक्षेपण के समानुपाती होगा। आइए प्रयोग को दो बार करें, और गैल्वेनोमीटर में करंट (I) को समान रखें, लेकिन पहले प्रयोग में सोलनॉइड बिना कोर के होगा, और दूसरे प्रयोग में, करंट चालू करने से पहले, हम पेश करेंगे सोलनॉइड में एक लोहे का कोर। यह पता चला है कि दूसरे प्रयोग में चुंबकीय प्रवाह पहले (कोर के बिना) की तुलना में काफी अधिक है। विभिन्न मोटाई के कोर के साथ प्रयोग दोहराते समय, यह पता चलता है कि अधिकतम प्रवाह उस स्थिति में प्राप्त होता है जब पूरा सोलनॉइड लोहे से भरा होता है, यानी, लोहे के कोर के चारों ओर घुमावदार कसकर लपेटा जाता है। आप विभिन्न कोर के साथ एक प्रयोग कर सकते हैं। परिणाम यह है कि:

जहां $Ф$ एक कोर वाली कुंडली में चुंबकीय प्रवाह है, $Ф_0$ बिना कोर वाली कुंडली में चुंबकीय प्रवाह है। जब एक कोर को सोलनॉइड में पेश किया जाता है तो चुंबकीय प्रवाह में वृद्धि को इस तथ्य से समझाया जाता है कि चुंबकीय प्रवाह जो सोलनॉइड वाइंडिंग में करंट बनाता है, उन्मुख एम्पीयर आणविक धाराओं के एक सेट द्वारा बनाया गया चुंबकीय प्रवाह जोड़ा गया था। चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, आणविक धाराएं उन्मुख होती हैं, और उनका कुल चुंबकीय क्षण शून्य के बराबर हो जाता है, और एक अतिरिक्त चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।

परिभाषा

मान $\mu $, जो विशेषता देता है चुंबकीय गुणपर्यावरण को चुंबकीय पारगम्यता (या सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता) कहा जाता है।

यह किसी पदार्थ का आयामहीन गुण है। फ्लक्स Ф में $\mu $ गुना (1) की वृद्धि का मतलब है कि कोर में चुंबकीय प्रेरण $\overrightarrow(B)$ सोलनॉइड में समान धारा के साथ वैक्यूम की तुलना में समान संख्या में गुना अधिक है। इसलिए, हम यह लिख सकते हैं:

\[\ओवरराइटएरो(बी)=\एमयू (\ओवरराइटएरो(बी))_0\लेफ्ट(2\राइट),\]

जहां $(\overrightarrow(B))_0$ निर्वात में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण है।

चुंबकीय प्रेरण के साथ, जो क्षेत्र की मुख्य बल विशेषता है, एक सहायक वेक्टर मात्रा का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र की ताकत ($\overrightarrow(H)$) के रूप में किया जाता है, जो निम्नलिखित संबंध द्वारा $\overrightarrow(B)$ से संबंधित है :

\[\ओवरराइटएरो(बी)=\एमयू \ओवरराइटएरो(एच)\लेफ्ट(3\राइट).\]

यदि सूत्र (3) को कोर के साथ प्रयोग में लागू किया जाता है, तो हम कोर की अनुपस्थिति में यह प्राप्त करते हैं:

\[(\ओवरराइटएरो(बी))_0=(\mu )_0\ओवरराइटएरो(H_0)\left(4\right),\]

जहां $\mu $=1. यदि कोई कोर है, तो हमें मिलता है:

\[\ओवरराइटएरो(बी)=\एमयू (\एमयू )_0\ओवरराइटएरो(एच)\लेफ्ट(5\राइट).\]

लेकिन चूँकि (2) संतुष्ट है, यह पता चलता है कि:

\[\mu (\mu )_0\overrightarrow(H)=(\mu m)_0\overrightarrow(H_0)\to \overrightarrow(H)=\overrightarrow(H_0)\left(6\right).\]

हमने पाया कि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत इस बात पर निर्भर नहीं करती कि स्थान किस प्रकार के सजातीय पदार्थ से भरा है। लौहचुंबक को छोड़कर अधिकांश पदार्थों की चुंबकीय पारगम्यता लगभग एकता होती है।

किसी पदार्थ की चुंबकीय संवेदनशीलता

आमतौर पर चुंबकत्व वेक्टर ($\overrightarrow(J)$) चुंबक के प्रत्येक बिंदु पर तीव्रता वेक्टर से जुड़ा होता है:

\[\ओवरराइटएरो(J)=\वर्कप्पा \ओवरराइटएरो(H)\left(7\right),\]

जहां $\varkappa $ चुंबकीय संवेदनशीलता, एक आयामहीन मात्रा है। गैर-लौहचुंबकीय पदार्थों के लिए और छोटे क्षेत्रों में $\varkappa $ ताकत पर निर्भर नहीं करता है और एक अदिश राशि है। अनिसोट्रोपिक मीडिया में, $\varkappa $ एक टेंसर है और दिशाएँ $\overrightarrow(J)$ और $\overrightarrow(H)$ मेल नहीं खाती हैं।

चुंबकीय संवेदनशीलता और चुंबकीय पारगम्यता के बीच संबंध

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu )_0)-\overrightarrow(J)\left(8\right).\]

आइए हम चुम्बकत्व वेक्टर (7) के लिए अभिव्यक्ति को (8) में प्रतिस्थापित करें, और प्राप्त करें:

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu )_0)-\overrightarrow(H)\left(9\right).\]

तनाव को व्यक्त करने पर, हमें मिलता है:

\[\overrightarrow(H)=\frac(\overrightarrow(B))((\mu )_0\left(1+\varkappa \right))\to \overrightarrow(B)=(\mu )_0\left( 1+\वर्कप्पा \दाएं)\ओवरराइटएरो(एच)\बाएं(10\दाएं).\]

अभिव्यक्ति (5) और (10) की तुलना करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

\[\mu =1+\varkappa \left(11\right).\]

चुंबकीय संवेदनशीलता या तो सकारात्मक या नकारात्मक हो सकती है। (11) से यह निष्कर्ष निकलता है कि चुंबकीय पारगम्यता या तो इकाई से अधिक या उससे कम हो सकती है।

उदाहरण 1

कार्य: त्रिज्या R=0.1 मीटर की एक गोलाकार कुंडली के केंद्र में I=2A शक्ति की धारा के साथ चुंबकत्व की गणना करें, यदि यह तरल ऑक्सीजन में डूबा हुआ है। तरल ऑक्सीजन की चुंबकीय संवेदनशीलता $\varkappa =3.4\cdot (10)^(-3).$ के बराबर है

समस्या को हल करने के आधार के रूप में, हम एक अभिव्यक्ति लेंगे जो चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और चुंबकत्व के बीच संबंध को दर्शाती है:

\[\ओवरराइटएरो(जे)=\वर्कप्पा \ओवरराइटएरो(एच)\लेफ्ट(1.1\राइट).\]

आइए धारा के साथ कुंडल के केंद्र में क्षेत्र का पता लगाएं, क्योंकि हमें इस बिंदु पर चुंबकत्व की गणना करने की आवश्यकता है।

