चुंबकीय क्षेत्र, सोलनॉइड और इलेक्ट्रोमैग्नेट के बारे में

विद्युत प्रवाह का चुंबकीय क्षेत्र

चुंबकीय क्षेत्र न केवल प्राकृतिक या कृत्रिम द्वारा बनाया जाता है स्थायी मैग्नेट, लेकिन एक कंडक्टर भी अगर एक विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से गुजरता है। इसलिए, चुंबकीय और विद्युत घटना के बीच एक संबंध है।

यह सुनिश्चित करना मुश्किल नहीं है कि तार के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है जिसके माध्यम से धारा प्रवाहित होती है। इसके समानांतर चल चुंबकीय सुई के ऊपर एक सीधा तार रखें और इसके माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित करें। तीर तार के लंबवत स्थिति लेगा।

चुंबकीय सुई किस बल के कारण घूम सकती है? जाहिर है, तार के चारों ओर बने चुंबकीय क्षेत्र की ताकत। बिजली बंद कर दें और चुंबकीय सुई अपनी सामान्य स्थिति में वापस आ जाएगी। इससे पता चलता है कि जब करंट को बंद कर दिया जाता है तो तार का चुंबकीय क्षेत्र भी गायब हो जाता है।

इस प्रकार, तार से गुजरने वाली विद्युत धारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। यह पता लगाने के लिए कि चुंबकीय सुई किस दिशा में विक्षेपित होगी, दाएँ हाथ का नियम लागू करें।यदि आप अपना दाहिना हाथ तार पर रखते हैं, तो हथेली नीचे करें, ताकि धारा की दिशा उंगलियों की दिशा से मेल खाए, तो मुड़ा हुआ अंगूठा तार के नीचे रखी चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव के विक्षेपण की दिशा दिखाएगा। . इस नियम का प्रयोग करके और तीर की ध्रुवता को जानकर आप तार में धारा की दिशा भी ज्ञात कर सकते हैं।

एक आयताकार तार आग्नेय क्षेत्र में संकेंद्रित वृत्तों का आकार होता है। यदि आप अपना दाहिना हाथ तार पर रखते हैं, तो हथेली नीचे करें, ताकि उंगलियों से करंट प्रवाहित हो, तो मुड़ा हुआ अंगूठा चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव की ओर इशारा करेगा।ऐसे क्षेत्र को गोलाकार चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है।

वृत्ताकार क्षेत्र की बल रेखाओं की दिशा निर्भर करती है विद्युत प्रवाह की दिशा कंडक्टर में और तथाकथित जिम्बल नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है। यदि जिम्बल को करंट की दिशा में मानसिक रूप से घुमाया जाता है, तो उसके हैंडल के घूमने की दिशा क्षेत्र की चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा के साथ मिल जाएगी। इस नियम को लागू करके आप तार में धारा की दिशा का पता लगा सकते हैं यदि आपको उस धारा द्वारा निर्मित क्षेत्र की क्षेत्र रेखाओं की दिशा ज्ञात हो।

चुंबकीय सुई प्रयोग पर वापस लौटते हुए, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि यह हमेशा अपने उत्तरी छोर के साथ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा में स्थित हो।

इस प्रकार, एक सीधे तार के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है जिससे विद्युत प्रवाह गुजरता है। इसमें संकेंद्रित वृत्तों का आकार होता है और इसे वृत्ताकार चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है।

तलुए आदि। सोलनॉइड चुंबकीय क्षेत्र

किसी भी तार के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, चाहे उसका आकार कुछ भी हो, बशर्ते तार के माध्यम से विद्युत प्रवाह बहता हो।

वी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग हम निपटते हैं विभिन्न प्रकार के कुंडलकई मोड़ों से मिलकर।ब्याज की तार के चुंबकीय क्षेत्र की जांच करने के लिए, आइए पहले विचार करें कि एक मोड़ के चुंबकीय क्षेत्र का क्या आकार है।

कार्डबोर्ड के एक टुकड़े के माध्यम से चलने वाले मोटे तार के तार की कल्पना करें और एक शक्ति स्रोत से जुड़ा हो। जब एक विद्युत प्रवाह कॉइल से गुजरता है, तो कॉइल के प्रत्येक अलग-अलग हिस्से के चारों ओर एक गोलाकार चुंबकीय क्षेत्र बनता है। "जिंबल" नियम के अनुसार, यह निर्धारित करना आसान है कि लूप के अंदर चुंबकीय क्षेत्र की रेखाएं एक ही दिशा में हैं (लूप में करंट की दिशा के आधार पर हमारी ओर या हमसे दूर) और वे एक तरफ से बाहर निकलती हैं लूप का और दूसरी तरफ से प्रवेश करें ऐसे कॉइल की एक श्रृंखला, एक सर्पिल के रूप में, एक तथाकथित सोलनॉइड (कॉइल) है।

