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संक्षेप में चुंबकीय पारगम्यता। पदार्थ के चुंबकीय गुण. चुम्बकीय भेद्यता। लौह चुम्बक

कुंडल का चुंबकीय क्षेत्र वर्तमान और इस क्षेत्र की ताकत और क्षेत्र प्रेरण द्वारा निर्धारित होता है। वे। निर्वात में क्षेत्र प्रेरण धारा के परिमाण के समानुपाती होता है। यदि किसी निश्चित वातावरण या पदार्थ में चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है, तो वह क्षेत्र पदार्थ को प्रभावित करता है, और बदले में, चुंबकीय क्षेत्र को एक निश्चित तरीके से बदल देता है।

बाह्य चुंबकीय क्षेत्र में स्थित कोई पदार्थ चुम्बकित होता है और उसमें एक अतिरिक्त आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र प्रकट होता है। यह अंतर-परमाणु कक्षाओं के साथ-साथ अपनी धुरी के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की गति से जुड़ा है। इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिकों की गति को प्राथमिक वृत्ताकार धाराएँ माना जा सकता है।

चुंबकीय गुणप्राथमिक वृत्ताकार धारा को एक चुंबकीय क्षण की विशेषता होती है।

बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, पदार्थ के अंदर प्राथमिक धाराएं यादृच्छिक रूप से (अव्यवस्थित रूप से) उन्मुख होती हैं और इसलिए, कुल या कुल चुंबकीय क्षण शून्य के बराबरऔर आसपास के स्थान में प्राथमिक आंतरिक धाराओं के चुंबकीय क्षेत्र का पता नहीं लगाया जाता है।

पदार्थ में प्राथमिक धाराओं पर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का प्रभाव यह है कि आवेशित कणों के घूर्णन के अक्षों का अभिविन्यास बदल जाता है ताकि उनके चुंबकीय क्षण एक दिशा में निर्देशित हो जाएं। (बाह्य चुंबकीय क्षेत्र की ओर)। एक ही बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में विभिन्न पदार्थों के चुंबकत्व की तीव्रता और प्रकृति में काफी भिन्नता होती है। माध्यम के गुणों और चुंबकीय क्षेत्र घनत्व पर माध्यम के प्रभाव को दर्शाने वाली मात्रा को निरपेक्ष कहा जाता है चुम्बकीय भेद्यताया माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता (μ साथ ) . यह सम्बन्ध है = . मापा [ μ साथ ]=जीएन/एम.

निर्वात की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता को चुंबकीय स्थिरांक कहा जाता है μ हे =4π 10 -7 एच/मीटर.

निरपेक्ष चुंबकीय पारगम्यता और चुंबकीय स्थिरांक का अनुपात कहलाता है सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यताμ सी /μ 0 =μ. वे। सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता वह मान है जो दर्शाता है कि माध्यम की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता निर्वात की पूर्ण पारगम्यता से कितनी बार अधिक या कम है। μ एक आयामहीन मात्रा है जो एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होती है। यह मान सभी सामग्रियों और मीडिया को तीन समूहों में विभाजित करने का आधार बनता है।

प्रतिचुम्बक . इन पदार्थों में μ होता है< 1. К ним относятся - медь, серебро, цинк, ртуть, свинец, сера, хлор, вода и др. Например, у меди μ Cu = 0,999995. Эти вещества слабо взаимодействуют с магнитом.

अनुचुम्बक . इन पदार्थों में μ > 1 होता है। इनमें एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, टिन, प्लैटिनम, मैंगनीज, ऑक्सीजन, वायु आदि शामिल हैं। वायु = 1.0000031। . ये पदार्थ, प्रतिचुंबकीय पदार्थों की तरह, चुंबक के साथ कमजोर रूप से संपर्क करते हैं।

तकनीकी गणना के लिए, प्रतिचुंबकीय और अनुचुंबकीय निकायों के μ को एकता के बराबर लिया जाता है।

लौह चुम्बक . यह पदार्थों का एक विशेष समूह है जो इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में बहुत बड़ी भूमिका निभाता है। इन पदार्थों में μ >> 1 होता है। इनमें लोहा, स्टील, कच्चा लोहा, निकल, कोबाल्ट, गैडोलीनियम और धातु मिश्र धातु शामिल हैं। ये पदार्थ चुम्बक की ओर अत्यधिक आकर्षित होते हैं। इन पदार्थों के लिए, μ = 600-10,000। कुछ मिश्र धातुओं के लिए, μ 100,000 तक के रिकॉर्ड मान तक पहुंचता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि लौहचुंबकीय सामग्रियों के लिए μ स्थिर नहीं है और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, सामग्री के प्रकार और तापमान पर निर्भर करता है .