आइए हम वर्तमान-ले जाने वाले कंडक्टर पर एक प्राथमिक अनुभाग का चयन करें (चित्र 1); समस्या को हल करने के आधार के रूप में, हम वर्तमान-ले जाने वाले कुंडल तत्व की ताकत के लिए सूत्र का उपयोग करते हैं:

जहां $\ \overrightarrow(r)$ वर्तमान तत्व से विचाराधीन बिंदु तक खींचा गया त्रिज्या वेक्टर है, $\overrightarrow(dl)$ वर्तमान के साथ कंडक्टर का तत्व है (दिशा वर्तमान की दिशा द्वारा निर्दिष्ट की जाती है) ), $\vartheta$ $ \overrightarrow(dl)$ और $\overrightarrow(r)$ के बीच का कोण है। चित्र के आधार पर. 1 $\vartheta=90()^\circ $, इसलिए (1.1) को सरल बनाया जाएगा, इसके अलावा, वर्तमान के साथ कंडक्टर तत्व के सर्कल के केंद्र से दूरी (वह बिंदु जहां हम चुंबकीय क्षेत्र की तलाश कर रहे हैं) स्थिर है और मोड़ की त्रिज्या (R) के बराबर है, इसलिए हमारे पास है:

परिणामी चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर को एक्स अक्ष के साथ निर्देशित किया जाता है, इसे अलग-अलग वैक्टरों के योग के रूप में पाया जा सकता है $\ \ \overrightarrow(dH),$ चूंकि सभी मौजूदा तत्व मोड़ के केंद्र में चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, जो कि दिशा में निर्देशित होते हैं मोड़ का सामान्य. फिर, सुपरपोजिशन के सिद्धांत के अनुसार, कुल चुंबकीय क्षेत्र की ताकत इंटीग्रल में जाकर प्राप्त की जा सकती है:

(1.3) को (1.4) में प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है:

आइए चुम्बकत्व का पता लगाएं यदि हम तीव्रता को (1.5) से (1.1) में प्रतिस्थापित करते हैं, तो हमें मिलता है:

एसआई प्रणाली में सभी इकाइयाँ दी गई हैं, आइए गणना करें:

उत्तर: $J=3.4\cdot (10)^(-2)\frac(A)(m).$

उदाहरण 2

कार्य: टंगस्टन रॉड में कुल चुंबकीय क्षेत्र के अंश की गणना करें जो बाहरी समान चुंबकीय क्षेत्र में है, जो आणविक धाराओं द्वारा निर्धारित होता है। टंगस्टन की चुंबकीय पारगम्यता $\mu =1.0176.$ है

चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण ($B"$), जो आणविक धाराओं के लिए जिम्मेदार है, इस प्रकार पाया जा सकता है:

जहाँ $J$ चुम्बकत्व है। यह अभिव्यक्ति द्वारा चुंबकीय क्षेत्र की ताकत से संबंधित है:

जहां किसी पदार्थ की चुंबकीय संवेदनशीलता इस प्रकार पाई जा सकती है:

\[\varkappa =\mu -1\ \left(2.3\right).\]

इसलिए, हम आणविक धाराओं का चुंबकीय क्षेत्र इस प्रकार पाते हैं:

छड़ में कुल क्षेत्र की गणना सूत्र के अनुसार की जाती है:

हम आवश्यक संबंध खोजने के लिए अभिव्यक्ति (2.4) और (2.5) का उपयोग करते हैं:

\[\frac(B")(B)=\frac((\mu )_0\left(\mu -1\right)H)(\mu (\mu )_0H)=\frac(\mu -1) (\mu).\]

आइए गणनाएँ करें:

\[\frac(B")(B)=\frac(1.0176-1)(1.0176)=0.0173.\]

उत्तर:$\frac(B")(B)=0.0173.$

पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता -यह एक आनुपातिकता गुणांक है जो उस वातावरण के प्रभाव को ध्यान में रखता है जिसमें तार स्थित हैं।

माध्यम के चुंबकीय गुणों का अंदाजा लगाने के लिए, किसी दिए गए माध्यम में करंट वाले तार के चारों ओर के चुंबकीय क्षेत्र की तुलना उसी तार के चारों ओर के चुंबकीय क्षेत्र से की गई, लेकिन निर्वात में स्थित है। यह पाया गया कि कुछ मामलों में क्षेत्र निर्वात की तुलना में अधिक तीव्र होता है, दूसरों में - कम।

वहाँ हैं:

v पैरामैग्नेटिक सामग्री और वातावरण जिसमें एक मजबूत एमएफ प्राप्त होता है (सोडियम, पोटेशियम, एल्यूमीनियम, प्लैटिनम, मैंगनीज, वायु);

v प्रतिचुंबकीय सामग्री और वातावरण जिसमें चुंबकीय क्षेत्र कमजोर है (चांदी, पारा, पानी, कांच, तांबा);

v लौहचुंबकीय सामग्री जिसमें सबसे मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है (लोहा, निकल, कोबाल्ट, कच्चा लोहा और उनके मिश्र धातु)।

के लिए पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता विभिन्न पदार्थअलग-अलग आकार हैं.

चुंबकीय स्थिरांक - यह निर्वात की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता है।

माध्यम की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता- एक आयामहीन मात्रा जो दर्शाती है कि किसी पदार्थ की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता चुंबकीय स्थिरांक से कितनी बार अधिक या कम है:

प्रतिचुंबकीय पदार्थों के लिए - , अनुचुंबकीय पदार्थों के लिए - (प्रतिचुंबकीय और अनुचुंबकीय पिंडों की तकनीकी गणना के लिए एकता के बराबर लिया जाता है), लौहचुंबकीय पदार्थों के लिए -।

सांसद तनाव एनएमएफ उत्तेजना के लिए स्थितियों की विशेषता बताता है। एक सजातीय माध्यम में तीव्रता उस पदार्थ के चुंबकीय गुणों पर निर्भर नहीं करती है जिसमें क्षेत्र बनाया गया है, लेकिन चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता पर वर्तमान की परिमाण और कंडक्टर के आकार के प्रभाव को ध्यान में रखता है दिया गया बिंदु.

एमएफ तीव्रता एक सदिश राशि है. सदिश दिशा एन आइसोट्रोपिक मीडिया के लिए (सभी दिशाओं में समान चुंबकीय गुणों वाला मीडिया) , किसी दिए गए बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र या वेक्टर की दिशा से मेल खाता है।

विभिन्न स्रोतों द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र की ताकत चित्र में दिखाई गई है। 13.