जब विद्युत धारा प्रवाहित होती है तो परिनालिका के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है। यह प्रत्येक मोड़ के चुंबकीय क्षेत्र को जोड़ने के परिणामस्वरूप प्राप्त होता है और आकार में एक आयताकार चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र जैसा दिखता है। परिनालिका की चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ, जैसा कि एक सरलरेखीय चुंबक के साथ होता है, परिनालिका के एक सिरे को छोड़ती हैं और दूसरे सिरे पर लौट आती हैं। सोलेनोइड के अंदर उनकी एक ही दिशा होती है। इस प्रकार, परिनालिका के सिरे ध्रुवित होते हैं। जिस सिरे से बिजली की लाइनें निकलती हैं, वह सोलनॉइड का उत्तरी ध्रुव है, और जिस छोर से बिजली की लाइनें प्रवेश करती हैं, वह उसका दक्षिणी ध्रुव है।

सोलनॉइड ध्रुवों को दाहिने हाथ के नियम द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए आपको इसके घुमावों में धारा की दिशा जानने की आवश्यकता है। यदि आप अपने दाहिने हाथ को सोलेनोइड पर रखते हैं, तो हथेली नीचे करें, ताकि उंगलियों से करंट प्रवाहित हो, तो मुड़ा हुआ अंगूठा सोलेनोइड के उत्तरी ध्रुव की ओर इशारा करेगा... इस नियम से यह पता चलता है कि सोलनॉइड की ध्रुवता निर्भर करती है इसमें करंट की दिशा में।परिनालिका के ध्रुवों में से किसी एक पर चुंबकीय सुई लाकर और फिर परिनालिका में धारा की दिशा बदलकर व्यवहार में इसकी जांच करना आसान है। तीर तुरंत 180 ° घूमेगा, अर्थात यह दिखाएगा कि परिनालिका के ध्रुव बदल गए हैं।

परिनालिका में फेफड़ों, दूषित वस्तुओं को खींचने की क्षमता होती है। यदि परिनालिका के भीतर स्टील की छड़ रख दी जाए तो कुछ समय पश्चात् परिनालिका के चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में छड़ चुम्बकित हो जाएगी। इस विधि का उपयोग उत्पादन में किया जाता है स्थायी मैग्नेट.

विद्युत चुम्बकों

विद्युत एक कॉइल (सोलनॉइड) है जिसके अंदर लोहे की कोर लगी होती है। विद्युत चुम्बकों के आकार और आकार अलग-अलग होते हैं, लेकिन उन सभी की सामान्य संरचना समान होती है।

इलेक्ट्रोमैग्नेट का कॉइल एक फ्रेम होता है जो अक्सर प्रेसबोर्ड या फाइबर से बना होता है और इलेक्ट्रोमैग्नेट के उद्देश्य के आधार पर इसके अलग-अलग आकार होते हैं। एक तांबे-अछूता तार फ्रेम पर कई परतों में लपेटा जाता है - विद्युत चुंबक का तार। इसमें घुमावों की संख्या भिन्न होती है और यह विद्युत चुम्बक के उद्देश्य के आधार पर विभिन्न व्यासों के तार से बना होता है।

कॉइल इन्सुलेशन को यांत्रिक क्षति से बचाने के लिए, कॉइल को कागज या अन्य इन्सुलेट सामग्री की एक या अधिक परतों के साथ कवर किया जाता है। घुमावदार की शुरुआत और अंत बाहर लाया जाता है और फ्रेम पर तय किए गए आउटपुट टर्मिनलों या सिरों पर कान वाले लचीले तारों से जुड़ा होता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेट का तार सिलिकॉन, निकल इत्यादि के साथ मुलायम, एनीलेल्ड लोहे या लोहे के मिश्र धातु से बने कोर पर चढ़ाया जाता है। इस आयरन में सबसे कम अवशेष होता है चुंबकत्व... कोर अक्सर पतली चादरों से बने होते हैं, जो एक दूसरे से अछूते रहते हैं।इलेक्ट्रोमैग्नेट के उद्देश्य के आधार पर कोर के आकार अलग-अलग हो सकते हैं।

यदि किसी विद्युत चुम्बक की कुण्डली से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो कुण्डली के चारों ओर एक चुम्बकीय क्षेत्र बन जाता है, जो क्रोड को चुम्बकित कर देता है। चूंकि कोर नरम लोहे से बना है, यह तुरंत चुम्बकित हो जाएगा। यदि आप करंट को बंद कर देते हैं, तो कोर के चुंबकीय गुण भी जल्दी से गायब हो जाएंगे और यह चुंबक नहीं रहेगा। विद्युत चुम्बक के ध्रुव, परिनालिका की तरह, दाएँ हाथ के नियम से निर्धारित होते हैं। यदि विद्युत चुम्बक की कुण्डली में और gmEat वर्तमान दिशा, तो विद्युत चुम्बक की ध्रुवता तदनुसार बदल जाएगी।

