चुंबकीय क्षेत्र प्रकृति में उत्पन्न होते हैं और कृत्रिम रूप से बनाए जा सकते हैं। व्यक्ति ने उनकी उपयोगी विशेषताओं पर ध्यान दिया, जिन्हें उन्होंने रोजमर्रा की जिंदगी में लागू करना सीखा। चुंबकीय क्षेत्र का स्रोत क्या है?

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पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र

चुंबकीय क्षेत्र का सिद्धांत कैसे विकसित हुआ

कुछ पदार्थों के चुंबकीय गुणों को प्राचीन काल में देखा गया था, लेकिन उनका वास्तविक अध्ययन कब शुरू हुआ? मध्ययुगीन यूरोप... छोटी स्टील की सुइयों का उपयोग करते हुए, फ्रांस पेरेग्रीन के एक वैज्ञानिक ने कुछ बिंदुओं - ध्रुवों पर चुंबकीय बल रेखाओं के प्रतिच्छेदन की खोज की। केवल तीन शताब्दियों के बाद, इस खोज द्वारा निर्देशित, गिल्बर्ट ने अपना अध्ययन जारी रखा और बाद में अपनी परिकल्पना का बचाव किया कि पृथ्वी का अपना चुंबकीय क्षेत्र है।

चुंबकत्व के सिद्धांत का तेजी से विकास 19वीं शताब्दी की शुरुआत में शुरू हुआ, जब एम्पीयर ने प्रभाव की खोज की और उसका वर्णन किया विद्युत क्षेत्रचुंबकीय के उद्भव पर, और फैराडे की विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की खोज ने एक व्युत्क्रम संबंध स्थापित किया।

चुंबकीय क्षेत्र क्या है

एक चुंबकीय क्षेत्र गति में विद्युत आवेशों पर या चुंबकीय क्षण वाले पिंडों पर एक शक्तिशाली प्रभाव में प्रकट होता है।

चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत:

1. कंडक्टर जिसके माध्यम से विद्युत प्रवाह बहता है;
2. स्थायी चुंबक;
3. बदलना विद्युत क्षेत्र.

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चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत

चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति का मूल कारण सभी स्रोतों के लिए समान है: विद्युत सूक्ष्म आवेश - इलेक्ट्रॉनों, आयनों या प्रोटॉन का अपना चुंबकीय क्षण होता है या वे दिशात्मक गति में होते हैं।

जरूरी!विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र परस्पर एक दूसरे को उत्पन्न करते हैं, समय के साथ बदलते रहते हैं। यह संबंध मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा निर्धारित होता है।

चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताएं

चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताएं हैं:

1. चुंबकीय प्रवाह, एक अदिश राशि जो यह निर्धारित करती है कि किसी चुंबकीय क्षेत्र के बल की कितनी रेखाएं किसी दिए गए क्रॉस सेक्शन से होकर गुजरती हैं। इसे एफ अक्षर द्वारा नामित किया गया है। सूत्र द्वारा परिकलित:

एफ = बी एक्स एस एक्स कॉस α,

जहाँ B चुंबकीय प्रेरण का सदिश है, S खंड है, α खंड के तल पर खींचे गए लंबवत के लिए वेक्टर के झुकाव का कोण है। मापन इकाई - वेबर (डब्ल्यूबी);

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चुंबकीय प्रवाह

1. चुंबकीय प्रेरण का वेक्टर (B) आवेश वाहकों पर कार्य करने वाले बल को दर्शाता है। यह उत्तरी ध्रुव की ओर निर्देशित होता है, जहां सामान्य चुंबकीय सुई इंगित करती है। मात्रात्मक रूप से, चुंबकीय प्रेरण को टेस्ला (टी) में मापा जाता है;
2. तनाव सांसद (एन)। विभिन्न माध्यमों की चुंबकीय पारगम्यता द्वारा निर्धारित। निर्वात में, पारगम्यता को एकता के रूप में लिया जाता है। तनाव वेक्टर की दिशा चुंबकीय प्रेरण की दिशा के साथ मेल खाती है। माप की इकाई ए / एम है।

चुंबकीय क्षेत्र की कल्पना कैसे करें

स्थायी चुंबक के उदाहरण पर चुंबकीय क्षेत्र की अभिव्यक्ति को देखना आसान है। इसके दो ध्रुव हैं, और अभिविन्यास के आधार पर, दो चुम्बक आकर्षित या प्रतिकर्षित करते हैं। चुंबकीय क्षेत्र इस मामले में होने वाली प्रक्रियाओं की विशेषता है:

1. MP को गणितीय रूप से एक सदिश क्षेत्र के रूप में वर्णित किया जाता है। इसका निर्माण चुंबकीय प्रेरण बी के कई वैक्टर के माध्यम से किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक कम्पास सुई के उत्तरी ध्रुव की ओर निर्देशित होता है और इसकी लंबाई चुंबकीय बल पर निर्भर करती है;
2. इसका प्रतिनिधित्व करने का एक वैकल्पिक तरीका ले लाइनों का उपयोग करना है। ये रेखाएं कभी भी प्रतिच्छेद नहीं करतीं, बंद लूप बनाती हैं, कहीं भी शुरू या रुकती नहीं हैं। एमएफ लाइनें अधिक लगातार क्षेत्रों में विलीन हो जाती हैं जहां चुंबकीय क्षेत्र सबसे मजबूत होता है।

जरूरी!बल की रेखाओं का घनत्व चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को इंगित करता है।

हालांकि सांसद को हकीकत में नहीं देखा जा सकता है, लेकिन एमपी में लोहे का बुरादा लगाकर वास्तविक दुनिया में ताकत की रेखाओं की कल्पना आसानी से की जा सकती है। प्रत्येक कण उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव के साथ एक छोटे चुंबक की तरह कार्य करता है। परिणाम बल की रेखाओं के समान एक पैटर्न है। एक व्यक्ति एमपी के प्रभाव को महसूस नहीं कर पा रहा है।

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चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं

चुंबकीय क्षेत्र माप

चूंकि यह एक वेक्टर मात्रा है, इसलिए एमएफ को मापने के लिए दो पैरामीटर हैं: ताकत और दिशा। क्षेत्र से जुड़े एक कंपास के साथ दिशा को मापना आसान है। एक उदाहरण पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया एक कंपास है।

अन्य विशेषताओं को मापना अधिक कठिन है। प्रैक्टिकल मैग्नेटोमीटर १९वीं शताब्दी तक प्रकट नहीं हुए थे। उनमें से ज्यादातर उस बल का उपयोग करके काम करते हैं जो एमपी के साथ चलते समय इलेक्ट्रॉन को महसूस होता है।

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मैग्नेटोमीटर

1988 में स्तरित सामग्रियों में विशाल चुंबकत्व की खोज के बाद से कम चुंबकीय क्षेत्रों का बहुत सटीक माप संभव हो गया है। मौलिक भौतिकी में इस खोज को जल्दी से चुंबकीय प्रौद्योगिकी पर लागू किया गया था। हार्ड डिस्ककंप्यूटर पर डेटा संग्रहीत करने के लिए, जिसके कारण कुछ ही वर्षों में भंडारण क्षमता में एक हजार गुना वृद्धि हुई।

पारंपरिक माप प्रणालियों में, एमएफ को परीक्षण (टी) या गॉस (जी) में मापा जाता है। 1 टी = 10000 जी। गॉस का उपयोग अक्सर किया जाता है क्योंकि टेस्ला बहुत बड़ा क्षेत्र है।

दिलचस्प।रेफ्रिजरेटर पर एक छोटा चुंबक 0.001 T के बराबर MF बनाता है, और पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र औसतन 0.00005 T होता है।

चुंबकीय क्षेत्र की घटना की प्रकृति

चुंबकत्व और चुंबकीय क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय बल की अभिव्यक्तियाँ हैं। वहाँ दॊ है संभव तरीकेगति में ऊर्जा आवेश को कैसे व्यवस्थित करें और फलस्वरूप, चुंबकीय क्षेत्र।