चुंबकीय प्रवाह है कुल गणनाविचाराधीन संपूर्ण सतह से गुजरने वाली चुंबकीय रेखाएँ।चुंबकीय प्रवाह एफ या एमआई क्षेत्र के माध्यम से प्रवाहित होता है एस , लंबवत चुंबकीय रेखाएँचुंबकीय प्रेरण के उत्पाद के बराबर में इस चुंबकीय प्रवाह द्वारा प्रवेश किए गए क्षेत्र की मात्रा से।

42) जब एक लोहे की कोर को एक कुंडल में डाला जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र बढ़ जाता है और कोर चुंबकीय हो जाता है। इस प्रभाव की खोज एम्पीयर ने की थी। उन्होंने यह भी पता लगाया कि किसी पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण क्षेत्र के प्रेरण से अधिक या कम हो सकता है। ऐसे पदार्थों को चुम्बक कहा जाने लगा।

आकर्षणविद्या- ये ऐसे पदार्थ हैं जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के गुणों को बदल सकते हैं।

चुम्बकीय भेद्यतापदार्थ अनुपात द्वारा निर्धारित होता है:

बी 0 बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण है, बी पदार्थ के अंदर का प्रेरण है।

B और B0 के अनुपात के आधार पर पदार्थों को तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

1) प्रतिचुम्बक(एम<1), к ним относятся रासायनिक तत्व: Cu, Ag, Au, Hg। चुंबकीय पारगम्यता m=1-(10 -5 - 10 -6) एकता से बहुत थोड़ा भिन्न है।

पदार्थों के इस वर्ग की खोज फैराडे ने की थी। इन पदार्थों को चुंबकीय क्षेत्र से "धक्का" दिया जाता है। यदि आप किसी मजबूत विद्युत चुम्बक के ध्रुव के पास प्रतिचुम्बकीय छड़ लटका दें तो वह उससे विकर्षित हो जाएगी। इसलिए क्षेत्र और चुंबक की प्रेरण रेखाएं अलग-अलग दिशाओं में निर्देशित होती हैं।

2) अनुचुम्बकचुंबकीय पारगम्यता m>1 है, और इस मामले में यह एकता से थोड़ा अधिक है: m=1+(10 -5 - 10 -6)। इस प्रकार की चुंबकीय सामग्री में रासायनिक तत्व Na, Mg, K, Al शामिल हैं।

अनुचुम्बकीय पदार्थों की चुंबकीय पारगम्यता तापमान पर निर्भर करती है और तापमान बढ़ने पर घटती जाती है। चुंबकीय क्षेत्र के बिना, अनुचुंबकीय पदार्थ अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र नहीं बनाते हैं। प्रकृति में कोई स्थायी अनुचुम्बक नहीं हैं।

3) लौह चुम्बक(m>>1): Fe, Co, Ni, Cd.

ये पदार्थ बिना किसी बाहरी क्षेत्र के चुंबकीय अवस्था में हो सकते हैं। अस्तित्व अवशिष्ट चुंबकत्वलौह चुम्बक के महत्वपूर्ण गुणों में से एक। गर्म होने पर उच्च तापमानपदार्थ के लौहचुम्बकीय गुण लुप्त हो जाते हैं। वह तापमान जिस पर ये गुण लुप्त हो जाते हैं, कहलाता है क्यूरी तापमान(उदाहरण के लिए, आयरन टी क्यूरी = 1043 K के लिए)।

क्यूरी बिंदु से नीचे के तापमान पर, लौहचुंबक में डोमेन होते हैं। डोमेन- ये सहज सहज चुंबकत्व के क्षेत्र हैं (चित्र 9.21)। डोमेन का आकार लगभग 10 -4 -10 -7 मीटर है। चुम्बकों का अस्तित्व पदार्थ में सहज चुम्बकत्व के क्षेत्रों की उपस्थिति के कारण है। एक लौह चुंबक अपने चुंबकीय गुणों को लंबे समय तक बनाए रख सकता है, क्योंकि इसमें डोमेन व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होते हैं (एक दिशा प्रबल होती है)। यदि चुंबक पर जोर से प्रहार किया जाए या बहुत अधिक गर्म किया जाए तो चुंबकीय गुण गायब हो जाएंगे। इन प्रभावों के परिणामस्वरूप, डोमेन "अव्यवस्थित" हो जाते हैं।

चित्र.9.21. डोमेन का आकार: ए) चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, बी) बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में।

डोमेन को चुंबकीय सामग्रियों के माइक्रोवॉल्यूम में बंद धाराओं के रूप में दर्शाया जा सकता है। डोमेन को चित्र 9.21 में अच्छी तरह से चित्रित किया गया है, जिससे यह देखा जा सकता है कि डोमेन में धारा एक टूटे हुए बंद लूप के साथ चलती है। बंद इलेक्ट्रॉन धाराएँ इलेक्ट्रॉन कक्षीय तल के लंबवत एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति की ओर ले जाती हैं। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, डोमेन का चुंबकीय क्षेत्र अव्यवस्थित रूप से निर्देशित होता है। यह चुंबकीय क्षेत्र बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में दिशा बदलता है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, चुंबकों को समूहों में विभाजित किया जाता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि डोमेन का चुंबकीय क्षेत्र बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई पर कैसे प्रतिक्रिया करता है। प्रतिचुंबकीय पदार्थों में, चुंबकीय क्षेत्र अधिकडोमेन को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाता है, और पैरामैग्नेटिक सामग्रियों में, इसके विपरीत, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई की दिशा में निर्देशित किया जाता है। हालाँकि, उन डोमेन की संख्या जिनके चुंबकीय क्षेत्र विपरीत दिशाओं में निर्देशित होते हैं, बहुत कम मात्रा में भिन्न होते हैं। इसलिए, व्यास- और अनुचुंबक में चुंबकीय पारगम्यता एम 10 -5 - 10 -6 के क्रम की मात्रा से एकता से भिन्न होती है। लौहचुंबक में बाहरी क्षेत्र की दिशा में चुंबकीय क्षेत्र वाले डोमेन की संख्या चुंबकीय क्षेत्र की विपरीत दिशा वाले डोमेन की संख्या से कई गुना अधिक होती है।

चुम्बकत्व वक्र. हिस्टैरिसीस पाश।चुंबकत्व की घटना किसी पदार्थ पर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत अवशिष्ट चुंबकत्व के अस्तित्व के कारण होती है।

चुंबकीय हिस्टैरिसीसबाहरी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में परिवर्तन के सापेक्ष लौहचुंबक में चुंबकीय प्रेरण में परिवर्तन में देरी की घटना है।

चित्र 9.22 किसी पदार्थ के चुंबकीय क्षेत्र की बाहरी चुंबकीय क्षेत्र B=B(B 0) पर निर्भरता दर्शाता है। इसके अलावा, वे ऑक्स अक्ष के साथ रखते हैं बाहरी क्षेत्र, ओय अक्ष के साथ - पदार्थ का चुम्बकत्व। बाह्य चुंबकीय क्षेत्र में वृद्धि से पदार्थ में रेखा के अनुदिश चुंबकीय क्षेत्र में एक मान तक वृद्धि हो जाती है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को शून्य करने से पदार्थ में (बिंदु पर) चुंबकीय क्षेत्र में कमी आती है साथ) मूल्य के लिए पूर्व में(अवशिष्ट चुम्बकत्व, जिसका मान शून्य से अधिक है)। यह प्रभाव नमूने के चुम्बकत्व में देरी का परिणाम है।

