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चुंबकीय क्षेत्र: कारण और विशेषताएं। चुंबकीय क्षेत्र कहाँ उत्पन्न होता है?

जिस प्रकार एक स्थिर विद्युत आवेश दूसरे आवेश पर कार्य करता है विद्युत क्षेत्र, बिजलीके माध्यम से किसी अन्य धारा पर कार्य करता है चुंबकीय क्षेत्र . स्थायी चुम्बकों पर चुंबकीय क्षेत्र का प्रभाव किसी पदार्थ के परमाणुओं में गतिमान आवेशों और सूक्ष्म गोलाकार धाराओं के निर्माण पर इसके प्रभाव तक कम हो जाता है।

का सिद्धांत विद्युतदो प्रावधानों पर आधारित:

  • चुंबकीय क्षेत्र गतिमान आवेशों और धाराओं पर कार्य करता है;
  • धाराओं और गतिमान आवेशों के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।

चुंबक अंतःक्रिया

स्थायी चुंबक(या चुंबकीय सुई) पृथ्वी के चुंबकीय मेरिडियन के साथ उन्मुख है। वह सिरा जो उत्तर की ओर इंगित करता है, कहलाता है उत्तरी ध्रुव(एन), और विपरीत छोर है दक्षिणी ध्रुव (एस)। दो चुम्बकों को एक-दूसरे के करीब लाने पर, हम देखते हैं कि उनके समान ध्रुव प्रतिकर्षित करते हैं, और उनके विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं ( चावल। 1 ).

यदि हम एक स्थायी चुम्बक को दो भागों में काटकर ध्रुवों को अलग करें तो हम पाएंगे कि उनमें से प्रत्येक में भी एक-एक भाग होगा दो ध्रुव, यानी एक स्थायी चुंबक होगा ( चावल। 2 ). दोनों ध्रुव - उत्तर और दक्षिण - एक दूसरे से अविभाज्य हैं और समान अधिकार रखते हैं।

पृथ्वी या स्थायी चुम्बकों द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र को विद्युत क्षेत्र की तरह, बल की चुंबकीय रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है। किसी चुंबक के ऊपर कागज की एक शीट रखकर उसकी चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का चित्र प्राप्त किया जा सकता है, जिस पर लोहे का बुरादा एक समान परत में छिड़का जाता है। चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर, चूरा चुम्बकित हो जाता है - उनमें से प्रत्येक में उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव होते हैं। विपरीत ध्रुव एक-दूसरे के करीब आते हैं, लेकिन कागज पर चूरा के घर्षण से इसे रोका जाता है। यदि आप अपनी उंगली से कागज को टैप करते हैं, तो घर्षण कम हो जाएगा और बुरादा एक-दूसरे की ओर आकर्षित होगा, जिससे चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को दर्शाने वाली श्रृंखलाएं बन जाएंगी।

पर चावल। 3 प्रत्यक्ष चुंबक के क्षेत्र में चूरा और छोटे चुंबकीय तीरों का स्थान दिखाता है, जो चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा दर्शाता है। इस दिशा को चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव की दिशा माना जाता है।

ओर्स्टेड का अनुभव. धारा का चुंबकीय क्षेत्र

में प्रारंभिक XIXवी डेनिश वैज्ञानिक ऑर्स्टेडजब उन्होंने खोज की तो एक महत्वपूर्ण खोज की स्थायी चुम्बकों पर विद्युत धारा की क्रिया . उसने एक चुंबकीय सुई के पास एक लंबा तार रख दिया। जब तार के माध्यम से करंट प्रवाहित किया गया, तो तीर घूम गया, खुद को उसके लंबवत स्थिति में लाने की कोशिश कर रहा था ( चावल। 4 ). इसे कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र के उद्भव से समझाया जा सकता है।

धारा प्रवाहित करने वाले एक सीधे चालक द्वारा बनाई गई चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं उसके लंबवत समतल में स्थित संकेंद्रित वृत्त होती हैं, जिनका केंद्र उस बिंदु पर होता है जहां से धारा प्रवाहित होती है ( चावल। 5 ). रेखाओं की दिशा सही पेंच नियम द्वारा निर्धारित की जाती है:

यदि पेंच को क्षेत्र रेखाओं की दिशा में घुमाया जाए तो यह चालक में धारा की दिशा में गति करेगा .

चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति विशेषता है चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बी . प्रत्येक बिंदु पर यह क्षेत्र रेखा की ओर स्पर्शरेखीय रूप से निर्देशित होता है। विद्युत क्षेत्र रेखाएँ धनात्मक आवेशों पर शुरू होती हैं और ऋणात्मक आवेशों पर समाप्त होती हैं, और इस क्षेत्र में आवेश पर कार्य करने वाला बल प्रत्येक बिंदु पर स्पर्शरेखीय रूप से रेखा की ओर निर्देशित होता है। विद्युत क्षेत्र के विपरीत, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं बंद होती हैं, जो प्रकृति में "चुंबकीय आवेश" की अनुपस्थिति के कारण होता है।

धारा का चुंबकीय क्षेत्र मूलतः स्थायी चुंबक द्वारा निर्मित क्षेत्र से भिन्न नहीं होता है। इस अर्थ में, एक फ्लैट चुंबक का एक एनालॉग एक लंबा सोलनॉइड है - तार का एक तार, जिसकी लंबाई उसके व्यास से काफी अधिक है। उसके द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं का चित्र, में दिखाया गया है चावल। 6 , एक सपाट चुंबक के समान है ( चावल। 3 ). वृत्त सोलनॉइड वाइंडिंग बनाने वाले तार के क्रॉस सेक्शन को दर्शाते हैं। पर्यवेक्षक से दूर तार के माध्यम से बहने वाली धाराओं को क्रॉस द्वारा इंगित किया जाता है, और विपरीत दिशा में - पर्यवेक्षक की ओर - बिंदुओं द्वारा इंगित किया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के लिए वही नोटेशन स्वीकार किए जाते हैं जब वे ड्राइंग विमान के लंबवत होते हैं ( चावल। 7 ए, बी).

सोलनॉइड वाइंडिंग में करंट की दिशा और उसके अंदर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा भी दाएं पेंच के नियम से संबंधित होती है, जो इस मामले में निम्नानुसार तैयार की जाती है:

यदि आप सोलनॉइड की धुरी के साथ देखते हैं, तो घड़ी की दिशा में बहने वाली धारा इसमें एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है, जिसकी दिशा दाएं पेंच की गति की दिशा से मेल खाती है ( चावल। 8 )

इस नियम के आधार पर यह समझना आसान है कि जो सोलनॉइड दिखाया गया है चावल। 6 , उत्तरी ध्रुव इसका दाहिना छोर है, और दक्षिणी ध्रुव इसका बायां छोर है।

सोलनॉइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र एक समान है - चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का वहां एक स्थिर मान होता है (बी = स्थिरांक)। इस संबंध में, सोलनॉइड एक समानांतर-प्लेट कैपेसिटर के समान है, जिसके भीतर एक समान विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है।

किसी धारावाही चालक पर चुंबकीय क्षेत्र में लगने वाला बल

यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था कि चुंबकीय क्षेत्र में विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले कंडक्टर पर एक बल कार्य करता है। एकसमान क्षेत्र में, लंबाई l का एक सीधा कंडक्टर, जिसके माध्यम से एक धारा I प्रवाहित होती है, जो क्षेत्र वेक्टर B के लंबवत स्थित है, बल का अनुभव करता है: एफ = आई एल बी .