सबसे पहले तार को करंट सोर्स से जोड़ना है, इसके चारों ओर एक एमएफ बनता है।

जरूरी!जैसे-जैसे करंट (गति में आवेशों की संख्या) बढ़ता है, एमएफ आनुपातिक रूप से बढ़ता है। तार से दूरी के साथ, दूरी के आधार पर क्षेत्र घटता जाता है। यह एम्पीयर के नियम द्वारा वर्णित है।

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एम्पीयर का नियम

उच्च चुंबकीय पारगम्यता वाली कुछ सामग्री चुंबकीय क्षेत्रों को केंद्रित करने में सक्षम हैं।

चूंकि चुंबकीय क्षेत्र एक सदिश है, इसलिए इसकी दिशा निर्धारित करना आवश्यक है। एक सीधे तार के माध्यम से बहने वाली सामान्य धारा के लिए, दिशा को दाहिने हाथ के नियम द्वारा पाया जा सकता है।

नियम का उपयोग करने के लिए, किसी को यह कल्पना करनी चाहिए कि तार को दाहिने हाथ से लपेटा गया है, और अंगूठा धारा की दिशा को इंगित करता है। फिर अन्य चार उंगलियां कंडक्टर के चारों ओर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा दिखाएंगी।

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दाहिने हाथ का नियम

चुंबकीय क्षेत्र बनाने का दूसरा तरीका इस तथ्य का उपयोग करना है कि कुछ पदार्थों में इलेक्ट्रॉन अपने स्वयं के चुंबकीय क्षण के साथ दिखाई देते हैं। स्थायी चुम्बक इस प्रकार काम करते हैं:

1. हालाँकि परमाणुओं में अक्सर कई इलेक्ट्रॉन होते हैं, वे आम तौर पर इस तरह से बंधते हैं कि जोड़े का कुल चुंबकीय क्षेत्र रद्द हो जाता है। ऐसा कहा जाता है कि इस तरह से जोड़े गए दो इलेक्ट्रॉनों में विपरीत स्पिन होता है। इसलिए, किसी चीज को चुम्बकित करने के लिए, आपको ऐसे परमाणुओं की आवश्यकता होती है जिनमें एक ही स्पिन के साथ एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉन हों। उदाहरण के लिए, लोहे में ऐसे चार इलेक्ट्रॉन होते हैं और यह चुम्बक बनाने के लिए उपयुक्त है;
2. परमाणुओं में अरबों इलेक्ट्रॉनों को बेतरतीब ढंग से उन्मुख किया जा सकता है, और कोई भी कुल एमएफ नहीं होगा, भले ही सामग्री में कितने अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हों। इलेक्ट्रॉनों का समग्र पसंदीदा अभिविन्यास प्रदान करने के लिए यह कम तापमान पर स्थिर होना चाहिए। उच्च चुंबकीय पारगम्यता एमएफ के प्रभाव के बाहर कुछ शर्तों के तहत ऐसे पदार्थों के चुंबकीयकरण को निर्धारित करती है। ये लौह चुम्बक हैं;
3. अन्य सामग्री बाहरी एमएफ की उपस्थिति में चुंबकीय गुण प्रदर्शित कर सकती हैं। बाहरी क्षेत्र सभी इलेक्ट्रॉन स्पिनों को संरेखित करने का कार्य करता है, जो एमएफ को हटाने के बाद गायब हो जाता है। ये पदार्थ पैरामैग्नेट हैं। रेफ्रिजरेटर डोर मेटल एक पैरामैग्नेट का उदाहरण है।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र

पृथ्वी को संधारित्र प्लेटों के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिसके आवेश का विपरीत चिन्ह होता है: "माइनस" - पृथ्वी की सतह पर और "प्लस" - आयनमंडल में। उनके बीच एक इन्सुलेट पैड के रूप में वायुमंडलीय हवा है। विशाल संधारित्र पृथ्वी के एमएफ के प्रभाव के कारण निरंतर चार्ज रखता है। इस ज्ञान का उपयोग करके, आप पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से विद्युत ऊर्जा प्राप्त करने की योजना बना सकते हैं। सच है, परिणाम कम वोल्टेज मान होगा।

लेना है:

• ग्राउंडिंग डिवाइस;
• तार;
• टेस्ला का ट्रांसफॉर्मर, उच्च-आवृत्ति दोलनों को उत्पन्न करने और हवा को आयनित करने वाला एक कोरोना डिस्चार्ज बनाने में सक्षम है।

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टेस्ला कॉइल

टेस्ला की कुंडली एक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक के रूप में कार्य करेगी। पूरी संरचना एक साथ जुड़ी हुई है, और पर्याप्त संभावित अंतर सुनिश्चित करने के लिए ट्रांसफार्मर को काफी ऊंचाई तक उठाया जाना चाहिए। इस प्रकार, एक विद्युत परिपथ बनाया जाएगा जिसके माध्यम से एक छोटा करंट प्रवाहित होगा। प्राप्त करना भारी संख्या मेइस उपकरण का उपयोग कर बिजली असंभव है।

बिजली और चुंबकत्व मनुष्यों के चारों ओर कई दुनिया पर हावी है: प्रकृति में सबसे मौलिक प्रक्रियाओं से लेकर अत्याधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों तक।

वीडियो

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

ग्रह पर हर व्यक्ति कम से कम एक बार, लेकिन रखा चुंबकहाथ में। स्मारिका फ्रिज मैग्नेट से शुरू, या लौह पराग इकट्ठा करने के लिए काम कर रहे चुंबक और भी बहुत कुछ। एक बच्चे के रूप में, यह एक मज़ेदार खिलौना था जिसे लौह धातु से चिपकाया गया था, लेकिन अन्य धातुओं से नहीं। तो क्या है चुंबक का रहस्य और उसका चुंबकीय क्षेत्र.

चुंबकीय क्षेत्र क्या है

चुंबक किस बिंदु पर अपनी ओर आकर्षित होना शुरू करता है? प्रत्येक चुम्बक के चारों ओर एक चुम्बकीय क्षेत्र होता है, जिसमें गिरकर वस्तुएँ उसकी ओर आकर्षित होने लगती हैं। इस क्षेत्र का आकार चुंबक के आकार और इसके आंतरिक गुणों के आधार पर भिन्न हो सकता है।

विकिपीडिया से शब्द:

चुंबकीय क्षेत्र एक बल क्षेत्र है जो गतिमान विद्युत आवेशों और चुंबकीय क्षण वाले 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?

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 बहुत कम हद तक।

चुंबकीय क्षेत्र अभिव्यक्ति

चुंबकीय क्षेत्र कणों और पिंडों के चुंबकीय क्षणों पर, आवेशित कणों या कंडक्टरों के साथ चलने पर प्रभाव में प्रकट होता है। चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान 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 आवेश q के समानुपाती होता है, जो चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर B की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र B के परिमाण के लिए वेग v को लंबवत बनाता है।

किन वस्तुओं में चुंबकीय क्षेत्र होता है

हम अक्सर इसके बारे में नहीं सोचते हैं, लेकिन हमारे चारों ओर बहुत सारी (यदि सभी नहीं) वस्तुएं चुम्बक हैं। हम इस तथ्य के आदी हैं कि एक चुंबक एक कंकड़ है जिसमें स्वयं के लिए एक स्पष्ट आकर्षण बल है, लेकिन वास्तव में, लगभग हर चीज में एक आकर्षक बल होता है, यह बस बहुत कम होता है। उदाहरण के लिए, हमारे ग्रह को लें - हम अंतरिक्ष में नहीं उड़ते हैं, हालाँकि हम किसी भी चीज़ के साथ सतह पर नहीं टिकते हैं। पृथ्वी का क्षेत्र चुंबक-कंकड़ के क्षेत्र की तुलना में बहुत कमजोर है, इसलिए यह हमें अपने विशाल आकार के कारण ही 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 समझें कि हम किस बारे में बात कर रहे हैं ... पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बड़े हिस्से में धातु के घटकों पर आधारित है - इसकी पपड़ी और कोर - उनके पास एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र है। आपने सुना होगा कि लौह अयस्क के बड़े भंडार के पास कम्पास सही उत्तर की ओर इशारा करना बंद कर देता है - ऐसा इसलिए है क्योंकि कम्पास का सिद्धांत चुंबकीय क्षेत्रों की बातचीत पर आधारित है, और लौह अयस्क इसकी सुई को आकर्षित करता है।