लौह चुम्बकों में µ के बड़े मूल्य को इस तथ्य से समझाया जाता है कि उनमें सहज चुम्बकत्व (डोमेन) के क्षेत्र होते हैं, जिसके भीतर प्राथमिक चुंबकीय क्षण उसी तरह निर्देशित होते हैं। मुड़े होने पर, वे डोमेन के सामान्य चुंबकीय क्षण बनाते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, डोमेन के चुंबकीय क्षण यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं और शरीर या पदार्थ का कुल चुंबकीय क्षण शून्य होता है। बाहरी क्षेत्र के प्रभाव में, डोमेन के चुंबकीय क्षण एक दिशा में उन्मुख होते हैं और शरीर का एक सामान्य चुंबकीय क्षण बनाते हैं, जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के समान दिशा में निर्देशित होता है।

यह महत्वपूर्ण विशेषताकॉइल में फेरोमैग्नेटिक कोर का उपयोग करके व्यवहार में उपयोग किया जाता है, जो धाराओं और घुमावों की संख्या के समान मूल्यों पर चुंबकीय प्रेरण और चुंबकीय प्रवाह को तेजी से बढ़ाना संभव बनाता है, या दूसरे शब्दों में, चुंबकीय क्षेत्र को अपेक्षाकृत छोटे में केंद्रित करना संभव बनाता है। आयतन।

चुम्बकीय भेद्यता- भौतिक मात्रा, गुणांक (माध्यम के गुणों के आधार पर) चुंबकीय प्रेरण के बीच संबंध को दर्शाता है बी (\डिस्प्लेस्टाइल (बी))और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत एच (\डिस्प्लेस्टाइल (एच))मामले में. यह गुणांक अलग-अलग मीडिया के लिए अलग-अलग होता है, इसलिए वे किसी विशेष माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता (अर्थात इसकी संरचना, स्थिति, तापमान, आदि) के बारे में बात करते हैं।

सबसे पहले वर्नर-सीमेंस के 1881 के काम "बीट्रेज ज़्यूर थियोरी डेस इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्मस" ("इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म के सिद्धांत में योगदान") में पाया गया।

आमतौर पर ग्रीक अक्षर से दर्शाया जाता है μ (\displaystyle \mu ). यह या तो एक अदिश (आइसोट्रोपिक पदार्थों के लिए) या एक टेंसर (अनिसोट्रोपिक पदार्थों के लिए) हो सकता है।

सामान्य तौर पर, चुंबकीय पारगम्यता के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के बीच संबंध को इस प्रकार पेश किया जाता है

बी → = μ एच → , (\displaystyle (\vec (बी))=\mu (\vec (H)),)

और μ (\displaystyle \mu )सामान्य स्थिति में, इसे एक टेंसर के रूप में समझा जाना चाहिए, जो घटक संकेतन से मेल खाता है:

बी आई = μ आई जे एच जे (\displaystyle \B_(i)=\mu _(ij)H_(j))

आइसोट्रोपिक पदार्थों के लिए अनुपात:

बी → = μ एच → (\displaystyle (\vec (बी))=\mu (\vec (H)))

एक वेक्टर को एक अदिश से गुणा करने के अर्थ में समझा जा सकता है (इस मामले में चुंबकीय पारगम्यता एक अदिश में कम हो जाती है)।

अक्सर पदनाम μ (\displaystyle \mu )यहां से भिन्न रूप से उपयोग किया जाता है, अर्थात् सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता के लिए (इस मामले में)। μ (\displaystyle \mu )जीएचएस में इसके साथ मेल खाता है)।