बल की दिशा निर्धारित होती है बाएँ हाथ का नियम:

यदि बाएं हाथ की चार फैली हुई उंगलियां कंडक्टर में करंट की दिशा में रखी गई हैं, और हथेली वेक्टर बी के लंबवत है, तो फैली हुई अँगूठाचालक पर लगने वाले बल की दिशा को दर्शाता है (चावल। 9 ).

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि चुंबकीय क्षेत्र में करंट वाले किसी चालक पर लगने वाला बल विद्युत बल की तरह उसकी बल रेखाओं की स्पर्शरेखा से निर्देशित नहीं होता है, बल्कि उनके लंबवत होता है। बल रेखाओं के अनुदिश स्थित कोई चालक चुंबकीय बल से प्रभावित नहीं होता है।

समीकरण एफ = आईएलबीआपको चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की मात्रात्मक विशेषता देने की अनुमति देता है।

नज़रिया यह कंडक्टर के गुणों पर निर्भर नहीं करता है और चुंबकीय क्षेत्र की ही विशेषता बताता है।

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बी का परिमाण संख्यात्मक रूप से इसके लंबवत स्थित इकाई लंबाई के कंडक्टर पर लगने वाले बल के बराबर होता है, जिसके माध्यम से एक एम्पीयर की धारा प्रवाहित होती है।

एसआई प्रणाली में, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की इकाई टेस्ला (टी) है:

एक चुंबकीय क्षेत्र. तालिकाएँ, आरेख, सूत्र

(चुंबक की परस्पर क्रिया, ओर्स्टेड का प्रयोग, चुंबकीय प्रेरण वेक्टर, वेक्टर दिशा, सुपरपोजिशन सिद्धांत। ग्राफ़िक छविचुंबकीय क्षेत्र, चुंबकीय प्रेरण लाइनें। चुंबकीय प्रवाह, क्षेत्र की ऊर्जा विशेषताएँ। चुंबकीय बल, एम्पीयर बल, लोरेंत्ज़ बल। चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कणों की गति। पदार्थ के चुंबकीय गुण, एम्पीयर की परिकल्पना)

शुभ दिन, आज आपको पता चल जाएगा चुंबकीय क्षेत्र क्या हैऔर यह कहां से आता है.

ग्रह पर प्रत्येक व्यक्ति ने कम से कम एक बार इसे धारण किया है चुंबकहाथ में। स्मारिका रेफ्रिजरेटर मैग्नेट से शुरू, या लौह पराग इकट्ठा करने के लिए काम करने वाले मैग्नेट और भी बहुत कुछ। एक बच्चे के रूप में, यह एक मज़ेदार खिलौना था जो लौह धातु से चिपकता था, लेकिन अन्य धातुओं से नहीं। तो क्या है चुंबक और उसका रहस्य चुंबकीय क्षेत्र.

चुंबकीय क्षेत्र क्या है

चुम्बक किस बिंदु पर आकर्षित होना प्रारम्भ करता है? प्रत्येक चुंबक के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र होता है, जिसमें प्रवेश करने पर वस्तुएं उसकी ओर आकर्षित होने लगती हैं। ऐसे क्षेत्र का आकार चुंबक के आकार और उसके अपने गुणों के आधार पर भिन्न हो सकता है।

विकिपीडिया शब्द:

चुंबकीय क्षेत्र एक बल क्षेत्र है जो गतिमान विद्युत आवेशों और चुंबकीय क्षण के साथ पिंडों पर कार्य करता है, उनकी गति की स्थिति की परवाह किए बिना, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का चुंबकीय घटक।

चुंबकीय क्षेत्र कहाँ से आता है?

एक चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कणों की धारा या परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षणों के साथ-साथ अन्य कणों के चुंबकीय क्षणों द्वारा बनाया जा सकता है, हालांकि काफी हद तक कम।

चुंबकीय क्षेत्र की अभिव्यक्ति

चुंबकीय क्षेत्र कणों और पिंडों के चुंबकीय क्षणों, गतिमान आवेशित कणों या कंडक्टरों पर प्रभाव में प्रकट होता है। चुंबकीय क्षेत्र में घूम रहे विद्युत आवेशित कण पर लगने वाला बल है लोरेंत्ज़ बल कहा जाता है, जो हमेशा वैक्टर v और B के लंबवत निर्देशित होता है। यह कण q के आवेश, वेग घटक v चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर B की दिशा के लंबवत और चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण B के परिमाण के समानुपाती होता है।

किन वस्तुओं में चुंबकीय क्षेत्र होता है?

हम अक्सर इसके बारे में नहीं सोचते हैं, लेकिन हमारे आस-पास कई (यदि सभी नहीं) वस्तुएं चुंबक हैं। हम इस तथ्य के आदी हैं कि एक चुंबक एक कंकड़ है जिसमें अपनी ओर स्पष्ट आकर्षण बल होता है, लेकिन वास्तव में, लगभग हर चीज में आकर्षण बल होता है, यह बहुत कम होता है। उदाहरण के लिए, आइए अपने ग्रह को लें - हम अंतरिक्ष में नहीं जाते हैं, हालाँकि हम सतह पर किसी भी चीज़ को पकड़कर नहीं रखते हैं। पृथ्वी का क्षेत्र एक कंकड़ चुंबक के क्षेत्र की तुलना में बहुत कमजोर है, इसलिए यह केवल अपने विशाल आकार के कारण हमें पकड़ कर रखता है - यदि आपने कभी देखा है कि लोग चंद्रमा पर कैसे चलते हैं (जिसका व्यास चार गुना छोटा है), तो आप स्पष्ट रूप से देखेंगे समझें कि हम किस बारे में बात कर रहे हैं। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण काफी हद तक इसकी परत और कोर के धातु घटकों पर आधारित है - उनके पास एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र है। आपने सुना होगा कि लौह अयस्क के बड़े भंडारों के पास, कम्पास अब उत्तर की ओर सही ढंग से इंगित नहीं करता है - ऐसा इसलिए है क्योंकि कम्पास का सिद्धांत चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया पर आधारित है, और लौह अयस्क अपनी सुई को आकर्षित करता है।

"चुंबकीय क्षेत्र" शब्द का अर्थ आमतौर पर एक निश्चित ऊर्जा स्थान होता है जिसमें चुंबकीय संपर्क की शक्तियां स्वयं प्रकट होती हैं। प्रभावित करते हैं:

    व्यक्तिगत पदार्थ: फेरिमैग्नेट्स (धातुएं - मुख्य रूप से कच्चा लोहा, लोहा और उनके मिश्र धातु) और उनके फेराइट वर्ग, राज्य की परवाह किए बिना;

    बिजली के गतिशील प्रभार.

वे भौतिक पिंड जिनमें इलेक्ट्रॉनों या अन्य कणों का कुल चुंबकीय क्षण होता है, कहलाते हैं स्थायी चुम्बक. उनकी बातचीत तस्वीर में दिखाई गई है चुंबकीय बल रेखाएँ.


इनका निर्माण एक स्थायी चुंबक लाने के बाद किया गया था पीछे की ओरलोहे के बुरादे की एक समान परत वाली कार्डबोर्ड शीट। चित्र उत्तरी (एन) और दक्षिणी (एस) ध्रुवों के स्पष्ट चिह्नों को उनके अभिविन्यास के सापेक्ष क्षेत्र रेखाओं की दिशा के साथ दिखाता है: उत्तरी ध्रुव से बाहर निकलें और दक्षिण में प्रवेश करें।

चुंबकीय क्षेत्र कैसे बनता है?

चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत हैं:

    स्थायी चुम्बक;

    गतिमान शुल्क;

    समय-परिवर्तनशील विद्युत क्षेत्र।


किंडरगार्टन का प्रत्येक बच्चा स्थायी चुम्बकों की क्रिया से परिचित है। आख़िरकार, उसे पहले से ही सभी प्रकार के व्यंजनों के पैकेजों से लिए गए रेफ्रिजरेटर पर चुम्बकों की तस्वीरें उकेरनी थीं।

गति में विद्युत आवेशों में आमतौर पर चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा की तुलना में काफी अधिक होती है। इसे बल की रेखाओं द्वारा भी निर्दिष्ट किया जाता है। आइए धारा I वाले सीधे कंडक्टर के लिए उन्हें खींचने के नियमों को देखें।


चुंबकीय क्षेत्र रेखा धारा की गति के लंबवत एक समतल में खींची जाती है ताकि प्रत्येक बिंदु पर चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव पर लगने वाला बल इस रेखा की स्पर्शरेखीय दिशा में निर्देशित हो। यह गतिमान आवेश के चारों ओर संकेंद्रित वृत्त बनाता है।

इन बलों की दिशा दाहिने हाथ के धागे की वाइंडिंग वाले स्क्रू या गिमलेट के प्रसिद्ध नियम द्वारा निर्धारित की जाती है।

गिलेट नियम


गिम्लेट को वर्तमान वेक्टर के साथ समाक्षीय रूप से स्थापित करना और हैंडल को घुमाना आवश्यक है ताकि गिम्लेट की ट्रांसलेशनल गति उसकी दिशा के साथ मेल खाए। फिर हैंडल को घुमाकर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का ओरिएंटेशन दिखाया जाएगा।

एक रिंग कंडक्टर में, हैंडल की घूर्णी गति वर्तमान की दिशा के साथ मेल खाती है, और अनुवादात्मक गति प्रेरण के अभिविन्यास को इंगित करती है।


चुंबकीय बल रेखाएं सदैव उत्तरी ध्रुव को छोड़कर दक्षिणी ध्रुव में प्रवेश करती हैं। वे चुंबक के अंदर बने रहते हैं और कभी खुले नहीं होते।

चुंबकीय क्षेत्र की परस्पर क्रिया के नियम

विभिन्न स्रोतों से चुंबकीय क्षेत्र एक-दूसरे से जुड़कर एक परिणामी क्षेत्र बनाते हैं।


इस मामले में, विपरीत ध्रुवों (एन - एस) वाले चुंबक एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं, और समान ध्रुवों (एन - एन, एस - एस) वाले चुंबक एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। ध्रुवों के बीच परस्पर क्रिया बल उनके बीच की दूरी पर निर्भर करते हैं। ध्रुवों को जितना करीब स्थानांतरित किया जाता है, बल उतना ही अधिक उत्पन्न होता है।

चुंबकीय क्षेत्र की बुनियादी विशेषताएं

इसमे शामिल है:

    चुंबकीय प्रेरण वेक्टर (बी);

    चुंबकीय प्रवाह (एफ);

    फ्लक्स लिंकेज (Ψ)।

क्षेत्र प्रभाव की तीव्रता या ताकत का अनुमान मूल्य से लगाया जाता है चुंबकीय प्रेरण वेक्टर. यह लंबाई "एल" के एक कंडक्टर के माध्यम से प्रवाहित धारा "आई" द्वारा बनाए गए बल "एफ" के मूल्य से निर्धारित होता है। В =F/(I∙l)

एसआई प्रणाली में चुंबकीय प्रेरण की माप की इकाई टेस्ला है (भौतिक विज्ञानी की स्मृति में जिन्होंने इन घटनाओं का अध्ययन किया और गणितीय तरीकों का उपयोग करके उनका वर्णन किया)। रूसी तकनीकी साहित्य में इसे "टीएल" नामित किया गया है, और अंतरराष्ट्रीय दस्तावेज़ीकरण में प्रतीक "टी" को अपनाया गया है।

1 टी ऐसे एक समान चुंबकीय प्रवाह का प्रेरण है, जो क्षेत्र की दिशा के लंबवत एक सीधे कंडक्टर की लंबाई के प्रत्येक मीटर के लिए 1 न्यूटन के बल के साथ कार्य करता है, जब 1 एम्पीयर की धारा इस कंडक्टर से गुजरती है।

1T=1∙N/(A∙m)

वेक्टर B की दिशा किसके द्वारा निर्धारित की जाती है? बाएँ हाथ का नियम.


यदि आप अपने बाएं हाथ की हथेली को चुंबकीय क्षेत्र में रखते हैं ताकि उत्तरी ध्रुव से बल की रेखाएं समकोण पर हथेली में प्रवेश करें, और चार अंगुलियों को कंडक्टर में करंट की दिशा में रखें, तो फैला हुआ अंगूठा होगा इस चालक पर लगने वाले बल की दिशा बताएं।

ऐसे मामले में जब विद्युत प्रवाह वाला कंडक्टर चुंबकीय बल रेखाओं के समकोण पर स्थित नहीं है, तो उस पर कार्य करने वाला बल प्रवाहित धारा के परिमाण और कंडक्टर की लंबाई के प्रक्षेपण के घटक के समानुपाती होगा। लम्बवत दिशा में स्थित समतल पर धारा।

विद्युत धारा पर लगने वाला बल उन सामग्रियों पर निर्भर नहीं करता है जिनसे कंडक्टर बनाया जाता है और उसके क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र पर। यदि यह चालक अस्तित्व में ही न हो और गतिशील आवेश चुंबकीय ध्रुवों के बीच किसी अन्य माध्यम में गति करने लगें तो भी यह बल किसी भी तरह से नहीं बदलेगा।

यदि चुंबकीय क्षेत्र के अंदर सभी बिंदुओं पर वेक्टर बी की दिशा और परिमाण समान है, तो ऐसे क्षेत्र को एक समान माना जाता है।

कोई भी वातावरण, प्रेरण वेक्टर बी के मूल्य को प्रभावित करता है।

चुंबकीय प्रवाह (एफ)

यदि हम एक निश्चित क्षेत्र एस के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण के पारित होने पर विचार करते हैं, तो इसकी सीमाओं द्वारा सीमित प्रेरण को चुंबकीय प्रवाह कहा जाएगा।


जब क्षेत्र चुंबकीय प्रेरण की दिशा में कुछ कोण α पर झुका हुआ होता है, तो क्षेत्र के झुकाव के कोण के कोसाइन की मात्रा से चुंबकीय प्रवाह कम हो जाता है। इसका अधिकतम मूल्य तब बनता है जब क्षेत्र इसके मर्मज्ञ प्रेरण के लंबवत होता है। Ф=В·एस

चुंबकीय प्रवाह के लिए माप की इकाई 1 वेबर है, जिसे 1 वर्ग मीटर के क्षेत्र के माध्यम से 1 टेस्ला के प्रेरण के पारित होने से परिभाषित किया गया है।

प्रवाह लिंकेज

इस शब्द का उपयोग चुंबक के ध्रुवों के बीच स्थित एक निश्चित संख्या में धारा प्रवाहित करने वाले कंडक्टरों से निर्मित चुंबकीय प्रवाह की कुल मात्रा प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

उस स्थिति के लिए जब समान धारा I कई घुमावों वाली कुंडली की वाइंडिंग से गुजरती है, तो सभी घुमावों से कुल (जुड़े हुए) चुंबकीय प्रवाह को फ्लक्स लिंकेज Ψ कहा जाता है।


Ψ=n·Ф . फ्लक्स लिंकेज की इकाई 1 वेबर है।

प्रत्यावर्ती विद्युत से चुंबकीय क्षेत्र कैसे बनता है?