चुंबकीय क्षेत्र और इसकी विशेषताएं

व्याख्यान योजना:

चुंबकीय क्षेत्र, इसके गुण और विशेषताएं।

एक चुंबकीय क्षेत्र- गतिमान विद्युत आवेशों (वर्तमान, स्थायी चुम्बक वाले कंडक्टर) के आसपास के पदार्थ के अस्तित्व का रूप।

यह नाम इस तथ्य के कारण है कि, जैसा कि 1820 में डेनिश भौतिक विज्ञानी हंस ओर्स्टेड ने खोजा था, इसका चुंबकीय सुई पर एक उन्मुख प्रभाव पड़ता है। ओर्स्टेड का प्रयोग: सुई पर घूमने वाली एक चुंबकीय सुई को एक तार के नीचे एक करंट के साथ रखा गया था। जब करंट चालू किया गया, तो इसे तार के लंबवत स्थापित किया गया; धारा की दिशा में परिवर्तन के साथ, यह विपरीत दिशा में बदल गया।

चुंबकीय क्षेत्र के मुख्य गुण:

गतिमान विद्युत आवेशों, धारावाही चालकों, स्थायी चुम्बकों और एक प्रत्यावर्ती विद्युत क्षेत्र द्वारा उत्पन्न;

गतिमान विद्युत आवेशों पर बल के साथ कार्य करता है, वर्तमान के साथ कंडक्टर, चुम्बकित पिंड;

एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है।

ओर्स्टेड के अनुभव से यह पता चलता है कि चुंबकीय क्षेत्र में एक दिशात्मक चरित्र होता है और इसमें एक वेक्टर बल विशेषता होनी चाहिए। इसे नामित किया गया है और चुंबकीय प्रेरण कहा जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र को बल की चुंबकीय रेखाओं या चुंबकीय प्रेरण रेखाओं का उपयोग करके ग्राफिक रूप से दर्शाया गया है। चुंबकीय शक्ति पंक्तियांवे रेखाएँ हैं जिनके साथ चुंबकीय क्षेत्र या छोटे चुंबकीय तीरों की कुल्हाड़ियों में लोहे का बुरादा स्थित है। ऐसी रेखा के प्रत्येक बिंदु पर, सदिश को स्पर्शरेखा रूप से निर्देशित किया जाता है।

चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं हमेशा बंद रहती हैं, जो प्रकृति में चुंबकीय आवेशों की अनुपस्थिति और चुंबकीय क्षेत्र की भंवर प्रकृति को इंगित करती हैं।

परंपरागत रूप से, वे चुंबक के उत्तरी ध्रुव को छोड़कर दक्षिण में प्रवेश करते हैं। लाइनों के घनत्व को चुना जाता है ताकि चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत एक इकाई क्षेत्र के माध्यम से लाइनों की संख्या चुंबकीय प्रेरण के मूल्य के समानुपाती हो।

एच

करंट के साथ मैग्नेटिक सोलनॉइड

लाइनों की दिशा सही पेंच नियम द्वारा निर्धारित की जाती है। एक परिनालिका एक धारा के साथ एक कुंडल है, जिसके घुमाव एक दूसरे के करीब स्थित होते हैं, और मोड़ का व्यास कुंडल की लंबाई से बहुत कम होता है।

सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र एक समान होता है। एक चुंबकीय क्षेत्र को एक समान कहा जाता है यदि वेक्टर किसी बिंदु पर स्थिर हो।

परिनालिका का चुंबकीय क्षेत्र स्ट्रिप चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र के समान होता है।

साथ

करंट वाला ओलेनॉइड एक इलेक्ट्रोमैग्नेट है।

अनुभव से पता चलता है कि चुंबकीय क्षेत्र के साथ-साथ विद्युत क्षेत्र के लिए भी यह सच है अध्यारोपण सिद्धांत: कई धाराओं या गतिमान आवेशों द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण प्रत्येक धारा या आवेश द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्रों के प्रेरण के सदिश योग के बराबर होता है:

वेक्टर को 3 तरीकों में से एक में पेश किया जाता है:

ए) एम्पीयर के कानून से;

बी) वर्तमान के साथ फ्रेम पर चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया द्वारा;

c) लोरेंत्ज़ बल के व्यंजक से।

ए mper ने प्रयोगात्मक रूप से पाया कि जिस बल से चुंबकीय क्षेत्र में स्थित धारा I वाले चालक के तत्व पर चुंबकीय क्षेत्र कार्य करता है, वह बल के सीधे समानुपाती होता है।

चुंबकीय प्रेरण द्वारा लंबाई तत्व का वर्तमान I और वेक्टर उत्पाद:

- एम्पीयर का नियम

एच
वेक्टर की दिशा वेक्टर उत्पाद के सामान्य नियमों के अनुसार पाई जा सकती है, जिसमें से बाएं हाथ के नियम का पालन किया जाता है: यदि बाएं हाथ की हथेली स्थित है ताकि बल की चुंबकीय रेखाएं उसमें प्रवेश करें, और 4 विस्तारित हों उंगलियों को धारा के साथ निर्देशित किया जाता है, फिर मुड़ा हुआ अंगूठा बल की दिशा दिखाएगा।

एक परिमित लंबाई के तार पर कार्य करने वाला बल पूरी लंबाई को एकीकृत करके पाया जाता है।

I = const, B = const, F = BIlsin . के लिए

यदि = 90 0, F = BIl

चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण- वेक्टर भौतिक मात्रा, संख्यात्मक रूप से बल की चुंबकीय रेखाओं के लंबवत स्थित इकाई वर्तमान शक्ति के साथ इकाई लंबाई के एक कंडक्टर पर एक समान चुंबकीय क्षेत्र में अभिनय करने वाले बल के बराबर।

1Tl एक समान चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण है, जिसमें 1N बल एक कंडक्टर पर कार्य करता है जो 1A की धारा के साथ 1m लंबा होता है, जो बल की चुंबकीय रेखाओं के लंबवत स्थित होता है।

अब तक, हमने कंडक्टरों में बहने वाली मैक्रो धाराओं को देखा है। हालांकि, एम्पीयर की धारणा के अनुसार, परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की गति के कारण किसी भी शरीर में सूक्ष्म धाराएं होती हैं। ये सूक्ष्म आणविक धाराएं अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती हैं और शरीर में एक अतिरिक्त चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करते हुए मैक्रोक्यूरेंट के क्षेत्र में घूम सकती हैं। वेक्टर सभी मैक्रो और माइक्रो धाराओं द्वारा बनाए गए परिणामी चुंबकीय क्षेत्र की विशेषता है, अर्थात। एक ही मैक्रोक्रंट पर, वेक्टर के अलग-अलग मीडिया में अलग-अलग मान होते हैं।

मैक्रोक्यूरेंट्स के चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय तीव्रता के वेक्टर द्वारा वर्णित किया जाता है।

एक सजातीय आइसोट्रोपिक माध्यम के लिए

,

0 = 410 -7 एच / एम - चुंबकीय स्थिरांक, 0 = 410 -7 एन / ए 2,

- माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता, यह दर्शाती है कि माध्यम के सूक्ष्म धाराओं के क्षेत्र के कारण मैक्रोक्यूरेंट्स का चुंबकीय क्षेत्र कितनी बार बदलता है।

चुंबकीय प्रवाह। चुंबकीय प्रवाह के लिए गॉस प्रमेय।

स्ट्रीम वेक्टर(चुंबकीय प्रवाह) साइट के माध्यम से डी एसके बराबर अदिश मान कहलाता है

साइट पर सामान्य की दिशा में प्रक्षेपण कहां है;

वैक्टर और के बीच का कोण है।

दिशात्मक सतह तत्व,

एक वेक्टर का प्रवाह एक बीजीय मात्रा है,

अगर - सतह छोड़ते समय;

अगर - सतह में प्रवेश करते समय।

एक मनमानी सतह एस के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का प्रवाह बराबर है

एकसमान चुंबकीय क्षेत्र के लिए = स्थिरांक,

1 डब्ल्यूबी - एक समान चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत स्थित 1 मीटर 2 के क्षेत्र के साथ एक सपाट सतह से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह, जिसका प्रेरण 1 टी है।