पदार्थ के पूर्ण विचुंबकीकरण के लिए आवश्यक बाह्य चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण मान (चित्र 9.21 में बिंदु d) कहलाता है जबरदस्ती बल. नमूना चुंबकत्व का शून्य मान बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को एक मान में बदलकर प्राप्त किया जाता है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को अधिकतम मान के विपरीत दिशा में बढ़ाते हुए, हम इसे मान पर लाते हैं। फिर, हम चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बदलते हैं, इसे वापस मूल्य तक बढ़ाते हैं। ऐसे में हमारा पदार्थ चुम्बकित रहता है। केवल चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के परिमाण की दिशा बिंदु पर मान की तुलना में विपरीत होती है। उसी दिशा में चुंबकीय प्रेरण के मूल्य को बढ़ाना जारी रखते हुए, हम बिंदु पर पदार्थ का पूर्ण विचुंबकीकरण प्राप्त करते हैं, और फिर हम खुद को फिर से बिंदु पर पाते हैं। इस प्रकार, हमें एक बंद फ़ंक्शन प्राप्त होता है जो पूर्ण चुंबकीयकरण उत्क्रमण के चक्र का वर्णन करता है। पूर्ण चुंबकत्व उत्क्रमण के एक चक्र के दौरान बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण पर एक नमूने के चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की ऐसी निर्भरता को कहा जाता है हिस्टैरिसीस पाश. हिस्टैरिसीस लूप का आकार किसी भी लौहचुंबकीय पदार्थ की मुख्य विशेषताओं में से एक है। हालाँकि, इस तरह से मुद्दे तक पहुँचना असंभव है।

आजकल, मजबूत चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करना काफी आसान है। बड़ी मात्रासंस्थापन और उपकरण स्थायी चुम्बकों पर काम करते हैं। वे 1-2 टी के क्षेत्र प्राप्त करते हैं कमरे का तापमान. छोटी मात्रा में, भौतिकविदों ने इस उद्देश्य के लिए विशेष मिश्र धातुओं का उपयोग करके, 4 टेस्ला तक के निरंतर चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करना सीख लिया है। पर कम तामपानद्रव हीलियम के तापमान के क्रम पर 10 टेस्ला से ऊपर चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त होते हैं।

43) विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम (फैराडे-मैक्सवेल नियम)। लेन्ज़ के नियम

अपने प्रयोगों के परिणामों को सारांशित करते हुए, फैराडे ने विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम तैयार किया। उन्होंने दिखाया कि एक बंद संचालन सर्किट में चुंबकीय प्रवाह में किसी भी बदलाव के साथ, एक प्रेरण धारा उत्तेजित होती है। नतीजतन, सर्किट में एक प्रेरित ईएमएफ उत्पन्न होता है।

प्रेरित ईएमएफ समय के साथ चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर के सीधे आनुपातिक है. इस नियम का गणितीय अंकन मैक्सवेल द्वारा तैयार किया गया था और इसलिए इसे फैराडे-मैक्सवेल नियम (विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम) कहा जाता है।

सूक्ष्म वृत्ताकार धाराएँ हैं ( आणविक धाराएँ). इस विचार की बाद में पुष्टि की गई, इलेक्ट्रॉन की खोज और परमाणु की संरचना के बाद: ये धाराएं नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की गति से बनती हैं और, चूंकि वे उसी तरह उन्मुख होते हैं, कुल मिलाकर वे अंदर एक क्षेत्र बनाते हैं और चुंबक के चारों ओर.

चित्र में एजिन विमानों में प्राथमिक विद्युत धाराएँ स्थित होती हैं, वे परमाणुओं की अराजक तापीय गति के कारण यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं, और पदार्थ चुंबकीय गुणों का प्रदर्शन नहीं करता है। चुंबकीय अवस्था में (उदाहरण के लिए, किसी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में) (चित्र)। बी) ये विमान समान रूप से उन्मुख हैं, और उनके कार्यों का सारांश दिया गया है।

चुम्बकीय भेद्यता।

प्रेरण B0 (निर्वात में क्षेत्र) के साथ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव पर माध्यम की प्रतिक्रिया चुंबकीय संवेदनशीलता द्वारा निर्धारित की जाती है μ :

कहाँ में- किसी पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण। चुंबकीय पारगम्यता ढांकता हुआ स्थिरांक के समान है ɛ .

पदार्थों को उनके चुंबकीय गुणों के आधार पर विभाजित किया जाता है प्रतिचुंबकीय सामग्री, अनुचुम्बकऔर फेरromagnets. प्रतिचुम्बकीय पदार्थों के लिए गुणांक μ , जो माध्यम के चुंबकीय गुणों की विशेषता है, एकता से कम है (उदाहरण के लिए, बिस्मथ के लिए)। μ = 0.999824); अनुचुम्बकीय पदार्थों में μ > 1 (प्लैटिनम के लिए μ - 1.00036); लौह चुम्बक में μ ≫ 1 (लोहा, निकल, कोबाल्ट)।

प्रतिचुंबक को चुंबक द्वारा प्रतिकर्षित किया जाता है, अनुचुंबकीय पदार्थ इसकी ओर आकर्षित होते हैं। इन विशेषताओं से उन्हें एक दूसरे से अलग पहचाना जा सकता है। कई पदार्थों के लिए, चुंबकीय पारगम्यता लगभग एकता के समान है, लेकिन लौहचुंबक के लिए यह इससे कहीं अधिक है, कई दसियों हजार इकाइयों तक पहुंच जाती है।

लौह चुम्बक।

लौहचुंबक सबसे मजबूत चुंबकीय गुण प्रदर्शित करते हैं। लौहचुंबक द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र बाहरी चुंबकीयकरण क्षेत्र की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होते हैं। सच है, लौहचुम्बक के चुंबकीय क्षेत्र नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के घूमने के परिणामस्वरूप नहीं बनते हैं - कक्षीय चुंबकीय क्षण, और इलेक्ट्रॉन के स्वयं के घूर्णन के कारण - उसका अपना चुंबकीय क्षण, कहा जाता है घुमाना.

क्यूरी तापमान ( टीसाथ) वह तापमान है जिसके ऊपर लौहचुंबकीय पदार्थ अपने चुंबकीय गुण खो देते हैं। यह प्रत्येक लौहचुम्बक के लिए भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, लोहे के लिए टी एस= 753 डिग्री सेल्सियस, निकेल के लिए टी एस= 365 डिग्री सेल्सियस, कोबाल्ट के लिए टी एस= 1000 डिग्री सेल्सियस. जिसमें लौहचुम्बकीय मिश्रधातुएँ होती हैं टी एस < 100 °С.