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, विद्युत आवेशों और चुंबकीय क्षणों वाले पिंडों के साथ परस्पर क्रिया करते हुए, दो क्षेत्रों का संयोजन है:

    विद्युत;

    चुंबकीय.

वे आपस में जुड़े हुए हैं, एक-दूसरे के संयोजन का प्रतिनिधित्व करते हैं, और जब एक समय के साथ बदलता है, तो दूसरे में कुछ विचलन उत्पन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, जब तीन-चरण जनरेटर में एक वैकल्पिक साइनसॉइडल विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है, तो समान वैकल्पिक हार्मोनिक्स की विशेषताओं वाला एक ही चुंबकीय क्षेत्र एक साथ बनता है।

पदार्थों के चुंबकीय गुण

बाह्य चुंबकीय क्षेत्र के साथ अंतःक्रिया के संबंध में, पदार्थों को इसमें विभाजित किया गया है:

    प्रतिलौह चुम्बकसंतुलित चुंबकीय क्षणों के साथ, जिसके कारण शरीर का बहुत कम डिग्री का चुंबकत्व निर्मित होता है;

    किसी बाह्य क्षेत्र की क्रिया के विरुद्ध आंतरिक क्षेत्र को चुम्बकित करने के गुण वाला प्रतिचुंबक। जब कोई बाहरी क्षेत्र नहीं होता, तो उनके चुंबकीय गुण प्रकट नहीं होते;

    बाहरी क्षेत्र की दिशा में आंतरिक क्षेत्र के चुंबकीयकरण गुणों वाली अर्ध-चुंबकीय सामग्री, जिनकी डिग्री कम होती है;

    लौह चुम्बक, जिनमें क्यूरी बिंदु से नीचे के तापमान पर बिना बाहरी क्षेत्र के चुंबकीय गुण होते हैं;

    चुंबकीय क्षणों वाले लौह चुम्बक परिमाण और दिशा में असंतुलित होते हैं।

पदार्थों के ये सभी गुण पाये गये हैं विभिन्न अनुप्रयोगआधुनिक तकनीक में.

चुंबकीय सर्किट

सभी ट्रांसफार्मर, प्रेरक, विधुत गाड़ियाँऔर कई अन्य उपकरण।

उदाहरण के लिए, एक कार्यशील विद्युत चुंबक में, चुंबकीय प्रवाह स्पष्ट गैर-लौहचुंबकीय गुणों के साथ लौहचुंबकीय स्टील और हवा से बने चुंबकीय कोर से होकर गुजरता है। इन तत्वों के संयोजन से एक चुंबकीय सर्किट बनता है।

अधिकांश विद्युत उपकरणों के डिज़ाइन में चुंबकीय सर्किट होते हैं। इस लेख में इसके बारे में और पढ़ें -

एक चुंबकीय क्षेत्र- यह वह भौतिक माध्यम है जिसके माध्यम से वर्तमान या गतिमान आवेश वाले चालकों के बीच परस्पर क्रिया होती है।

चुंबकीय क्षेत्र के गुण:

चुंबकीय क्षेत्र के लक्षण:

चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए करंट वाले एक परीक्षण सर्किट का उपयोग किया जाता है। यह आकार में छोटा है, और इसमें धारा चुंबकीय क्षेत्र बनाने वाले कंडक्टर में धारा से बहुत कम है। धारा प्रवाहित सर्किट के विपरीत पक्षों पर, चुंबकीय क्षेत्र से बल कार्य करते हैं जो परिमाण में समान होते हैं, लेकिन विपरीत दिशाओं में निर्देशित होते हैं, क्योंकि बल की दिशा धारा की दिशा पर निर्भर करती है। इन बलों के अनुप्रयोग के बिंदु एक ही सीधी रेखा पर नहीं होते हैं। ऐसी ताकतें कहलाती हैं कुछ बल. बलों की एक जोड़ी की कार्रवाई के परिणामस्वरूप, सर्किट अनुवादात्मक रूप से नहीं चल सकता है; यह अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है। घूर्णन क्रिया की विशेषता है टॉर्कः.

, कहाँ एलकुछ ताकतों का लाभ उठाएं(बलों के अनुप्रयोग के बिंदुओं के बीच की दूरी)।

जैसे-जैसे परीक्षण सर्किट या सर्किट का क्षेत्र बढ़ता है, बलों की जोड़ी का टॉर्क आनुपातिक रूप से बढ़ेगा। धारा के साथ परिपथ पर कार्य करने वाले बल के अधिकतम आघूर्ण और परिपथ में धारा के परिमाण और परिपथ के क्षेत्रफल का अनुपात क्षेत्र में किसी दिए गए बिंदु के लिए एक स्थिर मान है। यह कहा जाता है चुंबकीय प्रेरण.

, कहाँ
-चुंबकीय पलधारा के साथ सर्किट.

इकाईचुंबकीय प्रेरण - टेस्ला [टी]।

सर्किट का चुंबकीय क्षण– वेक्टर मात्रा, जिसकी दिशा सर्किट में करंट की दिशा पर निर्भर करती है और इसके द्वारा निर्धारित की जाती है दायां पेंच नियम: अपने दाहिने हाथ को मुट्ठी में बांधें, चार अंगुलियों को सर्किट में करंट की दिशा में इंगित करें, फिर अंगूठा चुंबकीय क्षण वेक्टर की दिशा को इंगित करेगा। चुंबकीय क्षण वेक्टर हमेशा समोच्च तल के लंबवत होता है।

पीछे चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशाचुंबकीय क्षेत्र में उन्मुख सर्किट के चुंबकीय क्षण के वेक्टर की दिशा लें।

चुंबकीय प्रेरण लाइन- एक रेखा जिसके प्रत्येक बिंदु पर स्पर्श रेखा चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा से मेल खाती है। चुंबकीय प्रेरण लाइनें हमेशा बंद रहती हैं और कभी भी प्रतिच्छेद नहीं करतीं। सीधे कंडक्टर की चुंबकीय प्रेरण लाइनेंधारा के साथ चालक के लंबवत तल में स्थित वृत्तों का रूप होता है। चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की दिशा दाहिने हाथ के पेंच नियम द्वारा निर्धारित की जाती है। वृत्ताकार धारा की चुंबकीय प्रेरण रेखाएँ(धारा के साथ मुड़ता है) का आकार भी वृत्त जैसा होता है। प्रत्येक कुंडल तत्व की लंबाई है
इसकी कल्पना एक सीधे कंडक्टर के रूप में की जा सकती है जो अपना चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। चुंबकीय क्षेत्र के लिए, सुपरपोज़िशन (स्वतंत्र जोड़) का सिद्धांत लागू होता है। वृत्ताकार धारा के चुंबकीय प्रेरण का कुल वेक्टर दाएं हाथ के पेंच नियम के अनुसार मोड़ के केंद्र में इन क्षेत्रों को जोड़ने के परिणाम के रूप में निर्धारित किया जाता है।

यदि अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का परिमाण और दिशा समान हो, तो चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है सजातीय. यदि प्रत्येक बिंदु पर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का परिमाण और दिशा समय के साथ नहीं बदलती है, तो ऐसे क्षेत्र को कहा जाता है स्थायी।

परिमाण चुंबकीय प्रेरणक्षेत्र में किसी भी बिंदु पर क्षेत्र बनाने वाले कंडक्टर में वर्तमान ताकत के सीधे आनुपातिक है, क्षेत्र में कंडक्टर से किसी दिए गए बिंदु तक की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती, माध्यम के गुणों और कंडक्टर के आकार पर निर्भर करता है फील्ड।

, कहाँ
पर 2 ; जीएन/एम - निर्वात का चुंबकीय स्थिरांक,

-माध्यम की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता,

-माध्यम की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता.