SI में पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता का आयाम चुंबकीय स्थिरांक के आयाम, यानी Gn/या/2 के समान है।

एसआई में सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता संबंध द्वारा चुंबकीय संवेदनशीलता χ से संबंधित है

μ r = 1 + χ , (\displaystyle \mu _(r)=1+\chi ,)

विश्वकोश यूट्यूब

1 / 5

अधिकांश पदार्थ या तो प्रतिचुंबक के वर्ग से संबंधित हैं ( μ ⪅ 1 (\displaystyle \mu \lessलगभग 1)), या पैरामैग्नेट के वर्ग के लिए ( μ ⪆ 1 (\displaystyle \mu \gtrapprox 1)). लेकिन कई पदार्थों (लौहचुंबक), उदाहरण के लिए लोहा, में अधिक स्पष्ट चुंबकीय गुण होते हैं।

लौह चुम्बकों में, हिस्टैरिसीस के कारण, चुंबकीय पारगम्यता की अवधारणा, कड़ाई से बोलते हुए, लागू नहीं होती है। हालाँकि, चुम्बकत्व क्षेत्र में परिवर्तनों की एक निश्चित सीमा में (ताकि अवशिष्ट चुम्बकत्व को उपेक्षित किया जा सके, लेकिन संतृप्ति से पहले), यह अभी भी संभव है, बेहतर या बदतर सन्निकटन के लिए, इस निर्भरता को रैखिक (और नरम चुंबकीय के लिए) के रूप में प्रस्तुत करना सामग्रियों की निचली सीमा व्यवहार में बहुत महत्वपूर्ण नहीं हो सकती है), और इस अर्थ में, उनके लिए चुंबकीय पारगम्यता का मूल्य भी मापा जा सकता है।

कुछ पदार्थों और सामग्रियों की चुंबकीय पारगम्यता

कुछ पदार्थों की चुंबकीय संवेदनशीलता

कुछ सामग्रियों की चुंबकीय संवेदनशीलता और चुंबकीय पारगम्यता

मध्यम	संवेदनशीलता χ एम (वॉल्यूम, एसआई)	पारगम्यता μ [एच/एम]	सापेक्ष पारगम्यता μ/μ 0	एक चुंबकीय क्षेत्र	अधिकतम आवृत्ति
मेटग्लास (अंग्रेजी) मेटग्लास)		1,25	1 000 000	0.5 टी पर	100 किलोहर्ट्ज़
नैनोपर्म नैनोपर्म)		10 × 10 -2	80 000	0.5 टी पर	10 किलोहर्ट्ज़
म्यू धातु		2.5×10-2	20 000	0.002 टी पर
म्यू धातु			50 000
पर्मलोय		1.0 × 10 -2	70 000	0.002 टी पर
इलेक्ट्रिकल इस्पात		5.0 × 10 -3	4000	0.002 टी पर
फेराइट (निकल-जस्ता)		2.0 × 10 -5 - 8.0 × 10 -4	16-640		100 किलोहर्ट्ज़ ~ 1 मेगाहर्ट्ज [ ]
फेराइट (मैंगनीज-जस्ता)		>8.0 × 10 -4	640 (या अधिक)		100 किलोहर्ट्ज़ ~ 1 मेगाहर्ट्ज
इस्पात		8.75×10 -4	100	0.002 टी पर
निकल		1.25×10 -4	100 - 600	0.002 टी पर
नेओद्यमिउम मगनेट			1.05	1.2-1.4 टी तक
प्लैटिनम		1.2569701 × 10 -6	1,000265
अल्युमीनियम	2.22×10 -5	1.2566650 × 10 -6	1,000022
पेड़			1,00000043
वायु			1,00000037
ठोस			1
वैक्यूम	0	1.2566371 × 10 -6 (μ 0)	1
हाइड्रोजन	-2.2 × 10 -9	1.2566371 × 10 -6	1,0000000
टेफ्लान		1.2567 × 10 -6	1,0000
नीलम	-2.1 × 10 -7	1.2566368 × 10 -6	0,99999976
ताँबा	-6.4 × 10 -6 या -9.2 × 10 -6	1.2566290 × 10 -6	0,999994