सतह S के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह संख्यात्मक रूप से इस सतह को पार करने वाली चुंबकीय रेखाओं की संख्या के बराबर है।

चूँकि चुंबकीय प्रेरण की रेखाएँ हमेशा बंद रहती हैं, एक बंद सतह के लिए सतह में प्रवेश करने वाली रेखाओं की संख्या (Ф 0) होती है, इसलिए, बंद सतह के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण का कुल प्रवाह शून्य होता है।

- गॉस का प्रमेय: किसी भी बंद सतह के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण वेक्टर का प्रवाह शून्य है।

यह प्रमेय इस तथ्य की गणितीय अभिव्यक्ति है कि प्रकृति में कोई चुंबकीय आवेश नहीं है जिस पर चुंबकीय प्रेरण की रेखाएँ शुरू या समाप्त होंगी।

बायो-सावर्ट-लाप्लास का नियम और चुंबकीय क्षेत्र की गणना के लिए इसका अनुप्रयोग।

एफआर द्वारा विभिन्न आकृतियों की प्रत्यक्ष धाराओं के चुंबकीय क्षेत्र की विस्तार से जांच की गई। वैज्ञानिक जैव और सवार। उन्होंने पाया कि सभी मामलों में एक मनमाना बिंदु पर चुंबकीय प्रेरण वर्तमान ताकत के समानुपाती होता है, कंडक्टर के आकार, आकार, कंडक्टर के संबंध में इस बिंदु के स्थान और माध्यम पर निर्भर करता है।

इन प्रयोगों के परिणामों को Fr द्वारा संक्षेपित किया गया था। गणितज्ञ लाप्लास, जिन्होंने चुंबकीय प्रेरण की वेक्टर प्रकृति को ध्यान में रखा और परिकल्पना की कि प्रत्येक बिंदु पर प्रेरण, सुपरपोजिशन के सिद्धांत के अनुसार, इस कंडक्टर के प्रत्येक खंड द्वारा बनाए गए प्राथमिक चुंबकीय क्षेत्रों के प्रेरणों का वेक्टर योग है।

1820 में लाप्लास ने एक कानून तैयार किया जिसे बायो-सावर्ट-लाप्लास कानून कहा जाता था: वर्तमान के साथ एक कंडक्टर का प्रत्येक तत्व एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जिसमें से कुछ मनमानी बिंदु के पर प्रेरण वेक्टर सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

- बायो-सावर्ड-लाप्लास कानून।

यह बायो-सोवर-लाप्लास कानून से निम्नानुसार है कि वेक्टर की दिशा वेक्टर उत्पाद की दिशा से मेल खाती है। यही दिशा राइट स्क्रू (गिलेट) के नियम द्वारा दी गई है।

उस पर विचार करना,

कंडक्टर तत्व वर्तमान के साथ सह-निर्देशित;

बिंदु K से जुड़ने वाला त्रिज्या सदिश;

बायो-सावर्ट-लाप्लास कानून व्यावहारिक महत्व का है, क्योंकि आपको अंतरिक्ष में किसी दिए गए बिंदु पर परिमित आयामों और मनमानी आकार के कंडक्टर के माध्यम से बहने वाले वर्तमान के चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण को खोजने की अनुमति देता है।

मनमाना आकार की धारा के लिए, ऐसी गणना एक जटिल गणितीय समस्या है। हालांकि, यदि वर्तमान वितरण में एक निश्चित समरूपता है, तो बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून के साथ सुपरपोजिशन के सिद्धांत के आवेदन से विशिष्ट चुंबकीय क्षेत्रों की अपेक्षाकृत आसानी से गणना करना संभव हो जाता है।

आइए कुछ उदाहरण देखें।

A. धारा के साथ सीधे चालक का चुंबकीय क्षेत्र।

परिमित लंबाई के कंडक्टर के लिए:

अनंत लंबाई के चालक के लिए: 1 = 0, 2 =

B. वृत्ताकार धारा के केंद्र में चुंबकीय क्षेत्र:

= ९० ०, पाप = १,

1820 में ओर्स्टेड ने प्रयोगात्मक रूप से पाया कि मैक्रोक्यूरेंट्स की एक प्रणाली के आस-पास एक बंद लूप में परिसंचरण इन धाराओं के बीजगणितीय योग के समानुपाती होता है। आनुपातिकता गुणांक इकाइयों की प्रणाली की पसंद पर निर्भर करता है और एसआई में 1 के बराबर है।

सी
एक बंद समोच्च पर एक इंटीग्रल को वेक्टर का सर्कुलराइजेशन कहा जाता है।

इस सूत्र को कहा जाता है परिसंचरण प्रमेय या कुल वर्तमान कानून:

एक मनमाना बंद लूप के साथ चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर का संचलन इस लूप द्वारा कवर किए गए मैक्रोक्यूरेंट्स (या कुल करंट) के बीजगणितीय योग के बराबर है। उनके विशेष विवरणधाराओं और स्थायी चुम्बकों के आसपास के स्थान में एक बल उत्पन्न होता है खेतबुलाया चुंबकीय... उपलब्धता चुंबकीय खेतपता चला ...

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चुंबकीय खेत, सर्किट और प्रेरण

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चुंबकीय खेत (2)

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कंडक्टर एबी का खंड जिसमें करंट होता है चुंबकीय खेतसीधा उनके चुंबकीयलाइनें। दिखाए गए आंकड़े के साथ ... मान केवल पर निर्भर करता है चुंबकीय खेतऔर सेवा कर सकते हैं उनकेमात्रात्मक विशेषता... यह मान लिया जाता है ...

चुंबकीयसामग्री (2)

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सामग्री के साथ बातचीत चुंबकीय खेतमें व्यक्त किया उनकेपरिवर्तन, साथ ही साथ दूसरों में ... और जोखिम की समाप्ति के बाद चुंबकीय खेत.1. मुख्य विशेष विवरण चुंबकीयसामग्री सामग्री के चुंबकीय गुणों की विशेषता है ...

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चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कणों की धारा और/या परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षणों (और अन्य कणों के चुंबकीय क्षण, हालांकि बहुत कम सीमा तक) (स्थायी चुंबक) द्वारा बनाया जा सकता है।

इसके अलावा, यह एक समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में प्रकट होता है।

चुंबकीय क्षेत्र की मुख्य बल विशेषता है चुंबकीय प्रेरण के वेक्टर (चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के वेक्टर)। गणितीय दृष्टिकोण से, यह एक सदिश क्षेत्र है जो चुंबकीय क्षेत्र की भौतिक अवधारणा को परिभाषित और ठोस करता है। अक्सर, चुंबकीय प्रेरण के वेक्टर को संक्षिप्तता के लिए केवल चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है (हालांकि, शायद, यह शब्द का सबसे सख्त उपयोग नहीं है)।

चुंबकीय क्षेत्र की एक और मौलिक विशेषता (वैकल्पिक चुंबकीय प्रेरण और इसके साथ निकटता से संबंधित, व्यावहारिक रूप से भौतिक मूल्य में इसके बराबर) है वेक्टर क्षमता .