चुंबकीय पारगम्यता के मान के आधार पर सभी पदार्थों को तीन वर्गों में विभाजित किया जाता है:


जैसे-जैसे माध्यम की पूर्ण पारगम्यता बढ़ती है, क्षेत्र में किसी दिए गए बिंदु पर चुंबकीय प्रेरण भी बढ़ता है। माध्यम की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता के लिए चुंबकीय प्रेरण का अनुपात किसी दिए गए पॉली बिंदु के लिए एक स्थिर मान है, ई को कहा जाता है तनाव।

.

तनाव और चुंबकीय प्रेरण के सदिश दिशा में मेल खाते हैं। चुंबकीय क्षेत्र की ताकत माध्यम के गुणों पर निर्भर नहीं करती है।

एम्पीयर शक्ति- वह बल जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र विद्युत धारावाही चालक पर कार्य करता है।

कहाँ एल- कंडक्टर की लंबाई, - चुंबकीय प्रेरण वेक्टर और धारा की दिशा के बीच का कोण।

एम्पीयर बल की दिशा किसके द्वारा निर्धारित की जाती है? बाएँ हाथ का नियम: बायां हाथ इस प्रकार स्थित है कि कंडक्टर के लंबवत चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का घटक हथेली में प्रवेश करता है, चार विस्तारित अंगुलियों को धारा के साथ निर्देशित किया जाता है, फिर 90 0 से मुड़ा हुआ अंगूठा एम्पीयर बल की दिशा का संकेत देगा।

एम्पीयर बल का परिणाम कंडक्टर की एक निश्चित दिशा में गति है।

अगर = 90 0, तो एफ=अधिकतम, यदि = 0 0 , फिर एफ = 0.

लोरेंत्ज़ बल- गतिमान आवेश पर चुंबकीय क्षेत्र का बल।

, जहां q आवेश है, v इसकी गति की गति है, - तनाव और गति के सदिशों के बीच का कोण।

लोरेंत्ज़ बल हमेशा चुंबकीय प्रेरण और वेग वैक्टर के लंबवत होता है। दिशा का निर्धारण होता है बाएँ हाथ का नियम(उंगलियां धनात्मक आवेश की गति का अनुसरण करती हैं)। यदि कण के वेग की दिशा एक समान चुंबकीय क्षेत्र की चुंबकीय प्रेरण रेखाओं के लंबवत है, तो कण अपनी गतिज ऊर्जा को बदले बिना एक वृत्त में घूमता है।

चूँकि लोरेंत्ज़ बल की दिशा आवेश के चिन्ह पर निर्भर करती है, इसलिए इसका उपयोग आवेशों को अलग करने के लिए किया जाता है।

चुंबकीय प्रवाह- चुंबकीय प्रेरण रेखाओं के लंबवत स्थित किसी भी क्षेत्र से गुजरने वाली चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की संख्या के बराबर मान।

, कहाँ - चुंबकीय प्रेरण और क्षेत्र एस के सामान्य (लंबवत) के बीच का कोण।

इकाई- वेबर [डब्ल्यूबी]।

चुंबकीय प्रवाह माप विधियाँ:

    चुंबकीय क्षेत्र में साइट का ओरिएंटेशन बदलना (कोण बदलना)

    चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए सर्किट का क्षेत्र बदलना

    धारा शक्ति में परिवर्तन से चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण होता है

    चुंबकीय क्षेत्र स्रोत से सर्किट की दूरी बदलना

    परिवर्तन चुंबकीय गुणपर्यावरण।

एफ अराडे ने एक ऐसे सर्किट में विद्युत धारा रिकॉर्ड की जिसमें कोई स्रोत नहीं था, लेकिन वह एक स्रोत वाले दूसरे सर्किट के बगल में स्थित था। इसके अलावा, पहले सर्किट में करंट निम्नलिखित मामलों में उत्पन्न हुआ: सर्किट ए में करंट में किसी भी बदलाव के साथ, सर्किट की सापेक्ष गति के साथ, सर्किट ए में लोहे की छड़ की शुरूआत के साथ, एक स्थायी चुंबक सापेक्ष की गति के साथ सर्किट बी के लिए मुक्त आवेशों (करंट) की निर्देशित गति केवल विद्युत क्षेत्र में होती है। इसका मतलब यह है कि एक बदलता चुंबकीय क्षेत्र एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो कंडक्टर के मुक्त आवेशों को गति प्रदान करता है। इस विद्युत क्षेत्र को कहा जाता है प्रेरित कियाया भंवर.

भंवर विद्युत क्षेत्र और स्थिरवैद्युत क्षेत्र के बीच अंतर:

    भंवर क्षेत्र का स्रोत एक बदलता चुंबकीय क्षेत्र है।

    भंवर क्षेत्र शक्ति रेखाएँ बंद हैं।

    एक बंद सर्किट के साथ चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए इस क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य शून्य नहीं है।

    भंवर क्षेत्र की ऊर्जा विशेषता क्षमता नहीं है, बल्कि है प्रेरित ईएमएफ- एक बंद सर्किट के साथ चार्ज की एक इकाई को स्थानांतरित करने के लिए बाहरी बलों (गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक मूल की ताकतों) के काम के बराबर मूल्य।

.वोल्ट में मापा गया[में]।

एक भंवर विद्युत क्षेत्र चुंबकीय क्षेत्र में किसी भी परिवर्तन के साथ उत्पन्न होता है, भले ही कोई संवाहक बंद सर्किट हो या नहीं। सर्किट केवल भंवर विद्युत क्षेत्र का पता लगाने की अनुमति देता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन- यह एक बंद सर्किट में इसकी सतह के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह में किसी भी परिवर्तन के साथ प्रेरित ईएमएफ की घटना है।

एक बंद सर्किट में प्रेरित ईएमएफ एक प्रेरित धारा उत्पन्न करता है।

.

प्रेरण धारा की दिशाद्वारा निर्धारित लेन्ज़ का नियम: प्रेरित धारा ऐसी दिशा में होती है कि इसके द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र इस धारा को उत्पन्न करने वाले चुंबकीय प्रवाह में किसी भी परिवर्तन का प्रतिकार करता है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के लिए फैराडे का नियम: एक बंद लूप में प्रेरित ईएमएफ लूप से घिरी सतह के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर के सीधे आनुपातिक होता है।

टी ठीक है फुको- बदलते चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए बड़े कंडक्टरों में उत्पन्न होने वाली एड़ी प्रेरण धाराएं। ऐसे कंडक्टर का प्रतिरोध कम होता है, क्योंकि इसमें एक बड़ा क्रॉस-सेक्शन एस होता है, इसलिए फौकॉल्ट धाराओं का मूल्य बड़ा हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कंडक्टर गर्म हो जाता है।

स्व प्रेरण- यह एक कंडक्टर में प्रेरित ईएमएफ की घटना है जब इसमें वर्तमान ताकत बदलती है।

विद्युत धारा प्रवाहित करने वाला एक चालक एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। चुंबकीय प्रेरण वर्तमान ताकत पर निर्भर करता है, इसलिए आंतरिक चुंबकीय प्रवाह भी वर्तमान ताकत पर निर्भर करता है।

, जहां एल आनुपातिकता गुणांक है, अधिष्ठापन.