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, अन्य में यह कम होता है।

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 तनाव उस पदार्थ के चुंबकीय गुणों पर निर्भर नहीं करता 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 , चुंबकीय रेखाओं का लंबवत चुंबकीय प्रेरण के उत्पाद के बराबर है में इस चुंबकीय प्रवाह द्वारा प्रवेश किए गए क्षेत्र की मात्रा से।

42) जब एक लोहे की कोर को कुंडल में डाला जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र बढ़ जाता है और कोर चुंबकीय हो जाती 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, और in है इस मामले मेंयह 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 के 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 सामग्री 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 निर्देशित हैं विपरीत दिशाएं, बहुत छोटी मात्रा से भिन्न होता है। 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 में बाहरी चुंबकीय क्षेत्र B=B(B 0) पर चुंबकीय क्षेत्र की निर्भरता दर्शाता है। इसके अलावा, बाहरी क्षेत्र को ऑक्स अक्ष के साथ प्लॉट किया जाता है, और पदार्थ का चुंबकत्व ओए अक्ष के साथ प्लॉट किया जाता है। 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 लौहचुम्बकीय 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। एक बड़ी संख्या कीसंस्थापन और उपकरण स्थायी चुम्बकों पर काम करते हैं। वे कमरे के तापमान पर 1-2 टी का विकिरण स्तर प्राप्त करते हैं। 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 का चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त होता है।

43) कानून इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन(फैराडे-मैक्सवेल जेड.)। 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।

चुम्बकीय पारगम्यता कहलाती है . पूर्ण चुंबकीयभेद्यतापर्यावरण B से H का अनुपात है। अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली के अनुसार, इसे 1 हेनरी प्रति मीटर नामक इकाई में मापा जाता है।

इसका संख्यात्मक मान इसके मान और निर्वात की चुंबकीय पारगम्यता के मान के अनुपात से 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 धाराएं लगातार घूमती रहती हैं, जो उनकी कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की गति और उनके स्वयं के बी की उपस्थिति के कारण होती हैं। सामान्य स्थितियाँयह गति अव्यवस्थित है, और क्षेत्र एक दूसरे को "शमन" (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 बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है।

यू प्रतिचुंबकीय सामग्रीचुंबकीय पारगम्यता का मान µ 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, तीसरा समूह संबंधित है पूरी लाइनपदार्थ (मुख्य रूप से धातु और मिश्र धातु) 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। निकल के लिए क्यूरी बिंदु 360°C है, लोहे के लिए - 770°C।

लौह चुम्बक के गुण न केवल चुंबकीय पारगम्यता से, बल्कि I नामक 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 जिसे कहा 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. एक निर्भरता है चुंबकीय विशेषताएंलौहचुम्बक न केवल अपनी अवस्था पर वर्तमान में, लेकिन इसके पिछले चुंबकत्व पर भी। ग्राफ़िक छविइस निर्भरता का वक्र 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। लौहचुम्बक का उपयोग टेप रिकॉर्डर, टेलीफोन, चुंबकीय टेप और अन्य मीडिया में किया जाता है।

किसी पदार्थ की चुंबकीय पारगम्यता का निर्धारण। चुंबकीय क्षेत्र का वर्णन करने में इसकी भूमिका

यदि आप एक बैलिस्टिक गैल्वेनोमीटर से जुड़े सोलनॉइड के साथ एक प्रयोग करते हैं, तो जब सोलनॉइड में करंट चालू होता है, तो आप चुंबकीय प्रवाह एफ का मान निर्धारित कर सकते हैं, 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

वह मात्रा $\mu $, जो माध्यम के चुंबकीय गुणों को दर्शाती है, चुंबकीय पारगम्यता (या सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता) कहलाती 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:

\[\ओवरराइटएरो(जे)=\वर्कप्पा \ओवरराइटएरो(एच)\लेफ्ट(7\राइट),\]

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 वृत्ताकार 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 (छवि 1) पर एक प्राथमिक अनुभाग का चयन करें; 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 $\ \ \overrightarrow(dH),$ क्योंकि 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:$\frac(B")(B)=0.0173.$