एक चुंबकीय क्षेत्र को एक विशेष प्रकार का पदार्थ कहा जा सकता है, जिसके माध्यम से गतिमान आवेशित कणों या पिंडों के बीच चुंबकीय क्षण के साथ संपर्क किया जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र विद्युत क्षेत्रों के अस्तित्व का एक आवश्यक (संदर्भ में) परिणाम हैं।

• क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के दृष्टिकोण से, चुंबकीय संपर्क, विद्युत चुम्बकीय संपर्क के एक विशेष मामले के रूप में, एक मौलिक द्रव्यमान रहित बोसॉन द्वारा स्थानांतरित किया जाता है - एक फोटॉन (एक कण जिसे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के क्वांटम उत्तेजना के रूप में दर्शाया जा सकता है), अक्सर ( उदाहरण के लिए, स्थिर क्षेत्रों के सभी मामलों में) - आभासी।

चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत

चुंबकीय क्षेत्र आवेशित कणों की एक धारा, या एक समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र, या कणों के आंतरिक चुंबकीय क्षणों द्वारा निर्मित (उत्पन्न) होता है (बाद वाला, चित्र की एकरूपता के लिए, औपचारिक रूप से विद्युत धाराओं में कम किया जा सकता है)।

हिसाब

साधारण मामलों में, एक धारा के साथ एक कंडक्टर का चुंबकीय क्षेत्र (मात्रा या स्थान पर मनमाने ढंग से वितरित वर्तमान के मामले सहित) बायोट-सावार्ड-लाप्लास कानून या परिसंचरण प्रमेय (उर्फ एम्पीयर के कानून) से पाया जा सकता है। सिद्धांत रूप में, यह विधि मैग्नेटोस्टैटिक्स के मामले (सन्निकटन) तक सीमित है - अर्थात, स्थिरांक के मामले में (यदि हम सख्त प्रयोज्यता के बारे में बात कर रहे हैं) या बल्कि धीरे-धीरे भिन्न (यदि हम एक अनुमानित अनुप्रयोग के बारे में बात कर रहे हैं) चुंबकीय और विद्युत खेत।

अधिक में कठिन स्थितियांमैक्सवेल के समीकरणों के समाधान के रूप में मांगा गया है।

चुंबकीय क्षेत्र अभिव्यक्ति

चुंबकीय क्षेत्र कणों और पिंडों के चुंबकीय क्षणों पर, गतिमान आवेशित कणों (या धारा के साथ कंडक्टर) पर कार्रवाई में प्रकट होता है। चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान विद्युत आवेशित कण पर लगने वाले बल को लोरेंत्ज़ बल कहते हैं, जो हमेशा सदिशों के लंबवत निर्देशित होता है। वीतथा बी... यह कण आवेश के समानुपाती होता है क्यूगति का घटक वीचुंबकीय क्षेत्र वेक्टर की दिशा के लंबवत बी, और चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण का परिमाण बी... एसआई इकाइयों में, लोरेंत्ज़ बल निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:

इकाइयों की सीजीएस प्रणाली में:

जहां वर्ग कोष्ठक क्रॉस उत्पाद को दर्शाता है।

साथ ही (कंडक्टर के साथ घूमने वाले आवेशित कणों पर लोरेंत्ज़ बल की क्रिया के कारण), चुंबकीय क्षेत्र कंडक्टर पर करंट के साथ कार्य करता है। किसी चालक पर धारा के साथ कार्य करने वाले बल को एम्पीयर बल कहते हैं। इस बल में कंडक्टर के अंदर चल रहे अलग-अलग आवेशों पर कार्य करने वाले बल होते हैं।

दो चुम्बकों की परस्पर क्रिया

रोजमर्रा की जिंदगी में एक चुंबकीय क्षेत्र की सबसे आम अभिव्यक्तियों में से एक दो चुम्बकों की परस्पर क्रिया है: एक ही ध्रुव पीछे हटते हैं, विपरीत आकर्षित करते हैं। मैग्नेट के बीच की बातचीत को दो मोनोपोल के बीच की बातचीत के रूप में वर्णित करना आकर्षक लगता है, और औपचारिक दृष्टिकोण से, यह विचार काफी साकार करने योग्य है और अक्सर बहुत सुविधाजनक होता है, और इसलिए व्यावहारिक रूप से उपयोगी (गणना में); हालांकि, विस्तृत विश्लेषण से पता चलता है कि यह वास्तव में घटना का पूरी तरह से सही विवरण नहीं है (सबसे स्पष्ट प्रश्न जिसे इस तरह के मॉडल के ढांचे में समझाया नहीं जा सकता है, यह सवाल है कि मोनोपोल को कभी अलग क्यों नहीं किया जा सकता है, अर्थात ऐसा क्यों होता है प्रयोग से पता चलता है कि किसी भी पृथक शरीर में वास्तव में चुंबकीय चार्ज नहीं होता है; इसके अलावा, मॉडल की कमजोरी यह है कि यह मैक्रोस्कोपिक करंट द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र के लिए अनुपयुक्त है, जिसका अर्थ है कि यदि आप इसे विशुद्ध रूप से नहीं मानते हैं औपचारिक उपकरण, यह केवल सिद्धांत को मौलिक अर्थों में जटिल बनाता है)।

यह कहना अधिक सही होगा कि एक अमानवीय क्षेत्र में रखे गए चुंबकीय द्विध्रुव पर एक बल द्वारा कार्य किया जाता है जो इसे घुमाता है ताकि द्विध्रुवीय का चुंबकीय क्षण चुंबकीय क्षेत्र के साथ सह-निर्देशित हो। लेकिन कोई भी चुंबक एकसमान चुंबकीय क्षेत्र से (कुल) बल की क्रिया का अनुभव नहीं करता है। चुंबकीय क्षण के साथ चुंबकीय द्विध्रुव पर कार्य करने वाला बल एमसूत्र द्वारा व्यक्त किया गया:

एक अमानवीय चुंबकीय क्षेत्र की तरफ से एक चुंबक (जो एक बिंदु द्विध्रुवीय नहीं है) पर अभिनय करने वाले बल को चुंबक बनाने वाले प्राथमिक द्विध्रुव पर अभिनय करने वाले सभी बलों (इस सूत्र द्वारा निर्धारित) को जोड़कर निर्धारित किया जा सकता है।

हालांकि, एक दृष्टिकोण संभव है जो एम्पीयर बल के लिए मैग्नेट की बातचीत को कम कर देता है, और चुंबकीय द्विध्रुवीय पर अभिनय करने वाले बल के लिए उपरोक्त सूत्र भी एम्पीयर बल के आधार पर प्राप्त किया जा सकता है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना

वेक्टर क्षेत्र एचएसआई में एम्पीयर प्रति मीटर (ए / एम) में और सीजीएस में ओरस्टेड में मापा जाता है। ओर्स्टेड और गॉस समान मात्राएँ हैं, उनका पृथक्करण विशुद्ध रूप से पारिभाषिक है।

चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा

चुंबकीय क्षेत्र के ऊर्जा घनत्व में वृद्धि के बराबर है:

एच- चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, बी- चुंबकीय प्रेरण

रैखिक टेंसर सन्निकटन में, चुंबकीय पारगम्यता एक टेंसर है (इसे निरूपित करें) और इसके द्वारा एक वेक्टर का गुणन टेंसर (मैट्रिक्स) गुणन है:

या घटकों में।

इस सन्निकटन में ऊर्जा घनत्व है:

- चुंबकीय पारगम्यता टेंसर के घटक, - चुंबकीय पारगम्यता टेंसर के मैट्रिक्स के विपरीत मैट्रिक्स द्वारा दर्शाए गए टेंसर, - चुंबकीय स्थिरांक

चुंबकीय पारगम्यता टेंसर के प्रमुख अक्षों के साथ समन्वय अक्षों का चयन करते समय, घटकों में सूत्र सरल होते हैं:

- अपने स्वयं के अक्षों में चुंबकीय पारगम्यता टेंसर के विकर्ण घटक (इन विशेष निर्देशांक में शेष घटक - और केवल उनमें! - शून्य के बराबर हैं)।

एक आइसोट्रोपिक रैखिक चुंबक में:

- सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता

एक निर्वात में और:

प्रारंभ करनेवाला में चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा सूत्र द्वारा पाई जा सकती है:

- चुंबकीय प्रवाह, I - करंट, L - करंट के साथ कॉइल या कॉइल का इंडक्शन।

पदार्थों के चुंबकीय गुण

एक मौलिक दृष्टिकोण से, जैसा कि ऊपर बताया गया है, एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र द्वारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जा सकता है (और इसलिए - इस अनुच्छेद के संदर्भ में - और कमजोर या मजबूत) आवेशित कणों की धाराओं के रूप में विद्युत धाराएं या कणों के चुंबकीय क्षण।

विभिन्न पदार्थों की विशिष्ट सूक्ष्म संरचना और गुण (साथ ही उनके मिश्रण, मिश्र धातु, एकत्रीकरण की स्थिति, क्रिस्टलीय संशोधन, आदि) इस तथ्य की ओर ले जाते हैं कि मैक्रोस्कोपिक स्तर पर वे बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत काफी विविध व्यवहार कर सकते हैं। (विशेष रूप से, इसे कमजोर करना या अलग-अलग डिग्री तक बढ़ाना)।