इकाईअधिष्ठापन - हेनरी [एच]।

अधिष्ठापनकंडक्टर अपने आकार, आकार और माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता पर निर्भर करता है।

अधिष्ठापनकंडक्टर की बढ़ती लंबाई के साथ बढ़ता है, एक मोड़ का प्रेरकत्व समान लंबाई के सीधे कंडक्टर के प्रेरकत्व से अधिक होता है, एक कुंडल (बड़ी संख्या में घुमावों वाला एक कंडक्टर) का प्रेरकत्व एक मोड़ के प्रेरकत्व से अधिक होता है यदि किसी कुंडली में लोहे की छड़ डाल दी जाए तो उसका प्रेरकत्व बढ़ जाता है।

स्व-प्रेरण के लिए फैराडे का नियम:
.

स्व-प्रेरित ईएमएफ धारा के परिवर्तन की दर के सीधे आनुपातिक है।

स्व-प्रेरित ईएमएफएक स्व-प्रेरण धारा उत्पन्न करता है, जो हमेशा सर्किट में धारा में किसी भी बदलाव को रोकता है, अर्थात, यदि धारा बढ़ती है, तो स्व-प्रेरण धारा को निर्देशित किया जाता है विपरीत पक्ष, जब सर्किट में करंट कम हो जाता है, तो स्व-प्रेरण करंट उसी दिशा में निर्देशित होता है। कुंडल का प्रेरकत्व जितना अधिक होगा, उसमें उत्पन्न होने वाला स्व-प्रेरक ईएमएफ उतना ही अधिक होगा।

चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जाउस कार्य के बराबर है जो करंट उस समय के दौरान स्व-प्रेरित ईएमएफ पर काबू पाने के लिए करता है जब करंट शून्य से अधिकतम मान तक बढ़ जाता है।

.

विद्युत चुम्बकीय कंपन- ये आवेश में आवधिक परिवर्तन, वर्तमान ताकत और विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की सभी विशेषताएं हैं।

विद्युत दोलन प्रणाली(ऑसिलेटिंग सर्किट) में एक संधारित्र और एक प्रारंभ करनेवाला होता है।

दोलनों की घटना के लिए शर्तें:

    सिस्टम को संतुलन से बाहर लाना होगा; ऐसा करने के लिए, संधारित्र को चार्ज करें। आवेशित संधारित्र की विद्युत क्षेत्र ऊर्जा:

.

    सिस्टम को संतुलन की स्थिति में वापस आना चाहिए। विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, चार्ज संधारित्र की एक प्लेट से दूसरे में स्थानांतरित होता है, अर्थात, सर्किट में एक विद्युत प्रवाह दिखाई देता है, जो कुंडल के माध्यम से बहता है। जैसे ही प्रारंभ करनेवाला में धारा बढ़ती है, एक स्व-प्रेरण ईएमएफ उत्पन्न होता है; स्व-प्रेरण धारा विपरीत दिशा में निर्देशित होती है। जब कुंडल में धारा कम हो जाती है, तो स्व-प्रेरण धारा उसी दिशा में निर्देशित हो जाती है। इस प्रकार, स्व-प्रेरण धारा प्रणाली को संतुलन की स्थिति में लौटा देती है।

    सर्किट का विद्युत प्रतिरोध कम होना चाहिए।

आदर्श दोलन सर्किटकोई प्रतिरोध नहीं है. इसमें होने वाले कंपन को कहा जाता है मुक्त।

किसी भी विद्युत सर्किट के लिए, ओम का नियम संतुष्ट होता है, जिसके अनुसार सर्किट में अभिनय करने वाला ईएमएफ सर्किट के सभी वर्गों में वोल्टेज के योग के बराबर होता है। ऑसिलेटरी सर्किट में कोई वर्तमान स्रोत नहीं है, लेकिन प्रारंभ करनेवाला में एक स्व-प्रेरक ईएमएफ दिखाई देता है, जो संधारित्र पर वोल्टेज के बराबर होता है।

निष्कर्ष: संधारित्र का आवेश हार्मोनिक नियम के अनुसार बदलता है.

संधारित्र वोल्टेज:
.

सर्किट में वर्तमान ताकत:
.

परिमाण
- वर्तमान आयाम.

चार्ज से अंतर
.

अवधि मुक्त कंपनसर्किट में:

संधारित्र की विद्युत क्षेत्र ऊर्जा:

कुंडल चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा:

विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा एक हार्मोनिक नियम के अनुसार भिन्न होती है, लेकिन उनके दोलन के चरण अलग-अलग होते हैं: जब विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा अधिकतम होती है, तो चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा शून्य होती है।

दोलन प्रणाली की कुल ऊर्जा:
.

में आदर्श रूपरेखाकुल ऊर्जा नहीं बदलती.

दोलन प्रक्रिया के दौरान, विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा पूरी तरह से चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है और इसके विपरीत। इसका मतलब यह है कि किसी भी समय ऊर्जा या तो विद्युत क्षेत्र की अधिकतम ऊर्जा या चुंबकीय क्षेत्र की अधिकतम ऊर्जा के बराबर होती है।

वास्तविक दोलन सर्किटप्रतिरोध शामिल है. इसमें होने वाले कंपन को कहा जाता है लुप्त होती।

ओम का नियम इस प्रकार बनेगा:

बशर्ते कि अवमंदन छोटा हो (दोलनों की प्राकृतिक आवृत्ति का वर्ग अवमंदन गुणांक के वर्ग से बहुत अधिक हो), लघुगणक अवमंदन कमी है:

मजबूत अवमंदन के साथ (दोलन की प्राकृतिक आवृत्ति का वर्ग दोलन गुणांक के वर्ग से कम है):




यह समीकरण एक संधारित्र को एक प्रतिरोधक में डिस्चार्ज करने की प्रक्रिया का वर्णन करता है। प्रेरण के अभाव में दोलन नहीं होंगे। इस नियम के अनुसार संधारित्र प्लेटों पर वोल्टेज भी बदलता है।

कुल ऊर्जावास्तविक परिपथ में कमी हो जाती है, क्योंकि धारा प्रवाहित होने के दौरान प्रतिरोध R में ऊष्मा निकलती है।

संक्रमण प्रक्रिया- एक प्रक्रिया जो विद्युत सर्किट में एक ऑपरेटिंग मोड से दूसरे ऑपरेटिंग मोड में संक्रमण के दौरान होती है। समय के अनुसार अनुमानित ( ), जिसके दौरान संक्रमण प्रक्रिया को दर्शाने वाला पैरामीटर ई बार बदल जाएगा।


के लिए संधारित्र और अवरोधक के साथ सर्किट:
.

मैक्सवेल का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का सिद्धांत:

1 पद:

कोई भी वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र एक भंवर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। मैक्सवेल द्वारा एक प्रत्यावर्ती विद्युत क्षेत्र को विस्थापन धारा कहा जाता था, क्योंकि यह, एक सामान्य धारा की तरह, एक चुंबकीय क्षेत्र का कारण बनता है।

विस्थापन धारा का पता लगाने के लिए, उस प्रणाली के माध्यम से धारा के पारित होने पर विचार करें जिसमें एक ढांकता हुआ संधारित्र जुड़ा हुआ है।

पूर्वाग्रह वर्तमान घनत्व:
. वर्तमान घनत्व वोल्टेज परिवर्तन की दिशा में निर्देशित होता है।

मैक्सवेल का पहला समीकरण:
- भंवर चुंबकीय क्षेत्र चालन धाराओं (गतिशील विद्युत आवेशों) और विस्थापन धाराओं (प्रत्यावर्ती विद्युत क्षेत्र ई) दोनों द्वारा उत्पन्न होता है।

2 स्थिति:

कोई भी वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र एक भंवर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है - विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का मूल नियम।

मैक्सवेल का दूसरा समीकरण:
- किसी भी सतह के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर और एक ही समय में उत्पन्न होने वाले विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर के संचलन को जोड़ता है।