लौहचुम्बक के चुंबकीय गुणों का पहला विस्तृत अध्ययन उत्कृष्ट रूसी भौतिक विज्ञानी ए.जी. स्टोलेटोव (1839-1896) द्वारा किया गया था।

लौह चुम्बक का उपयोग काफी व्यापक रूप से किया जाता है: स्थायी चुम्बक के रूप में (विद्युत माप उपकरणों, लाउडस्पीकर, टेलीफोन आदि में), स्टील कोरट्रांसफार्मर, जनरेटर, इलेक्ट्रिक मोटर में (चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ाने और बिजली बचाने के लिए)। चुंबकीय टेप, जो लौहचुंबकीय सामग्रियों से बने होते हैं, टेप रिकॉर्डर और वीडियो रिकॉर्डर के लिए ध्वनि और छवियों को रिकॉर्ड करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर में भंडारण उपकरणों के लिए जानकारी पतली चुंबकीय फिल्मों पर दर्ज की जाती है।

चुम्बकीय पारगम्यता कहलाती है . पूर्ण चुंबकीयभेद्यतापर्यावरण B से H के अनुपात के अनुसार है अंतर्राष्ट्रीय व्यवस्थाइसे 1 हेनरी प्रति मीटर नामक इकाइयों में मापा जाता है।

संख्यात्मक मानइसे इसके मान और निर्वात की चुंबकीय पारगम्यता के मान के अनुपात द्वारा व्यक्त किया जाता है और इसे µ द्वारा दर्शाया जाता है। इस मान को कहा जाता है सापेक्ष चुंबकीयभेद्यता(या बस माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता)। सापेक्ष मात्रा के रूप में, इसकी माप की कोई इकाई नहीं है।

नतीजतन, सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता µ एक मान है जो दर्शाता है कि किसी दिए गए माध्यम का क्षेत्र प्रेरण वैक्यूम चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण से कितनी बार कम (या अधिक) है।

जब कोई पदार्थ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आता है, तो वह चुंबकीय हो जाता है। ये कैसे होता है? एम्पीयर की परिकल्पना के अनुसार, प्रत्येक पदार्थ में सूक्ष्म विद्युत धाराएँ लगातार घूमती रहती हैं, जो उनकी कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की गति और उनकी उपस्थिति के कारण होती हैं, सामान्य परिस्थितियों में, यह गति अव्यवस्थित होती है, और क्षेत्र एक दूसरे को "बुझा" (क्षतिपूर्ति) करते हैं . जब किसी पिंड को बाहरी क्षेत्र में रखा जाता है, तो धाराएँ व्यवस्थित हो जाती हैं, और पिंड चुम्बकित हो जाता है (अर्थात्, उसका अपना क्षेत्र होता है)।

सभी पदार्थों की चुंबकीय पारगम्यता अलग-अलग होती है। आकार के आधार पर पदार्थों को तीन भागों में बाँटा जा सकता है बड़े समूह.

यू प्रतिचुंबकीय सामग्रीचुंबकीय पारगम्यता µ का मान इकाई से थोड़ा कम है। उदाहरण के लिए, बिस्मथ में µ = 0.9998 है। प्रतिचुंबक में जस्ता, सीसा, क्वार्ट्ज, तांबा, कांच, हाइड्रोजन, बेंजीन और पानी शामिल हैं।

चुम्बकीय भेद्यता अनुचुंबकीयएक से थोड़ा अधिक (एल्यूमीनियम के लिए µ = 1.000023)। अनुचुंबकीय पदार्थों के उदाहरण हैं निकल, ऑक्सीजन, टंगस्टन, कठोर रबर, प्लैटिनम, नाइट्रोजन, वायु।

अंत में, तीसरे समूह में कई पदार्थ (मुख्य रूप से धातु और मिश्र धातु) शामिल हैं, जिनकी चुंबकीय पारगम्यता महत्वपूर्ण रूप से (परिमाण के कई क्रम) एकता से अधिक है। ये पदार्थ हैं लौह चुम्बक।इसमें मुख्य रूप से निकल, लोहा, कोबाल्ट और उनके मिश्र धातु शामिल हैं। स्टील के लिए µ = 8∙10^3, निकल-लौह मिश्र धातु के लिए µ=2.5∙10^5। लौह चुम्बकों में ऐसे गुण होते हैं जो उन्हें अन्य पदार्थों से अलग करते हैं। सबसे पहले, उनमें अवशिष्ट चुंबकत्व होता है। दूसरे, उनकी चुंबकीय पारगम्यता बाहरी क्षेत्र प्रेरण के परिमाण पर निर्भर करती है। तीसरा, उनमें से प्रत्येक के लिए एक निश्चित तापमान सीमा होती है, जिसे कहा जाता है क्यूरी बिंदु, जिस पर यह अपने लौहचुंबकीय गुणों को खो देता है और अनुचुंबकीय बन जाता है। निकेल के लिए क्यूरी बिंदु 360°C है, लोहे के लिए - 770°C।

लौहचुंबक के गुण न केवल चुंबकीय पारगम्यता से, बल्कि I, कहे जाने वाले मान से भी निर्धारित होते हैं आकर्षण संस्कारइस पदार्थ का. यह चुंबकीय प्रेरण का एक जटिल अरेखीय कार्य है; चुंबकत्व में वृद्धि को एक रेखा द्वारा वर्णित किया जाता है चुम्बकत्व वक्र. इस मामले में, एक निश्चित बिंदु पर पहुंचने पर, चुंबकत्व व्यावहारिक रूप से बढ़ना बंद हो जाता है (द)। चुंबकीय संतृप्ति). बाहरी क्षेत्र प्रेरण के बढ़ते मूल्य से लौहचुंबक के चुंबकीयकरण मूल्य के अंतराल को कहा जाता है चुंबकीय हिस्टैरिसीस. इस मामले में, किसी लौहचुंबक की चुंबकीय विशेषताओं की निर्भरता न केवल उसकी वर्तमान स्थिति पर, बल्कि उसके पिछले चुंबकीयकरण पर भी होती है। इस निर्भरता के वक्र का चित्रमय निरूपण कहलाता है हिस्टैरिसीस पाश.

अपने गुणों के कारण, लौहचुम्बक का प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग जनरेटर और इलेक्ट्रिक मोटर के रोटर्स में, ट्रांसफार्मर कोर के निर्माण में और इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर के लिए भागों के उत्पादन में किया जाता है। लौह चुम्बक का उपयोग टेप रिकॉर्डर, टेलीफोन, चुंबकीय टेप और अन्य मीडिया में किया जाता है।

कई प्रयोगों से संकेत मिलता है कि चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए सभी पदार्थ चुम्बकित होते हैं और अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, जिसकी क्रिया बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया में जुड़ जाती है:

$$\boldsymbol(\vec(B)=(\vec(B))_(0)+(\vec(B))_(1))$$

जहां $\boldsymbol(\vec(B))$ पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण है; $\boldsymbol((\vec(B))_(0))$ - निर्वात में क्षेत्र का चुंबकीय प्रेरण, $\boldsymbol((\vec(B))_(1))$ - उत्पन्न होने वाले क्षेत्र का चुंबकीय प्रेरण पदार्थ के चुम्बकत्व के कारण. इस स्थिति में, पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र को या तो मजबूत कर सकता है या कमजोर कर सकता है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पर किसी पदार्थ का प्रभाव परिमाण द्वारा दर्शाया जाता है μ , जिसे कहा जाता है किसी पदार्थ की चुंबकीय पारगम्यता

$$ \boldsymbol(\mu =\frac(B)((B)_(0)))$$

• चुम्बकीय भेद्यता एक भौतिक अदिश राशि है जो दर्शाती है कि किसी दिए गए पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण निर्वात में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण से कितनी बार भिन्न होता है।