विद्युत चुम्बक की क्रिया स्थायी चुम्बक के समान होती है। हालाँकि, दोनों के बीच एक बड़ा अंतर है। एक स्थायी चुंबक हमेशा चुंबकीय होता है, और एक विद्युत चुंबक - केवल तभी जब विद्युत प्रवाह उसके तार से गुजरता है।

इसके अलावा, स्थायी चुंबक का आकर्षण बल अपरिवर्तित होता है, क्योंकि स्थायी चुंबक का चुंबकीय प्रवाह अपरिवर्तित होता है। एक विद्युत चुम्बक का आकर्षण बल स्थिर नहीं होता है। एक ही विद्युत चुम्बक का गुरुत्व भिन्न हो सकता है। किसी भी चुंबक का आकर्षण बल उसके चुंबकीय प्रवाह के परिमाण पर निर्भर करता है।

सिल्ट इलेक्ट्रोमैग्नेट का आकर्षण, और इसलिए इसका चुंबकीय प्रवाह, इस इलेक्ट्रोमैग्नेट के कॉइल से गुजरने वाले करंट के परिमाण पर निर्भर करता है। जितना अधिक करंट, इलेक्ट्रोमैग्नेट का आकर्षण बल उतना ही अधिक और, इसके विपरीत, इलेक्ट्रोमैग्नेट के कॉइल में करंट जितना छोटा होता है, उतना ही कम बल चुंबकीय निकायों को अपनी ओर आकर्षित करता है।

लेकिन विभिन्न डिजाइन और आकार के विद्युत चुम्बकों के लिए, उनके आकर्षण की शक्ति न केवल कॉइल में करंट के परिमाण पर निर्भर करती है।यदि, उदाहरण के लिए, हम एक ही उपकरण और आकार के दो विद्युत चुम्बक लेते हैं, लेकिन एक छोटी संख्या में कॉइल के साथ, और दूसरा बहुत बड़ी संख्या के साथ, तो यह देखना आसान है कि एक ही वर्तमान में आकर्षण का बल उत्तरार्द्ध बहुत अधिक होगा। वास्तव में, कॉइल की संख्या जितनी अधिक होगी, किसी दिए गए करंट में, उस कॉइल के चारों ओर बना चुंबकीय क्षेत्र उतना ही अधिक होगा, क्योंकि इसमें प्रत्येक मोड़ के चुंबकीय क्षेत्र होते हैं। इसका मतलब यह है कि विद्युत चुम्बक का चुंबकीय प्रवाह और, तदनुसार, इसके आकर्षण का बल जितना अधिक होगा, कुंडल के घुमावों की संख्या उतनी ही अधिक होगी।

एक और कारण है जो एक विद्युत चुंबक के चुंबकीय प्रवाह के परिमाण को प्रभावित करता है। यह इसके मैग्नेटिक सर्किट की खूबी है। एक चुंबकीय सर्किट वह पथ है जिसके साथ चुंबकीय प्रवाह बंद हो जाता है। चुंबकीय सर्किट में एक निश्चित चुंबकीय प्रतिरोध होता है... चुंबकीय प्रतिरोध उस माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता पर निर्भर करता है जिसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह गुजरता है। इस माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता जितनी अधिक होगी, इसका चुंबकीय प्रतिरोध उतना ही कम होगा।

चूँकि फेरोमैग्नेटिक बॉडीज (लोहा, स्टील) की चुंबकीय पारगम्यता हवा की चुंबकीय पारगम्यता से कई गुना अधिक होती है, इसलिए इलेक्ट्रोमैग्नेट बनाना अधिक लाभदायक होता है ताकि उनके चुंबकीय सर्किट में वायु खंड न हों। करंट की ताकत और इलेक्ट्रोमैग्नेट के कॉइल के घुमावों की संख्या के उत्पाद को कहा जाता है मैग्नेटोमोटिव बल... मैग्नेटोमोटिव बल को एम्पीयर-टर्न की संख्या से मापा जाता है।

उदाहरण के लिए, 1200 फेरों वाले विद्युत चुम्बक की कुंडली में 50 mA की धारा प्रवाहित होती है। ऐसे इलेक्ट्रोमैग्नेट का मैग्नेटोमोटिव बल 0.05 एनएस 1200 = 60 एम्पीयर के बराबर होता है।