विद्युत धारा प्रवाहित करने वाला कोई भी चालक अंतरिक्ष में एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है. यदि धारा स्थिर है (समय के साथ नहीं बदलती), तो उससे जुड़ा चुंबकीय क्षेत्र भी स्थिर है। बदलती धारा एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती है। विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले किसी चालक के अंदर एक विद्युत क्षेत्र होता है। इसलिए, एक बदलता विद्युत क्षेत्र एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करता है।

चुंबकीय क्षेत्र भंवर है, क्योंकि चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं हमेशा बंद रहती हैं। चुंबकीय क्षेत्र की ताकत एच का परिमाण विद्युत क्षेत्र की ताकत में परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है . चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर की दिशा विद्युत क्षेत्र की ताकत में परिवर्तन से संबंधित दायां पेंच नियम: अपने दाहिने हाथ को मुट्ठी में बांधें, अपने अंगूठे को विद्युत क्षेत्र की ताकत में परिवर्तन की दिशा में इंगित करें, फिर मुड़ी हुई 4 उंगलियां चुंबकीय क्षेत्र की ताकत रेखाओं की दिशा का संकेत देंगी।

कोई भी बदलता चुंबकीय क्षेत्र एक भंवर विद्युत क्षेत्र बनाता है, जिसकी तनाव रेखाएं बंद हैं और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के लंबवत एक विमान में स्थित हैं।

भंवर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता ई का परिमाण चुंबकीय क्षेत्र के परिवर्तन की दर पर निर्भर करता है . वेक्टर ई की दिशा बाएं पेंच नियम द्वारा चुंबकीय क्षेत्र एच में परिवर्तन की दिशा से संबंधित है: अपने बाएं हाथ को मुट्ठी में बांधें, अपने अंगूठे को चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन की दिशा में इंगित करें, मुड़ी हुई चार उंगलियां इंगित करेंगी भंवर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता की रेखाओं की दिशा।

परस्पर जुड़े भंवर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र का सेट दर्शाता है विद्युत चुम्बकीय. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उद्गम स्थल पर नहीं रहता, बल्कि अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में अंतरिक्ष में प्रसारित होता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग- यह एक दूसरे से जुड़े भंवर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का अंतरिक्ष में प्रसार है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग की घटना के लिए शर्त- त्वरण के साथ आवेश की गति।

विद्युत चुम्बकीय तरंग समीकरण:

- विद्युत चुम्बकीय दोलनों की चक्रीय आवृत्ति

टी - दोलन की शुरुआत से समय

एल - तरंग स्रोत से अंतरिक्ष में दिए गए बिंदु तक की दूरी

- तरंग प्रसार गति

एक तरंग को अपने स्रोत से किसी दिए गए बिंदु तक यात्रा करने में लगने वाला समय।

विद्युत चुम्बकीय तरंग में वेक्टर E और H एक दूसरे के लंबवत होते हैं और तरंग के प्रसार की गति के अनुसार होते हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्रोत- कंडक्टर जिसके माध्यम से तेजी से वैकल्पिक धाराएं प्रवाहित होती हैं (मैक्रोएमिटर), साथ ही उत्तेजित परमाणु और अणु (माइक्रोएमिटर)। दोलन आवृत्ति जितनी अधिक होगी, वे अंतरिक्ष में उतना ही बेहतर विकिरण करेंगे विद्युतचुम्बकीय तरंगें.

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण:

    सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं आड़ा

    एक सजातीय माध्यम में, विद्युत चुम्बकीय तरंगें निरंतर गति से प्रचार करें, जो पर्यावरण के गुणों पर निर्भर करता है:

- माध्यम का सापेक्ष ढांकता हुआ स्थिरांक

- निर्वात का ढांकता हुआ स्थिरांक,
एफ/एम, सीएल 2/एनएम 2

- माध्यम की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता

- निर्वात का चुंबकीय स्थिरांक,
पर 2 ; जीएन/एम

    विद्युतचुम्बकीय तरंगें बाधाओं से प्रतिबिंबित, अवशोषित, बिखरा हुआ, अपवर्तित, ध्रुवीकृत, विचलित, हस्तक्षेप किया हुआ.

    वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्वविद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्व शामिल हैं:

    तरंग ऊर्जा प्रवाह घनत्व - तरंग तीव्रता:

-उमोव-पोयंटिंग वेक्टर.

सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगें आवृत्तियों या तरंग दैर्ध्य की एक श्रृंखला में व्यवस्थित होती हैं (
). यह पंक्ति है विद्युत चुम्बकीय तरंग पैमाना.

    कम आवृत्ति कंपन. 0 - 10 4 हर्ट्ज़। जेनरेटर से प्राप्त किया गया। वे खराब विकिरण करते हैं

    रेडियो तरंगें. 10 4 - 10 13 हर्ट्ज़। वे तेजी से प्रत्यावर्ती धारा ले जाने वाले ठोस चालकों द्वारा उत्सर्जित होते हैं।

    अवरक्त विकिरण- अंतर-परमाणु और अंतर-आणविक प्रक्रियाओं के कारण 0 K से ऊपर के तापमान पर सभी पिंडों द्वारा उत्सर्जित तरंगें।

    दृश्यमान प्रकाश- तरंगें जो आंखों पर कार्य करती हैं, जिससे दृश्य अनुभूति होती है। 380-760 एनएम

    पराबैंगनी विकिरण. 10 - 380 एनएम. दृश्य प्रकाश और यूवी तब उत्पन्न होते हैं जब किसी परमाणु के बाहरी कोश में इलेक्ट्रॉनों की गति बदल जाती है।

    एक्स-रे विकिरण. 80 - 10 -5 एनएम. यह तब होता है जब किसी परमाणु के आंतरिक कोश में इलेक्ट्रॉनों की गति बदल जाती है।

    गामा विकिरण. परमाणु नाभिक के क्षय के दौरान होता है।

चुंबकीय क्षेत्र और इसकी विशेषताएं। जब विद्युत धारा किसी चालक से होकर गुजरती है, a एक चुंबकीय क्षेत्र. एक चुंबकीय क्षेत्र पदार्थ के प्रकारों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है। इसमें ऊर्जा है, जो अलग-अलग गतिमान विद्युत आवेशों (इलेक्ट्रॉनों और आयनों) और उनके प्रवाह, यानी विद्युत प्रवाह पर कार्य करने वाले विद्युत चुम्बकीय बलों के रूप में प्रकट होती है। विद्युत चुम्बकीय बलों के प्रभाव में, गतिमान आवेशित कण क्षेत्र के लंबवत दिशा में अपने मूल पथ से विचलित हो जाते हैं (चित्र 34)। चुंबकीय क्षेत्र बनता हैकेवल गतिशील विद्युत आवेशों के इर्द-गिर्द, और इसकी क्रिया भी केवल गतिशील आवेशों तक ही विस्तारित होती है। चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रअविभाज्य और मिलकर एक बनाते हैं विद्युत चुम्बकीय. कोई बदलाव विद्युत क्षेत्रएक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति की ओर जाता है और, इसके विपरीत, चुंबकीय क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन एक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति के साथ होता है। विद्युत चुम्बकीयप्रकाश की गति यानी 300,000 किमी/सेकंड से फैलता है।