सभी पदार्थ अणुओं से बने होते हैं, अणु परमाणुओं से बने होते हैं। परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों को परंपरागत रूप से गतिमान इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्मित गोलाकार विद्युत धाराओं से युक्त माना जा सकता है। परिपत्र विद्युत धाराएँपरमाणुओं को अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाना होगा। विद्युत धाराएं बाहरी चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होनी चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप कोई भी चुंबकीय क्षेत्र में वृद्धि की उम्मीद कर सकता है जब परमाणु चुंबकीय क्षेत्र बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होते हैं, या जब वे विपरीत दिशा में होते हैं तो कमजोर हो जाते हैं।
के बारे में परिकल्पना परमाणुओं में चुंबकीय क्षेत्र का अस्तित्वऔर पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र बदलने की संभावना पूरी तरह सच है। सभी पदार्थों पर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया सेतीन मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: प्रतिचुंबकीय, अनुचुंबकीय और लौहचुंबकीय।

प्रतिचुम्बकवे पदार्थ कहलाते हैं जिनमें बाह्य चुंबकीय क्षेत्र कमजोर हो जाता है। इसका मतलब यह है कि बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में ऐसे पदार्थों के परमाणुओं का चुंबकीय क्षेत्र बाहरी चुंबकीय क्षेत्र (µ) के विपरीत निर्देशित होता है< 1). Изменение магнитного поля даже в самых сильных диамагнетиках составляет лишь сотые доли процента. Например, висмут обладает चुंबकीय पारगम्यता µ = 0.999826.

प्रतिचुम्बकत्व की प्रकृति को समझनाएक इलेक्ट्रॉन की गति पर विचार करें जो तेज गति से उड़ता है वी वेक्टर के लंबवत एक समान चुंबकीय क्षेत्र में में चुंबकीय क्षेत्र.

प्रभाव में लोरेंत्ज़ बलइलेक्ट्रॉन एक वृत्त में घूमेगा, इसके घूमने की दिशा लोरेंत्ज़ बल वेक्टर की दिशा से निर्धारित होती है। परिणामी वृत्ताकार धारा अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाती है में" . यह एक चुंबकीय क्षेत्र है में" चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत निर्देशित में. नतीजतन, स्वतंत्र रूप से घूमने वाले आवेशित कणों वाले किसी भी पदार्थ में प्रतिचुंबकीय गुण होने चाहिए।
यद्यपि किसी पदार्थ के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र नहीं होते हैं, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में परमाणुओं के अंदर उनकी गति में परिवर्तन मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गोलाकार गति के बराबर होता है। इसलिए, चुंबकीय क्षेत्र में किसी भी पदार्थ में आवश्यक रूप से प्रतिचुंबकीय गुण होते हैं।
हालाँकि, प्रतिचुंबकीय प्रभाव बहुत कमजोर होते हैं और केवल उन पदार्थों में पाए जाते हैं जिनके परमाणुओं या अणुओं का अपना चुंबकीय क्षेत्र नहीं होता है। प्रतिचुंबकीय पदार्थों के उदाहरण सीसा, जस्ता, बिस्मथ (μ = 0.9998) हैं।

पिंडों में चुंबकीय गुण क्यों होते हैं, इसकी पहली व्याख्या हेनरी एम्पीयर (1820) ने दी थी। उनकी परिकल्पना के अनुसार, प्राथमिक विद्युत धाराएँ अणुओं और परमाणुओं के अंदर प्रवाहित होती हैं, जो किसी भी पदार्थ के चुंबकीय गुणों को निर्धारित करती हैं।

आइए परमाणुओं के चुंबकत्व के कारणों पर अधिक विस्तार से विचार करें:

चलिए कोई ठोस पदार्थ लेते हैं. इसका चुम्बकत्व उन कणों (अणुओं और परमाणुओं) के चुंबकीय गुणों से संबंधित है जिनसे यह बना है। आइए विचार करें कि सूक्ष्म स्तर पर कौन से वर्तमान सर्किट संभव हैं। परमाणुओं का चुम्बकत्व दो मुख्य कारणों से होता है:

1) बंद कक्षाओं में नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की गति ( कक्षीय चुंबकीय क्षण) (चित्र .1);

चावल। 2

2) इलेक्ट्रॉनों का आंतरिक घूर्णन (स्पिन) ( स्पिन चुंबकीय क्षण) (अंक 2)।

जिज्ञासु के लिए. सर्किट का चुंबकीय क्षण उत्पाद के बराबरसर्किट द्वारा कवर किए गए प्रति क्षेत्र सर्किट में वर्तमान ताकत। इसकी दिशा धारा प्रवाहित सर्किट के मध्य में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर की दिशा से मेल खाती है।

चूंकि एक परमाणु में विभिन्न इलेक्ट्रॉनों के कक्षीय तल मेल नहीं खाते हैं, इसलिए उनके द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वैक्टर (कक्षीय और स्पिन चुंबकीय क्षण) एक दूसरे से अलग-अलग कोणों पर निर्देशित होते हैं। एक मल्टीइलेक्ट्रॉन परमाणु का परिणामी प्रेरण वेक्टर व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनाए गए क्षेत्र प्रेरण वैक्टर के वेक्टर योग के बराबर है। आंशिक रूप से भरे इलेक्ट्रॉन कोश वाले परमाणुओं में असंतुलित क्षेत्र होते हैं। भरे हुए इलेक्ट्रॉन कोश वाले परमाणुओं में, परिणामी प्रेरण वेक्टर 0 है।

सभी मामलों में, चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन चुंबकीयकरण धाराओं की उपस्थिति के कारण होता है (विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना देखी जाती है)। दूसरे शब्दों में, चुंबकीय क्षेत्र के लिए सुपरपोजिशन सिद्धांत वैध रहता है: चुंबक के अंदर का क्षेत्र बाहरी क्षेत्र $\boldsymbol((\vec(B))_(0))$ और क्षेत्र $\boldsymbol( का सुपरपोजिशन है) \vec(B"))$ चुम्बकित करने वाली धाराएँ मैं" , जो किसी बाहरी क्षेत्र के प्रभाव में उत्पन्न होता है। यदि चुंबकत्व धाराओं के क्षेत्र को बाहरी क्षेत्र के समान निर्देशित किया जाता है, तो कुल क्षेत्र का प्रेरण बाहरी क्षेत्र से अधिक होगा (चित्र 3, ए) - इस मामले में हम कहते हैं कि पदार्थ क्षेत्र को बढ़ाता है ; यदि चुंबकत्व धाराओं का क्षेत्र बाहरी क्षेत्र के विपरीत निर्देशित होता है, तो कुल क्षेत्र बाहरी क्षेत्र से कम होगा (चित्र 3, बी) - इस अर्थ में हम कहते हैं कि पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र को कमजोर करता है।

चावल। 3

में प्रतिचुंबकीय सामग्रीअणुओं का अपना चुंबकीय क्षेत्र नहीं होता। परमाणुओं और अणुओं में बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव के तहत, चुंबकीयकरण धाराओं का क्षेत्र बाहरी क्षेत्र के विपरीत निर्देशित होता है, इसलिए परिणामी क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण वेक्टर $ \oldsymbol(\vec(B))$ का मापांक होगा चुंबकीय प्रेरण वेक्टर $ \oldsymbol((\vec(B ))_(0)) $ बाहरी क्षेत्र के मापांक से कम हो।

वे पदार्थ जिनमें बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में परमाणु चुंबकीय क्षेत्रों के उन्मुखीकरण के कारण पदार्थ के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक कोशों को चुंबकीय क्षेत्रों में जोड़ने के परिणामस्वरूप बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ाया जाता है, कहलाते हैं अनुचुंबकीय(µ > 1).

