चुंबक कसे कार्य करतात?

चुंबक कसे कार्य करतात?

चुंबक हे आकर्षक वस्तू आहेत ज्यांनी शतकानुशतके मानवी कल्पनेला पकडले आहे. प्राचीन ग्रीकांपासून ते आधुनिक शास्त्रज्ञांपर्यंत, लोकांना चुंबकांच्या कार्यपद्धतीबद्दल आणि त्यांच्या अनेक अनुप्रयोगांबद्दल उत्सुकता आहे. स्थायी चुंबक हा चुंबकाचा एक प्रकार आहे जो बाह्य चुंबकीय क्षेत्र नसतानाही त्याचे चुंबकीय गुणधर्म टिकवून ठेवतो. आम्ही कायम चुंबक आणि चुंबकीय क्षेत्रांमागील विज्ञान, त्यांची रचना, गुणधर्म आणि उपयोग यांचा समावेश करू.

विभाग 1: चुंबकत्व म्हणजे काय?

चुंबकत्व म्हणजे विशिष्ट सामग्रीच्या भौतिक मालमत्तेचा संदर्भ आहे ज्यामुळे ते चुंबकीय क्षेत्रासह इतर सामग्री आकर्षित करू शकतात किंवा दूर करू शकतात. हे पदार्थ चुंबकीय किंवा चुंबकीय गुणधर्म आहेत असे म्हणतात.

चुंबकीय सामग्री चुंबकीय डोमेनच्या उपस्थितीद्वारे दर्शविली जाते, जे सूक्ष्म क्षेत्र आहेत ज्यामध्ये वैयक्तिक अणूंचे चुंबकीय क्षेत्र संरेखित केले जातात. जेव्हा हे डोमेन योग्यरित्या संरेखित केले जातात, तेव्हा ते एक मॅक्रोस्कोपिक चुंबकीय क्षेत्र तयार करतात जे सामग्रीच्या बाहेर शोधले जाऊ शकतात.

चुंबक

चुंबकीय सामग्रीचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: फेरोमॅग्नेटिक आणि पॅरामॅग्नेटिक. फेरोमॅग्नेटिक सामग्री जोरदार चुंबकीय असते आणि त्यात लोह, निकेल आणि कोबाल्ट यांचा समावेश होतो. बाह्य चुंबकीय क्षेत्र नसतानाही ते त्यांचे चुंबकीय गुणधर्म टिकवून ठेवण्यास सक्षम आहेत. दुसरीकडे, पॅरामॅग्नेटिक सामग्री कमकुवत चुंबकीय असतात आणि त्यात ॲल्युमिनियम आणि प्लॅटिनम सारख्या सामग्रीचा समावेश होतो. बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या अधीन असताना ते केवळ चुंबकीय गुणधर्म प्रदर्शित करतात.

चुंबकत्वाचा आपल्या दैनंदिन जीवनात इलेक्ट्रिक मोटर्स, जनरेटर आणि ट्रान्सफॉर्मरसह असंख्य व्यावहारिक अनुप्रयोग आहेत. हार्ड ड्राइव्ह सारख्या डेटा स्टोरेज उपकरणांमध्ये आणि मॅग्नेटिक रेझोनान्स इमेजिंग (MRI) सारख्या वैद्यकीय इमेजिंग तंत्रज्ञानामध्ये देखील चुंबकीय सामग्री वापरली जाते.

विभाग 2: चुंबकीय क्षेत्रे

चुंबकीय क्षेत्रे

चुंबकीय क्षेत्र हे चुंबकत्वाचे मूलभूत पैलू आहेत आणि चुंबक किंवा विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या वायरच्या सभोवतालच्या क्षेत्राचे वर्णन करतात जेथे चुंबकीय शक्ती शोधली जाऊ शकते. ही फील्ड अदृश्य आहेत, परंतु त्यांचे परिणाम चुंबकीय पदार्थांच्या हालचाली किंवा चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्रांमधील परस्परसंवादाद्वारे पाहिले जाऊ शकतात.

चुंबकीय क्षेत्र विद्युत शुल्काच्या हालचालींद्वारे तयार केले जातात, जसे की वायरमधील इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह किंवा अणूमध्ये इलेक्ट्रॉनचे फिरणे. चुंबकीय क्षेत्राची दिशा आणि सामर्थ्य या शुल्कांच्या अभिमुखता आणि हालचालींद्वारे निर्धारित केले जाते. उदाहरणार्थ, बार मॅग्नेटमध्ये, चुंबकीय क्षेत्र हे ध्रुवांवर सर्वात मजबूत आणि केंद्रस्थानी सर्वात कमकुवत असते आणि क्षेत्राची दिशा उत्तर ध्रुवापासून दक्षिण ध्रुवापर्यंत असते.