चुंबकीय क्षेत्र का ग्राफ़िक प्रतिनिधित्व.ग्राफ़िक रूप से, चुंबकीय क्षेत्र को बल की चुंबकीय रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है, जो इस प्रकार खींची जाती हैं कि क्षेत्र के प्रत्येक बिंदु पर क्षेत्र रेखा की दिशा क्षेत्र बलों की दिशा के साथ मेल खाती है; चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ सदैव सतत एवं बंद होती हैं। प्रत्येक बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा चुंबकीय सुई का उपयोग करके निर्धारित की जा सकती है। तीर का उत्तरी ध्रुव सदैव क्षेत्र बलों की दिशा में स्थापित होता है। स्थायी चुंबक का सिरा, जहां से क्षेत्र रेखाएं निकलती हैं (चित्र 35, ए), उत्तरी ध्रुव माना जाता है, और विपरीत छोर, जिसमें क्षेत्र रेखाएं प्रवेश करती हैं, दक्षिणी ध्रुव है (क्षेत्र रेखाएं गुजरती हैं) चुंबक के अंदर नहीं दिखाया गया है)। एक सपाट चुंबक के ध्रुवों के बीच क्षेत्र रेखाओं के वितरण का पता ध्रुवों पर रखी कागज की शीट पर छिड़के गए स्टील के बुरादे का उपयोग करके लगाया जा सकता है (चित्र 35, बी)। स्थायी चुंबक के दो समानांतर विपरीत ध्रुवों के बीच वायु अंतराल में चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय बल रेखाओं (चित्र 36) के एक समान वितरण की विशेषता होती है (चुंबक के अंदर से गुजरने वाली क्षेत्र रेखाएं नहीं दिखाई जाती हैं)।

चावल। 37. चुंबकीय प्रवाह कुंडली में तब प्रवेश करता है जब इसकी स्थिति बल की चुंबकीय रेखाओं की दिशा के सापेक्ष लंबवत (ए) और झुकी हुई (बी) होती है।

चुंबकीय क्षेत्र के अधिक दृश्य प्रतिनिधित्व के लिए, क्षेत्र रेखाओं को कम बार या सघनता से रखा जाता है। उन स्थानों पर जहां चुंबकीय क्षेत्र अधिक मजबूत होता है, क्षेत्र रेखाएं एक-दूसरे के करीब स्थित होती हैं, और जहां यह कमजोर होता है, वे दूर-दूर होती हैं। बल की रेखाएँ कहीं भी एक दूसरे को नहीं काटतीं।

कई मामलों में, बल की चुंबकीय रेखाओं को कुछ लोचदार फैले हुए धागों के रूप में मानना ​​सुविधाजनक होता है जो सिकुड़ते हैं और एक-दूसरे को प्रतिकर्षित भी करते हैं (परस्पर पार्श्व जोर देते हैं)। बल की रेखाओं की यह यांत्रिक अवधारणा एक चुंबकीय क्षेत्र और वर्तमान के साथ एक कंडक्टर, साथ ही दो चुंबकीय क्षेत्रों की बातचीत के दौरान विद्युत चुम्बकीय बलों के उद्भव को स्पष्ट रूप से समझाना संभव बनाती है।

चुंबकीय क्षेत्र की मुख्य विशेषताएं चुंबकीय प्रेरण, चुंबकीय प्रवाह, चुंबकीय पारगम्यता और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत हैं।

चुंबकीय प्रेरण और चुंबकीय प्रवाह।चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता, यानी कार्य उत्पन्न करने की क्षमता, चुंबकीय प्रेरण नामक मात्रा से निर्धारित होती है। स्थायी चुंबक या विद्युत चुंबक द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र जितना मजबूत होता है, उसका प्रेरण उतना ही अधिक होता है। चुंबकीय प्रेरण बी को चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के घनत्व द्वारा चित्रित किया जा सकता है, अर्थात, चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत स्थित 1 मीटर 2 या 1 सेमी 2 के क्षेत्र से गुजरने वाली क्षेत्र रेखाओं की संख्या। सजातीय और अमानवीय चुंबकीय क्षेत्र हैं। एक समान चुंबकीय क्षेत्र में, क्षेत्र के प्रत्येक बिंदु पर चुंबकीय प्रेरण होता है समान मूल्यऔर दिशा. किसी चुंबक या विद्युत चुंबक के विपरीत ध्रुवों के बीच वायु अंतराल में क्षेत्र (चित्र 36 देखें) को इसके किनारों से कुछ दूरी पर सजातीय माना जा सकता है। किसी भी सतह से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह Ф निर्धारित किया जाता है कुल गणनाइस सतह को भेदने वाली चुंबकीय बल रेखाएं, उदाहरण के लिए कुंडल 1 (चित्र 37, ए), इसलिए, एक समान चुंबकीय क्षेत्र में

एफ = बीएस (40)

जहां S सतह का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है जिसके माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं गुजरती हैं। यह इस प्रकार है कि ऐसे क्षेत्र में चुंबकीय प्रेरण क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र एस द्वारा विभाजित प्रवाह के बराबर है:

बी = एफ/एस (41)

यदि कोई सतह चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं (चित्र 37, बी) की दिशा के संबंध में तिरछी स्थित है, तो उसमें प्रवेश करने वाला प्रवाह उसकी स्थिति के लंबवत होने की तुलना में कम होगा, यानी एफ 2, एफ 1 से कम होगा .

इकाइयों की एसआई प्रणाली में, चुंबकीय प्रवाह को वेबर्स (डब्ल्यूबी) में मापा जाता है, इस इकाई का आयाम V*s (वोल्ट-सेकंड) है। एसआई इकाइयों में चुंबकीय प्रेरण टेस्लास (टी) में मापा जाता है; 1 टी = 1 डब्ल्यूबी/एम2।

चुम्बकीय भेद्यता।चुंबकीय प्रेरण न केवल सीधे कंडक्टर या कुंडल से गुजरने वाली धारा की ताकत पर निर्भर करता है, बल्कि उस माध्यम के गुणों पर भी निर्भर करता है जिसमें चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है। किसी माध्यम के चुंबकीय गुणों को दर्शाने वाली मात्रा पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता है? एक। इसकी माप की इकाई हेनरी प्रति मीटर (1 H/m = 1 ओम*s/m) है।
अधिक चुंबकीय पारगम्यता वाले माध्यम में, एक निश्चित शक्ति का विद्युत प्रवाह अधिक प्रेरण के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। यह स्थापित किया गया है कि वायु और सभी पदार्थों की चुंबकीय पारगम्यता, लौहचुंबकीय सामग्री (§ 18 देखें) के अपवाद के साथ, वैक्यूम की चुंबकीय पारगम्यता के लगभग समान मूल्य है। निर्वात की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता को चुंबकीय स्थिरांक कहा जाता है, ? ओ = 4?*10 -7 एच/एम. लौहचुंबकीय पदार्थों की चुंबकीय पारगम्यता गैर-लौहचुंबकीय पदार्थों की चुंबकीय पारगम्यता से हजारों और यहां तक ​​कि दसियों हजार गुना अधिक है। चुंबकीय पारगम्यता अनुपात? और निर्वात की चुंबकीय पारगम्यता के लिए कोई पदार्थ? o को सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता कहा जाता है:

? = ? ए /? हे (42)

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत। तीव्रता और माध्यम के चुंबकीय गुणों पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि अंतरिक्ष में किसी दिए गए बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता पर वर्तमान ताकत और कंडक्टर के आकार के प्रभाव को ध्यान में रखती है। चुंबकीय प्रेरण और तनाव संबंध से संबंधित हैं

एच = बी/? ए = बी/(?? ओ) (43)

नतीजतन, निरंतर चुंबकीय पारगम्यता वाले माध्यम में, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण इसकी ताकत के समानुपाती होता है।
चुंबकीय क्षेत्र की ताकत एम्पीयर प्रति मीटर (ए/एम) या एम्पीयर प्रति सेंटीमीटर (ए/सेमी) में मापी जाती है।



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