अनुचुम्बकबाहरी चुंबकीय क्षेत्र को बहुत कमजोर रूप से बढ़ाएं। अनुचुंबकीय सामग्रियों की चुंबकीय पारगम्यता एक प्रतिशत के केवल एक अंश से इकाई से भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, प्लैटिनम की चुंबकीय पारगम्यता 1.00036 है। अनुचुंबकीय और प्रतिचुंबकीय सामग्रियों की चुंबकीय पारगम्यता के बहुत छोटे मूल्यों के कारण, किसी बाहरी क्षेत्र पर उनके प्रभाव या अनुचुंबकीय या प्रतिचुंबकीय पिंडों पर बाहरी क्षेत्र के प्रभाव का पता लगाना बहुत मुश्किल होता है। इसलिए, सामान्य रोजमर्रा के व्यवहार में, प्रौद्योगिकी में, अनुचुंबकीय और प्रतिचुंबकीय पदार्थों को गैर-चुंबकीय माना जाता है, अर्थात वे पदार्थ जो चुंबकीय क्षेत्र को नहीं बदलते हैं और चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित नहीं होते हैं। अनुचुंबकीय पदार्थों के उदाहरण सोडियम, ऑक्सीजन, एल्युमीनियम (μ = 1.00023) हैं।

में अनुचुम्बकअणुओं का अपना चुंबकीय क्षेत्र होता है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, थर्मल गति के कारण, परमाणुओं और अणुओं के चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण वैक्टर यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं, इसलिए उनका औसत चुंबकत्व शून्य होता है (चित्र 4, ए)। जब बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को परमाणुओं और अणुओं पर लागू किया जाता है, तो बल का एक क्षण कार्य करना शुरू कर देता है, जो उन्हें घुमाने के लिए प्रेरित करता है ताकि उनका क्षेत्र बाहरी क्षेत्र के समानांतर उन्मुख हो। अनुचुंबकीय अणुओं का उन्मुखीकरण इस तथ्य की ओर ले जाता है कि पदार्थ चुम्बकित है (चित्र 4, बी)।

चावल। 4

चुंबकीय क्षेत्र में अणुओं का पूर्ण अभिविन्यास उनकी तापीय गति से रोका जाता है, इसलिए अनुचुंबकीय पदार्थों की चुंबकीय पारगम्यता तापमान पर निर्भर करती है। यह स्पष्ट है कि बढ़ते तापमान के साथ अनुचुंबकीय पदार्थों की चुंबकीय पारगम्यता कम हो जाती है।

लौह चुम्बक

वे पदार्थ जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाते हैं, कहलाते हैं लौह चुम्बक(निकल, लोहा, कोबाल्ट, आदि)। लौह चुम्बक के उदाहरण हैं कोबाल्ट, निकल, लोहा (μ 8·10 3 के मान तक पहुँचता है)।

चुंबकीय पदार्थों के इस वर्ग का नाम ही इसी से आया है लैटिन नामलोहा - फेरम. मुख्य विशेषताये पदार्थ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में चुंबकत्व बनाए रखने में सक्षम हैं; सभी स्थायी चुंबक लौहचुंबक के वर्ग से संबंधित हैं। लोहे के अलावा, आवर्त सारणी पर इसके "पड़ोसी" - कोबाल्ट और निकल - में लौहचुंबकीय गुण होते हैं। लौह चुम्बक विस्तृत पाये जाते हैं व्यावहारिक अनुप्रयोगविज्ञान और प्रौद्योगिकी में, इसलिए विभिन्न लौहचुंबकीय गुणों वाले मिश्र धातुओं की एक महत्वपूर्ण संख्या विकसित की गई है।

लौहचुम्बक के सभी दिए गए उदाहरण संक्रमण समूह धातुओं को संदर्भित करते हैं, इलेक्ट्रॉन कवचजिसमें कई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो इस तथ्य की ओर ले जाता है कि इन परमाणुओं का अपना एक महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र होता है। में क्रिस्टलीय अवस्थाक्रिस्टल में परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया के कारण, सहज चुंबकत्व के क्षेत्र - डोमेन - उत्पन्न होते हैं। इन डोमेन का आयाम एक मिलीमीटर का दसवां और सौवां हिस्सा (10 -4 - 10 -5 मीटर) है, जो एक व्यक्तिगत परमाणु के आकार (10 -9 मीटर) से काफी अधिक है। एक डोमेन के भीतर, परमाणुओं के चुंबकीय क्षेत्र सख्ती से समानांतर उन्मुख होते हैं; बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में अन्य डोमेन के चुंबकीय क्षेत्रों का अभिविन्यास मनमाने ढंग से बदलता है (चित्र 5)।

चावल। 5

इस प्रकार, गैर-चुंबकीय अवस्था में भी, लौहचुंबक के अंदर मजबूत चुंबकीय क्षेत्र मौजूद होते हैं, जिसका अभिविन्यास एक डोमेन से दूसरे डोमेन में संक्रमण के दौरान यादृच्छिक, अराजक तरीके से बदलता है। यदि किसी पिंड का आयाम अलग-अलग डोमेन के आयामों से काफी अधिक है, तो इस शरीर के डोमेन द्वारा निर्मित औसत चुंबकीय क्षेत्र व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित है।

यदि आप किसी लौहचुम्बक को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखते हैं बी 0 , फिर डोमेन के चुंबकीय क्षण पुनर्व्यवस्थित होने लगते हैं। हालाँकि, पदार्थ के वर्गों का यांत्रिक स्थानिक घुमाव नहीं होता है। चुम्बकत्व उत्क्रमण की प्रक्रिया इलेक्ट्रॉनों की गति में परिवर्तन से जुड़ी है, लेकिन नोड्स पर परमाणुओं की स्थिति में बदलाव के साथ नहीं। क्रिस्टल लैटिस. जिन डोमेन में क्षेत्र की दिशा के सापेक्ष सबसे अनुकूल अभिविन्यास होता है, वे पड़ोसी "गलत उन्मुख" डोमेन की कीमत पर उन्हें अवशोषित करके अपना आकार बढ़ाते हैं। इस मामले में, पदार्थ का क्षेत्र काफी बढ़ जाता है।