इस संबंध में, पदार्थ (और सामान्य रूप से मीडिया) उनके चुंबकीय गुणों के संबंध में निम्नलिखित मुख्य समूहों में विभाजित हैं:

• एंटीफेरोमैग्नेट ऐसे पदार्थ हैं जिनमें परमाणुओं या आयनों के चुंबकीय क्षणों का एंटीफेरोमैग्नेटिक क्रम स्थापित किया गया है: पदार्थों के चुंबकीय क्षण विपरीत रूप से निर्देशित और ताकत में बराबर होते हैं।
• Diamagnets वे पदार्थ होते हैं जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के विरुद्ध चुम्बकित होते हैं।
• पैरामैग्नेट ऐसे पदार्थ होते हैं जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में चुम्बकित होते हैं।
• फेरोमैग्नेट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान (क्यूरी पॉइंट) से नीचे चुंबकीय क्षणों का एक लंबी दूरी का फेरोमैग्नेटिक क्रम स्थापित होता है।
• फेरिमैग्नेट वे पदार्थ हैं जिनमें किसी पदार्थ के चुंबकीय क्षण विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं और शक्ति में समान नहीं होते हैं।
• ऊपर सूचीबद्ध पदार्थों के समूह में मुख्य रूप से साधारण ठोस या (कुछ के लिए) तरल पदार्थ, साथ ही गैसें शामिल हैं। सुपरकंडक्टर्स और प्लाज्मा के चुंबकीय क्षेत्र के साथ बातचीत काफी अलग है।

टोकी फौकॉल्ट

फौकॉल्ट धाराएं (एड़ी धाराएं) एक विशाल कंडक्टर में बंद विद्युत धाराएं होती हैं जो तब होती हैं जब चुंबकीय प्रवाह इसे भेदता है। वे एक प्रवाहकीय निकाय में उत्पन्न होने वाली प्रेरण धाराएं हैं जो या तो चुंबकीय क्षेत्र के समय में परिवर्तन के कारण होती हैं, या चुंबकीय क्षेत्र में शरीर की गति के परिणामस्वरूप होती हैं, जिससे चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन होता है शरीर या उसका कोई अंग। लेन्ज़ के नियम के अनुसार, फौकॉल्ट धाराओं के चुंबकीय क्षेत्र को निर्देशित किया जाता है ताकि इन धाराओं को प्रेरित करने वाले चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन का विरोध किया जा सके।

चुंबकीय क्षेत्र के बारे में विचारों के विकास का इतिहास

यद्यपि चुम्बक और चुम्बकत्व बहुत पहले ज्ञात थे, चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन 1269 में शुरू हुआ, जब फ्रांसीसी वैज्ञानिक पीटर पेरेग्रीन (मेरिकोर्ट के नाइट पियरे) ने स्टील की सुइयों का उपयोग करके एक गोलाकार चुंबक की सतह पर चुंबकीय क्षेत्र का उल्लेख किया और निर्धारित किया कि परिणामी चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं दो बिंदुओं में प्रतिच्छेद करती हैं, जिसे उन्होंने पृथ्वी के ध्रुवों के अनुरूप "ध्रुव" कहा। लगभग तीन शताब्दियों के बाद, विलियम गिल्बर्ट कोलचेस्टर ने पीटर पेरेग्रीन के काम का इस्तेमाल किया और पहली बार निश्चित रूप से घोषित किया कि पृथ्वी स्वयं एक चुंबक है। 1600 में प्रकाशित, गिल्बर्टो द्वारा काम "डी मैग्नेट"एक विज्ञान के रूप में चुंबकत्व की नींव रखी।

लगातार तीन खोजों ने इस "चुंबकत्व की नींव" को चुनौती दी है। सबसे पहले, 1819 में, हैंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने पाया कि एक विद्युत प्रवाह अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। फिर, 1820 में, आंद्रे-मैरी एम्पीयर ने दिखाया कि एक ही दिशा में करंट ले जाने वाले समानांतर तार एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। अंत में, 1820 में जीन-बैप्टिस्ट बायोट और फेलिक्स सावार्ड ने बायोट-सावार्ड-लाप्लास कानून नामक एक कानून की खोज की, जिसने किसी भी सक्रिय तार के आसपास चुंबकीय क्षेत्र की सही भविष्यवाणी की।

इन प्रयोगों का विस्तार करते हुए, एम्पीयर ने 1825 में चुंबकत्व का अपना सफल मॉडल प्रकाशित किया। इसमें उन्होंने समानता दिखाई विद्युत प्रवाहमैग्नेट में, और पॉइसन मॉडल के चुंबकीय चार्ज द्विध्रुव के बजाय, इस विचार को प्रस्तावित किया कि चुंबकत्व लगातार बहने वाले वर्तमान छोरों से जुड़ा है। इस विचार ने समझाया कि एक चुंबकीय चार्ज को अलग क्यों नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, एम्पीयर ने उनके नाम पर एक कानून प्राप्त किया, जिसने बायो-सावर्ट-लाप्लास कानून की तरह, प्रत्यक्ष वर्तमान द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र का सही वर्णन किया, और चुंबकीय क्षेत्र के संचलन पर प्रमेय भी पेश किया। इसके अलावा इस काम में, एम्पीयर ने बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंधों का वर्णन करने के लिए "इलेक्ट्रोडायनामिक्स" शब्द की शुरुआत की।

हालांकि एम्पीयर के नियम में निहित एक गतिमान विद्युत आवेश की चुंबकीय क्षेत्र की ताकत स्पष्ट रूप से नहीं बताई गई थी, 1892 में हेंड्रिक लोरेंत्ज़ ने इसे मैक्सवेल के समीकरणों से प्राप्त किया। इस मामले में, इलेक्ट्रोडायनामिक्स का शास्त्रीय सिद्धांत मूल रूप से पूरा हो गया था।

सापेक्षता और क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत के उद्भव के लिए धन्यवाद, बीसवीं शताब्दी ने इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर विचारों का विस्तार किया। अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपने 1905 के लेख में, जहां उनके सापेक्षता के सिद्धांत की पुष्टि की गई थी, ने दिखाया कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक ही घटना का हिस्सा हैं, जिन्हें संदर्भ के विभिन्न फ्रेम में माना जाता है। (देखें मूविंग मैग्नेट एंड द कंडक्टर प्रॉब्लम - द थॉट एक्सपेरिमेंट जो अंततः आइंस्टीन को विशेष सापेक्षता विकसित करने में सहायता करता है।) अंत में, क्वांटम यांत्रिकी को इलेक्ट्रोडायनामिक्स के साथ जोड़कर क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स (QED) बनाया गया।

यह सभी देखें

• चुंबकीय फिल्म विज़ुअलाइज़र

नोट्स (संपादित करें)