चुंबकीय क्षेत्राची ताकद सामान्यत: टेस्ला (T) किंवा गॉस (G) च्या एककांमध्ये मोजली जाते आणि उजव्या हाताच्या नियमाचा वापर करून फील्डची दिशा वर्णन केली जाऊ शकते, जे सांगते की जर उजव्या हाताचा अंगठा निर्देश करतो विद्युत् प्रवाहाची दिशा, मग बोटे चुंबकीय क्षेत्राच्या दिशेने वळतील.

चुंबकीय क्षेत्रामध्ये मोटर्स आणि जनरेटर, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI) मशीन आणि हार्ड ड्राइव्ह सारख्या डेटा स्टोरेज डिव्हाइसेससह असंख्य व्यावहारिक अनुप्रयोग आहेत. ते विविध वैज्ञानिक आणि अभियांत्रिकी अनुप्रयोगांमध्ये देखील वापरले जातात, जसे की कण प्रवेगक आणि चुंबकीय उत्सर्जन ट्रेनमध्ये.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझम, क्वांटम मेकॅनिक्स आणि मटेरियल सायन्ससह अभ्यासाच्या अनेक क्षेत्रांसाठी चुंबकीय क्षेत्रांचे वर्तन आणि गुणधर्म समजून घेणे आवश्यक आहे.

विभाग 3: स्थायी चुंबकांची रचना

एक स्थायी चुंबक, ज्याला "कायम चुंबकीय सामग्री" किंवा "कायम चुंबकीय सामग्री" म्हणून देखील ओळखले जाते, हे सामान्यत: फेरोमॅग्नेटिक किंवा फेरीमॅग्नेटिक सामग्रीच्या मिश्रणाने बनलेले असते. ही सामग्री चुंबकीय क्षेत्र टिकवून ठेवण्याच्या त्यांच्या क्षमतेसाठी निवडली जाते, ज्यामुळे त्यांना कालांतराने एक सुसंगत चुंबकीय प्रभाव निर्माण करता येतो.

कायमस्वरूपी चुंबकांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या लोह, निकेल आणि कोबाल्ट हे सर्वात सामान्य फेरोमॅग्नेटिक साहित्य आहेत, ज्यांना त्यांचे चुंबकीय गुणधर्म सुधारण्यासाठी इतर घटकांसह मिश्रित केले जाऊ शकते. उदाहरणार्थ, निओडीमियम चुंबक हे दुर्मिळ-पृथ्वी चुंबकाचे एक प्रकार आहेत जे निओडीमियम, लोह आणि बोरॉनचे बनलेले असतात, तर समेरियम कोबाल्ट चुंबक हे समेरियम, कोबाल्ट, लोह आणि तांबे यांचे बनलेले असतात.

कायम चुंबकांच्या रचनेवर ते वापरले जाणारे तापमान, चुंबकीय क्षेत्राची इच्छित ताकद आणि दिशा आणि इच्छित वापर यासारख्या घटकांचाही प्रभाव पडतो. उदाहरणार्थ, काही चुंबक उच्च तापमानाचा सामना करण्यासाठी डिझाइन केलेले असू शकतात, तर काही विशिष्ट दिशेने मजबूत चुंबकीय क्षेत्र तयार करण्यासाठी डिझाइन केलेले असू शकतात.

त्यांच्या प्राथमिक चुंबकीय सामग्री व्यतिरिक्त, कायम चुंबकांमध्ये गंज किंवा नुकसान टाळण्यासाठी कोटिंग्ज किंवा संरक्षणात्मक स्तर तसेच विविध अनुप्रयोगांमध्ये वापरण्यासाठी विशिष्ट आकार आणि आकार तयार करण्यासाठी आकार देणे आणि मशीनिंग समाविष्ट असू शकते.

विभाग 4: कायम चुंबकाचे प्रकार

स्थायी चुंबकांना त्यांची रचना, चुंबकीय गुणधर्म आणि उत्पादन प्रक्रियेच्या आधारावर अनेक प्रकारांमध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकते. स्थायी चुंबकाचे काही सामान्य प्रकार येथे आहेत:

1.निओडीमियम मॅग्नेट: हे दुर्मिळ पृथ्वी चुंबक निओडीमियम, लोह आणि बोरॉनचे बनलेले आहेत आणि ते सर्वात मजबूत प्रकारचे स्थायी चुंबक आहेत. त्यांच्याकडे उच्च चुंबकीय ऊर्जा आहे आणि ती मोटर्स, जनरेटर आणि वैद्यकीय उपकरणांसह विविध अनुप्रयोगांमध्ये वापरली जाऊ शकते.
2.सॅमेरियम कोबाल्ट मॅग्नेट: हे दुर्मिळ पृथ्वी चुंबक सॅमेरियम, कोबाल्ट, लोह आणि तांबे यांचे बनलेले आहेत आणि त्यांच्या उच्च-तापमान स्थिरता आणि गंज प्रतिरोधकतेसाठी ओळखले जातात. ते एरोस्पेस आणि संरक्षण यांसारख्या अनुप्रयोगांमध्ये आणि उच्च-कार्यक्षमता मोटर्स आणि जनरेटरमध्ये वापरले जातात.
3.फेराइट मॅग्नेट: सिरॅमिक मॅग्नेट म्हणूनही ओळखले जाते, फेराइट मॅग्नेट लोह ऑक्साईडमध्ये मिसळलेल्या सिरॅमिक सामग्रीपासून बनलेले असतात. त्यांच्याकडे दुर्मिळ पृथ्वी चुंबकांपेक्षा कमी चुंबकीय ऊर्जा असते, परंतु स्पीकर, मोटर्स आणि रेफ्रिजरेटर मॅग्नेट यांसारख्या अनुप्रयोगांमध्ये ते अधिक परवडणारे आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
4.अल्निको मॅग्नेट: हे चुंबक ॲल्युमिनियम, निकेल आणि कोबाल्टचे बनलेले आहेत आणि त्यांच्या उच्च चुंबकीय शक्ती आणि तापमान स्थिरतेसाठी ओळखले जातात. ते सहसा सेन्सर, मीटर आणि इलेक्ट्रिक मोटर्स सारख्या औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात.
5.बंधित चुंबक: हे चुंबक बाईंडरमध्ये चुंबकीय पावडर मिसळून तयार केले जातात आणि ते जटिल आकार आणि आकारांमध्ये तयार केले जाऊ शकतात. ते सहसा सेन्सर, ऑटोमोटिव्ह घटक आणि वैद्यकीय उपकरणे यासारख्या अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात.

कायम चुंबकाच्या प्रकाराची निवड आवश्यक चुंबकीय शक्ती, तापमान स्थिरता, किंमत आणि उत्पादन मर्यादा यासह विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकतांवर अवलंबून असते.

D50 निओडीमियम चुंबक (7)
अचूक सूक्ष्म मिनी दंडगोलाकार दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक
वर्तुळ वर्तुळाकार हार्ड सिंटर्ड फेराइट मॅग्नेट
चुंबकीय पृथक्करणासाठी अल्निको चॅनेल मॅग्नेट
इंजेक्शन बॉन्डेड फेराइट मॅग्नेट

विभाग 5: चुंबक कसे कार्य करतात?

चुंबक एक चुंबकीय क्षेत्र तयार करून कार्य करतात जे इतर चुंबकीय पदार्थांशी किंवा विद्युत प्रवाहांशी संवाद साधतात. चुंबकीय क्षेत्र सामग्रीमधील चुंबकीय क्षणांच्या संरेखनाद्वारे तयार केले जाते, जे सूक्ष्म उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव असतात जे चुंबकीय शक्ती निर्माण करतात.

बार मॅग्नेट सारख्या कायम चुंबकामध्ये चुंबकीय क्षण एका विशिष्ट दिशेने संरेखित केले जातात, म्हणून चुंबकीय क्षेत्र ध्रुवांवर सर्वात मजबूत आणि केंद्रस्थानी सर्वात कमकुवत असते. चुंबकीय पदार्थाजवळ ठेवल्यावर, चुंबकीय क्षेत्र चुंबकीय क्षणांच्या अभिमुखतेवर अवलंबून असलेल्या सामग्रीवर एकतर बल लावते, एकतर ते आकर्षित करते किंवा दूर करते.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटमध्ये, चुंबकीय क्षेत्र वायरच्या कॉइलमधून वाहणार्या विद्युत प्रवाहाने तयार केले जाते. विद्युत प्रवाह एक चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो जे विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेला लंब असतो आणि चुंबकीय क्षेत्राची ताकद कॉइलमधून वाहणार्या विद्युत प्रवाहाचे प्रमाण समायोजित करून नियंत्रित केली जाऊ शकते. मोटर्स, स्पीकर आणि जनरेटर यांसारख्या ऍप्लिकेशन्समध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

जनरेटर, ट्रान्सफॉर्मर आणि इलेक्ट्रिक मोटर्ससह अनेक तांत्रिक अनुप्रयोगांसाठी चुंबकीय क्षेत्र आणि विद्युत प्रवाह यांच्यातील परस्परसंवाद देखील आधार आहे. जनरेटरमध्ये, उदाहरणार्थ, वायरच्या कॉइलजवळ चुंबकाच्या फिरण्यामुळे वायरमध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण होतो, ज्याचा उपयोग विद्युत उर्जा निर्माण करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये, मोटरचे चुंबकीय क्षेत्र आणि वायरच्या कॉइलमधून वाहणारा विद्युत् प्रवाह यांच्यातील परस्परसंवादामुळे एक टॉर्क तयार होतो जो मोटरच्या रोटेशनला चालवतो.

हॅल्बेक

या वैशिष्ट्यानुसार, कामाच्या दरम्यान विशेष क्षेत्रात चुंबकीय क्षेत्राची ताकद वाढवण्यासाठी स्प्लिसिंगसाठी विशेष चुंबकीय ध्रुव व्यवस्था तयार करू शकतो, जसे की हॅल्बेक


पोस्ट वेळ: मार्च-24-2023