लौहचुम्बक के गुण

1) किसी पदार्थ के लौहचुंबकीय गुण तभी प्रकट होते हैं जब संबंधित पदार्थ स्थित होता है वी क्रिस्टलीय अवस्था ;

2) लौहचुंबक के चुंबकीय गुण दृढ़ता से तापमान पर निर्भर करते हैं, क्योंकि डोमेन के चुंबकीय क्षेत्र के अभिविन्यास को थर्मल गति से रोका जाता है। प्रत्येक लौहचुम्बक के लिए एक निश्चित तापमान होता है जिस पर डोमेन संरचना पूरी तरह से नष्ट हो जाती है और लौहचुम्बक एक अनुचुम्बक में बदल जाता है। इस तापमान मान को कहा जाता है क्यूरी बिंदु . तो शुद्ध लोहे के लिए क्यूरी तापमान लगभग 900°C है;

3) लौह चुम्बक चुम्बकित होते हैं संतृप्ति तककमजोर चुंबकीय क्षेत्र में. चित्र 6 दिखाता है कि चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण मापांक कैसे बदलता है बी स्टील में बाहरी क्षेत्र में बदलाव के साथ बी 0 :

चावल। 6

4) लौहचुंबक की चुंबकीय पारगम्यता बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पर निर्भर करती है (चित्र 7)।

चावल। 7

यह इस तथ्य से समझाया गया है कि शुरुआत में वृद्धि के साथ बी 0 चुंबकीय प्रेरण बी मजबूत होता है, और इसलिए μ वृद्धि होगी. फिर, चुंबकीय प्रेरण के मूल्य पर बी" 0 संतृप्ति होती है (μ इस समय अधिकतम है) और आगे वृद्धि के साथ बी 0 चुंबकीय प्रेरण बी 1 पदार्थ में परिवर्तन होना बंद हो जाता है, और चुंबकीय पारगम्यता कम हो जाती है (1 हो जाती है):

$$\boldsymbol(\mu = \frac B(B_0) = \frac (B_0 + B_1)(B_0) = 1 + \frac (B_1)(B_0);) $$

5) लौह चुम्बक अवशिष्ट चुम्बकत्व प्रदर्शित करते हैं। यदि, उदाहरण के लिए, एक फेरोमैग्नेटिक रॉड को सोलनॉइड में रखा जाता है जिसके माध्यम से करंट प्रवाहित होता है और संतृप्ति (बिंदु) तक चुंबकित होता है ए) (चित्र 8), और फिर सोलनॉइड में और इसके साथ करंट को कम करें बी 0 , तो आप देख सकते हैं कि इसके विचुंबकीकरण की प्रक्रिया के दौरान छड़ में क्षेत्र प्रेरण हमेशा चुंबकीयकरण प्रक्रिया की तुलना में अधिक रहता है। कब बी 0 = 0 (सोलेनॉइड में धारा बंद है), प्रेरण के बराबर होगा बी आर (अवशिष्ट प्रेरण)। छड़ को सोलनॉइड से निकाला जा सकता है और स्थायी चुंबक के रूप में उपयोग किया जा सकता है। अंत में रॉड को विचुंबकित करने के लिए, आपको सोलनॉइड के माध्यम से करंट प्रवाहित करने की आवश्यकता है विपरीत दिशा, यानी प्रेरण वेक्टर की विपरीत दिशा के साथ एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र लागू करें। अब इस क्षेत्र के प्रेरण के मापांक को बढ़ाया जा रहा है बी महासागर , छड़ को विचुंबकित करें ( बी = 0).

• मॉड्यूल बी महासागर एक चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण जो चुंबकीय लौहचुंबक को विचुंबकित करता है, कहलाता है जबरदस्ती बल .

चावल। 8

और बढ़ोतरी के साथ बी 0 आप संतृप्ति (बिंदु) तक रॉड को चुम्बकित कर सकते हैं ए" ).

अब कम कर रहे हैं बी 0 शून्य पर, हमें फिर से एक स्थायी चुंबक मिलता है, लेकिन प्रेरण के साथ –बी आर (विपरीत दिशा). रॉड को फिर से डीमैग्नेटाइज करने के लिए, मूल दिशा में करंट को फिर से सोलनॉइड में चालू करना होगा, और इंडक्शन होने पर रॉड डीमैग्नेटाइज हो जाएगी बी 0 बराबर हो जायेंगे बी महासागर . I को लगातार बढ़ाना बी 0 , संतृप्ति (बिंदु) तक रॉड को फिर से चुंबकित करें ए ).

इस प्रकार, जब लौहचुम्बक को चुम्बकित और विचुम्बकित किया जाता है, तो प्रेरण बीपिछड़ जाता है बी 0. इस लैग को कहा जाता है हिस्टैरिसीस की घटना . चित्र 8 में दर्शाए गए वक्र को कहा जाता है हिस्टैरिसीस पाश .

हिस्टैरिसीस (ग्रीक ὑστέρησις - "पिछड़ना") - सिस्टम की एक संपत्ति जो लागू बलों का तुरंत पालन नहीं करती है।

विभिन्न लौहचुम्बकीय सामग्रियों के लिए चुम्बकत्व वक्र (हिस्टैरिसीस लूप) का आकार काफी भिन्न होता है, जो बहुत अधिक पाया गया है व्यापक अनुप्रयोगवैज्ञानिक और तकनीकी अनुप्रयोगों में. कुछ चुंबकीय सामग्रियों में एक चौड़ा लूप होता है उच्च मूल्यअवशिष्ट चुम्बकत्व और अवपीड़क बल, उन्हें कहा जाता है चुंबकीय रूप से कठोरऔर स्थायी चुम्बक बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। अन्य लौहचुंबकीय मिश्रधातुओं की विशेषता कम बलवर्धक बल होती है; ऐसी सामग्रियों को आसानी से चुम्बकित और पुनः चुम्बकित किया जा सकता है कमजोर क्षेत्र. ऐसी सामग्रियों को कहा जाता है चुंबकीय रूप से मुलायमऔर विभिन्न विद्युत उपकरणों - रिले, ट्रांसफार्मर, चुंबकीय सर्किट आदि में उपयोग किया जाता है।

साहित्य

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2. ज़िल्को, वी.वी. भौतिकी: पाठ्यपुस्तक। 11वीं कक्षा के लिए भत्ता. सामान्य शिक्षा विद्यालय रूसी से भाषा प्रशिक्षण / वी.वी. ज़िल्को, ए.वी. लाव्रिनेंको, एल. जी. मार्कोविच। - एमएन.: नर. अस्वेता, 2002. - पीपी 291-297।
3. स्लोबॉडीन्यूक ए.आई. भौतिकी 10. §13 पदार्थ के साथ चुंबकीय क्षेत्र की अंतःक्रिया

टिप्पणियाँ

1. हम केवल सर्किट के मध्य में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर की दिशा पर विचार करते हैं।