1. टीएसबी। 1973, "सोवियत विश्वकोश"।
2. विशेष मामलों में, एक विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में एक चुंबकीय क्षेत्र मौजूद हो सकता है, लेकिन आम तौर पर बोलते हुए, चुंबकीय क्षेत्र विद्युत के साथ गतिशील रूप से (एक दूसरे के वैकल्पिक विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की पारस्परिक पीढ़ी) और अर्थ में गहराई से जुड़ा हुआ है। कि संदर्भ के एक नए फ्रेम से गुजरते समय, चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र एक दूसरे के माध्यम से व्यक्त किए जाते हैं, अर्थात, सामान्यतया, उन्हें बिना शर्त अलग नहीं किया जा सकता है।
3. यावोर्स्की बी.एम., डेटलाफ ए.ए.फिजिक्स हैंडबुक: दूसरा संस्करण, रेव। - एम।: नौका, भौतिक और गणितीय साहित्य का मुख्य संस्करण, 1985, - 512 पी।
4. SI में चुंबकीय प्रेरण को teslas (T) में, CGS प्रणाली में गॉस में मापा जाता है।
5. वे एसआई में इकाइयों की सीजीएस प्रणाली में बिल्कुल मेल खाते हैं - वे एक निरंतर गुणांक में भिन्न होते हैं, जो निश्चित रूप से, उनकी व्यावहारिक भौतिक पहचान के तथ्य को नहीं बदलता है।
6. यहां सबसे महत्वपूर्ण और सतही अंतर यह है कि एक गतिमान कण (या एक चुंबकीय द्विध्रुव पर) पर अभिनय करने वाले बल की गणना ठीक से की जाती है न कि इसके माध्यम से। कोई अन्य शारीरिक रूप से सही और सार्थक माप विधि भी मापना संभव बनाती है, हालांकि औपचारिक गणना के लिए यह कभी-कभी अधिक सुविधाजनक हो जाता है - वास्तव में, इस सहायक मात्रा को पेश करने का बिंदु क्या है (अन्यथा यह संभव होगा इसके बिना बिल्कुल करें, केवल का उपयोग करके
7. हालांकि, यह अच्छी तरह से समझा जाना चाहिए कि इस "पदार्थ" के कई मौलिक गुण उस सामान्य प्रकार के "पदार्थ" के गुणों से मौलिक रूप से भिन्न हैं, जिन्हें "पदार्थ" शब्द द्वारा निर्दिष्ट किया जा सकता है।
8. एम्पीयर की प्रमेय देखें।
9. एक समांगी क्षेत्र के लिए, यह व्यंजक शून्य बल देता है, क्योंकि सभी अवकलज शून्य के बराबर होते हैं बीनिर्देशांक द्वारा।
10. सिवुखिन डी.वी.भौतिकी का सामान्य पाठ्यक्रम। - ईडी। चौथा, स्टीरियोटाइप। - एम।: फ़िज़मैटलिट; एमआईपीटी, 2004 का प्रकाशन गृह - टी. III। बिजली। - 656 पी। - आईएसबीएन 5-9221-0227-3; आईएसबीएन 5-89155-086-5।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र

एक चुंबकीय क्षेत्र एक बल क्षेत्र है जो गतिमान विद्युत आवेशों पर और चुंबकीय क्षण वाले पिंडों पर कार्य करता है, चाहे उनकी गति की स्थिति कुछ भी हो।

मैक्रोस्कोपिक चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत चुंबकीय निकाय हैं, वर्तमान के साथ कंडक्टर, और विद्युत आवेशित निकायों को गतिमान करते हैं। इन स्रोतों की प्रकृति समान है: चुंबकीय क्षेत्र आवेशित माइक्रोपार्टिकल्स (इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, आयनों) की गति के साथ-साथ माइक्रोपार्टिकल्स में एक आंतरिक (स्पिन) चुंबकीय क्षण की उपस्थिति के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है।

एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र तब भी होता है जब विद्युत क्षेत्र समय के साथ बदलता है। बदले में, जब चुंबकीय क्षेत्र समय के साथ बदलता है, तो एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा उनके संबंधों में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का पूरा विवरण दिया गया है। चुंबकीय क्षेत्र को चिह्नित करने के लिए, बल की क्षेत्र रेखाओं (चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं) की अवधारणा को अक्सर पेश किया जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताओं और पदार्थों के चुंबकीय गुणों को मापने के लिए विभिन्न प्रकार के मैग्नेटोमीटर का उपयोग किया जाता है। सीजीएस प्रणाली में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की इकाई गॉस (जी) है, इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (एसआई) में - टेस्ला (टी), 1 टी = 104 जी। तीव्रता को क्रमशः ओर्स्टेड्स (ओई) और एम्पीयर प्रति मीटर (ए / एम, 1 ए / एम = 0.01256 ओई; चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा - एर्ग / सेमी 2 या जे / एम 2, 1 जे / एम 2 = में मापा जाता है। 10 अर्ग/सेमी 2.

कम्पास प्रतिक्रिया करता है
पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र पर

प्रकृति में चुंबकीय क्षेत्र अपने पैमाने और उनके कारण होने वाले प्रभावों दोनों में अत्यंत विविध हैं। पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र, जो पृथ्वी के चुम्बकमंडल का निर्माण करता है, सूर्य की ओर 70-80 हजार किमी और विपरीत दिशा में कई लाख किमी तक फैला हुआ है। पृथ्वी की सतह पर, चुंबकीय क्षेत्र औसतन 50 μT है, मैग्नेटोस्फीयर ~ 10 -3 G की सीमा पर। भू-चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वी की सतह और जीवमंडल को सौर हवा के आवेशित कणों और आंशिक रूप से ब्रह्मांडीय किरणों के प्रवाह से बचाता है। जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि पर भू-चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव का अध्ययन मैग्नेटोबायोलॉजी द्वारा किया जाता है। निकट-पृथ्वी अंतरिक्ष में, चुंबकीय क्षेत्र उच्च-ऊर्जा आवेशित कणों के लिए एक चुंबकीय जाल बनाता है - पृथ्वी का विकिरण बेल्ट। विकिरण बेल्ट में निहित कण अंतरिक्ष में उड़ते समय एक महत्वपूर्ण खतरा पैदा करते हैं। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की उत्पत्ति पृथ्वी के केंद्र में तरल पदार्थ के संचालन की संवहन गतियों से जुड़ी है।

अंतरिक्ष यान की मदद से प्रत्यक्ष माप से पता चला कि पृथ्वी के निकटतम अंतरिक्ष पिंड - चंद्रमा, ग्रह शुक्र और मंगल - का अपना चुंबकीय क्षेत्र नहीं है, जो पृथ्वी के समान है। अन्य ग्रहों से सौर मंडलकेवल बृहस्पति और, जाहिरा तौर पर, शनि के अपने चुंबकीय क्षेत्र हैं, जो ग्रहों के चुंबकीय जाल बनाने के लिए पर्याप्त हैं। बृहस्पति ने 10 जी तक चुंबकीय क्षेत्र और कई विशिष्ट घटनाएं (चुंबकीय तूफान, सिंक्रोट्रॉन रेडियो उत्सर्जन, और अन्य) पाए, जो ग्रह प्रक्रियाओं में चुंबकीय क्षेत्र की महत्वपूर्ण भूमिका का संकेत देते हैं।

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सूर्य का फोटो
एक संकीर्ण स्पेक्ट्रम में

इंटरप्लेनेटरी मैग्नेटिक फील्ड मुख्य रूप से सोलर विंड (सौर कोरोना के लगातार फैलने वाले प्लाज्मा) का क्षेत्र है। पृथ्वी की कक्षा के पास, अंतरग्रहीय क्षेत्र ~ 10 -4 -10 -5 G है। अंतर्ग्रहीय चुंबकीय क्षेत्र की नियमितता विकास के कारण बाधित हो सकती है विभिन्न प्रकारप्लाज्मा अस्थिरता, शॉक वेव्स का पारित होना और सोलर फ्लेयर्स द्वारा उत्पन्न तेज कणों की धाराओं का प्रसार।

सूर्य पर सभी प्रक्रियाओं में - भड़कना, धब्बों का दिखना और प्रमुखता, सौर ब्रह्मांडीय किरणों का जन्म, चुंबकीय क्षेत्र खेलता है महत्वपूर्ण भूमिका... Zeeman प्रभाव पर आधारित मापों से पता चला है कि सनस्पॉट का चुंबकीय क्षेत्र कई हज़ार G तक पहुँच जाता है, प्रमुखता ~ 10-100 G (सूर्य के कुल चुंबकीय क्षेत्र के औसत मूल्य ~ 1 G) के क्षेत्रों द्वारा होती है।

चुंबकीय तूफान

चुंबकीय तूफान पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की मजबूत गड़बड़ी हैं, जो स्थलीय चुंबकत्व के तत्वों के सुचारू दैनिक पाठ्यक्रम को तेजी से बाधित करते हैं। चुंबकीय तूफान कई घंटों से लेकर कई दिनों तक चलते हैं और पूरे पृथ्वी पर एक साथ देखे जाते हैं।

एक नियम के रूप में, चुंबकीय तूफानों में प्रारंभिक, प्रारंभिक और मुख्य चरण होते हैं, साथ ही साथ एक पुनर्प्राप्ति चरण भी होता है। प्रारंभिक चरण में, भू-चुंबकीय क्षेत्र में महत्वहीन परिवर्तन देखे जाते हैं (मुख्य रूप से उच्च अक्षांशों पर), साथ ही विशेषता लघु-अवधि क्षेत्र दोलनों की उत्तेजना। प्रारंभिक चरण को पूरे पृथ्वी पर अलग-अलग क्षेत्र घटकों में अचानक परिवर्तन की विशेषता है, और मुख्य चरण को बड़े क्षेत्र के उतार-चढ़ाव और क्षैतिज घटक में एक मजबूत कमी की विशेषता है। चुंबकीय तूफान के पुनर्प्राप्ति चरण के दौरान, क्षेत्र अपने सामान्य मूल्य पर वापस आ जाता है।

सौर हवा का प्रभाव
पृथ्वी के चुंबकमंडल के लिए

चुंबकीय तूफान सूर्य के सक्रिय क्षेत्रों से सौर प्लाज्मा की धाराओं के कारण होते हैं, जो शांत सौर हवा पर आरोपित होते हैं। इसलिए, 11 साल के चक्र की अधिकतम सीमा के पास चुंबकीय तूफान अधिक बार देखे जाते हैं सौर गतिविधि... पृथ्वी पर पहुँचकर, सौर प्लाज्मा धाराएँ मैग्नेटोस्फीयर के संपीड़न को बढ़ाती हैं, जिससे चुंबकीय तूफान का प्रारंभिक चरण होता है, और आंशिक रूप से पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर में प्रवेश करता है। पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल में उच्च-ऊर्जा कणों के प्रवेश और मैग्नेटोस्फीयर पर उनके प्रभाव से उसमें विद्युत धाराओं का निर्माण और प्रवर्धन होता है, जो आयनमंडल के ध्रुवीय क्षेत्रों में उच्चतम तीव्रता तक पहुँचता है, जो कि उपस्थिति से जुड़ा होता है। चुंबकीय गतिविधि के एक उच्च अक्षांश क्षेत्र की। मैग्नेटोस्फेरिक-आयनोस्फेरिक करंट सिस्टम में बदलाव अनियमित चुंबकीय गड़बड़ी के रूप में पृथ्वी की सतह पर खुद को प्रकट करते हैं।

सूक्ष्म जगत की घटनाओं में, चुंबकीय क्षेत्र की भूमिका उतनी ही महत्वपूर्ण है जितनी कि ब्रह्मांडीय पैमाने पर। यह सभी कणों के अस्तित्व द्वारा समझाया गया है - पदार्थ के संरचनात्मक तत्व (इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन), एक चुंबकीय क्षण, साथ ही विद्युत आवेशों पर चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी में चुंबकीय क्षेत्रों का अनुप्रयोग। चुंबकीय क्षेत्र आमतौर पर कमजोर (500 G तक), मध्यम (500 G - 40 kG), मजबूत (40 kG - 1 MG) और सुपरस्ट्रॉन्ग (1 MG से अधिक) में विभाजित होते हैं। लगभग सभी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, रेडियो इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स कमजोर और मध्यम चुंबकीय क्षेत्रों के उपयोग पर आधारित हैं। दुर्बल और मध्यम चुंबकीय क्षेत्र स्थायी चुम्बकों, विद्युत चुम्बकों, बिना शीतलन वाले परिनालिका, अतिचालक चुम्बकों का उपयोग करके प्राप्त किए जाते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत

चुंबकीय क्षेत्र के सभी स्रोतों को कृत्रिम और प्राकृतिक में विभाजित किया जा सकता है। चुंबकीय क्षेत्र के मुख्य प्राकृतिक स्रोत ग्रह पृथ्वी का अपना चुंबकीय क्षेत्र और सौर पवन हैं। कृत्रिम स्रोतों में सभी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र शामिल हैं जो हमारे में प्रचुर मात्रा में हैं आधुनिक दुनिया, और विशेष रूप से हमारे घर। हमारे बारे में अधिक जानकारी, और पढ़ें।

इलेक्ट्रिक वाहन 0 से 1000 हर्ट्ज की सीमा में चुंबकीय क्षेत्र का एक शक्तिशाली स्रोत हैं। रेल परिवहन प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करता है। नगर परिवहन स्थायी है। उपनगरीय विद्युत परिवहन में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के अधिकतम मूल्य 75 μT तक पहुंचते हैं, औसत मान लगभग 20 μT होते हैं। DC-चालित वाहनों का औसत मान 29 μT पर नियत किया गया है। ट्राम में, जहां वापसी तार रेल है, चुंबकीय क्षेत्र ट्रॉलीबस तारों की तुलना में बहुत अधिक दूरी पर एक दूसरे की भरपाई करते हैं, और ट्रॉलीबस के अंदर, त्वरण के दौरान भी चुंबकीय क्षेत्र के उतार-चढ़ाव छोटे होते हैं। लेकिन चुंबकीय क्षेत्र में सबसे बड़ा उतार-चढ़ाव मेट्रो में होता है। जब ट्रेन चलती है, तो प्लेटफॉर्म पर चुंबकीय क्षेत्र 50-100 μT या उससे अधिक होता है, जो भू-चुंबकीय क्षेत्र से अधिक होता है। जब ट्रेन बहुत पहले सुरंग में गायब हो जाती है, तब भी चुंबकीय क्षेत्र अपने पिछले मूल्य पर वापस नहीं आता है। ट्रेन के संपर्क रेल के कनेक्शन के अगले बिंदु से गुजरने के बाद ही चुंबकीय क्षेत्र पुराने मान पर वापस आ जाएगा। सच है, कभी-कभी उसके पास समय नहीं होता है: अगली ट्रेन पहले से ही प्लेटफॉर्म पर आ रही है और जब ब्रेक लगती है, तो चुंबकीय क्षेत्र फिर से बदल जाता है। गाड़ी में ही चुंबकीय क्षेत्र और भी मजबूत होता है - 150-200 μT, यानी एक पारंपरिक इलेक्ट्रिक ट्रेन की तुलना में दस गुना अधिक।

हमारे दैनिक जीवन में सबसे अधिक बार आने वाले चुंबकीय क्षेत्रों के प्रेरण के मूल्यों को नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। इस आरेख को देखने से यह स्पष्ट हो जाता है कि हम हर समय और हर जगह चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में रहते हैं। कुछ वैज्ञानिकों के अनुसार, 0.2 μT से अधिक प्रेरण वाले चुंबकीय क्षेत्र हानिकारक माने जाते हैं। स्वाभाविक रूप से, अपने आसपास के क्षेत्रों के हानिकारक प्रभावों से खुद को बचाने के लिए कुछ सावधानियां बरतनी चाहिए। बस कुछ सरल नियमों का पालन करके, आप अपने शरीर पर चुंबकीय क्षेत्रों के प्रभाव को काफी कम कर सकते हैं।

वर्तमान SanPiN 2.1.2.2801-10 "SanPiN 2.1.2.2645-10 में परिवर्तन और परिवर्धन संख्या 1" आवासीय भवनों और परिसर में रहने की स्थिति के लिए स्वच्छता और महामारी संबंधी आवश्यकताएं "निम्नलिखित कहती हैं:" भू-चुंबकीय के कमजोर होने का अधिकतम अनुमेय स्तर आवासीय भवनों के परिसर में क्षेत्र 1.5 "के बराबर स्थापित किया गया है। साथ ही, 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता और तीव्रता के अधिकतम अनुमेय मान स्थापित किए गए हैं:

• आवासीय परिसर में - 5 μTया भोर के 4 बजे;
• आवासीय भवनों के गैर-आवासीय परिसर में, आवासीय क्षेत्रों में, उद्यान भूखंडों के क्षेत्र सहित - 10 μTया 8 ए / एम.

निर्दिष्ट मानकों के आधार पर, हर कोई गणना कर सकता है कि प्रत्येक विशिष्ट कमरे में कितने विद्युत उपकरण चालू और स्टैंडबाय किए जा सकते हैं, या, जिसके आधार पर रहने की जगह को सामान्य करने के लिए सिफारिशें जारी की जाएंगी।

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संदर्भ

1. महान सोवियत विश्वकोश।