मैग्नेटोमोटिव बल की क्रिया विद्युत परिपथ में इलेक्ट्रोमोटिव बल की क्रिया के समान होती है। जिस तरह ईएमएफ विद्युत प्रवाह का कारण है, उसी तरह मैग्नेटोमोटिव बल एक इलेक्ट्रोमैग्नेट में चुंबकीय प्रवाह बनाता है। जिस प्रकार एक विद्युत परिपथ में, जैसे-जैसे EMF बढ़ता है, धारा का मान बढ़ता है, उसी प्रकार एक चुंबकीय परिपथ में, जैसे-जैसे चुंबकत्व बल बढ़ता है, चुंबकीय प्रवाह बढ़ता है।

विद्युत सर्किट प्रतिरोध की क्रिया के समान चुंबकीय प्रतिरोध क्रिया। जिस प्रकार किसी विद्युत परिपथ का प्रतिरोध बढ़ने पर धारा घट जाती है, उसी प्रकार किसी चुंबकीय परिपथ में चुंबकीय प्रतिरोध में वृद्धि से चुंबकीय प्रवाह में कमी आ जाती है।

मैग्नेटोमोटिव बल पर एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के चुंबकीय प्रवाह की निर्भरता और इसके चुंबकीय प्रतिरोध को ओम के नियम के सूत्र के समान सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: मैग्नेटोमोटिव बल = (चुंबकीय प्रवाह / अनिच्छा)

चुंबकीय प्रवाह अनिच्छा से विभाजित मैग्नेटोमोटिव बल के बराबर है।

कुंडली के घुमावों की संख्या और प्रत्येक विद्युत चुम्बक के लिए चुंबकीय प्रतिरोध एक स्थिर मान है। इसलिए, किसी दिए गए इलेक्ट्रोमैग्नेट का चुंबकीय प्रवाह केवल कॉइल के माध्यम से प्रवाहित धारा में परिवर्तन के साथ बदलता है। चूँकि किसी विद्युत चुम्बक का आकर्षण बल उसके चुंबकीय प्रवाह द्वारा निर्धारित होता है, किसी विद्युत चुम्बक के आकर्षण बल को बढ़ाने (या घटाने) के लिए, उसके अनुसार उसकी कुंडली में धारा को बढ़ाना (या घटाना) आवश्यक है।

ध्रुवीकृत विद्युत चुंबक

एक ध्रुवीकृत इलेक्ट्रोमैग्नेट एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए एक स्थायी चुंबक का युग्मन है। इसे इस प्रकार व्यवस्थित किया जाता है।नर्म लोहे के खंभों के तथाकथित विस्तार स्थायी चुंबक के ध्रुवों से जुड़े होते हैं।प्रत्येक ध्रुव एक विद्युत चुम्बकीय कोर के रूप में कार्य करता है। एक तार के साथ एक कुंडल उस पर रखा जाता है। दोनों कुंडल श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।

चूँकि पोल एक्सटेंशन सीधे एक स्थायी चुंबक के ध्रुवों से जुड़े होते हैं, कॉइल में करंट की अनुपस्थिति में भी उनके पास चुंबकीय गुण होते हैं; उसी समय, उनका आकर्षण बल अपरिवर्तित रहता है और एक स्थायी चुंबक के चुंबकीय प्रवाह द्वारा निर्धारित होता है।

एक ध्रुवीकृत विद्युत चुम्बक की क्रिया यह होती है कि जैसे ही उसकी कुण्डलियों से धारा प्रवाहित होती है, उसके ध्रुवों का आकर्षण बल कुण्डलियों में धारा के परिमाण और दिशा के आधार पर बढ़ता या घटता है। ध्रुवीकृत विद्युत चुम्बक का यह गुण क्रिया पर आधारित है विद्युत चुम्बकीय ध्रुवीकृत रिले और अन्य विद्युत उपकरण।

धारावाही चालक पर चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया

यदि एक तार को एक चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है ताकि यह क्षेत्र की रेखाओं के लंबवत हो, और एक विद्युत प्रवाह उस तार से होकर गुजरता है, तो तार गति करना शुरू कर देगा और चुंबकीय क्षेत्र द्वारा धकेल दिया जाएगा।

विद्युत प्रवाह के साथ चुंबकीय क्षेत्र की बातचीत के परिणामस्वरूप, कंडक्टर चलना शुरू हो जाता है, अर्थात विद्युत ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

जिस बल के साथ चुंबकीय क्षेत्र द्वारा तार को पीछे धकेला जाता है, वह चुंबक के चुंबकीय प्रवाह के परिमाण, तार में धारा, और तार के उस हिस्से की लंबाई पर निर्भर करता है जिससे बल रेखाएँ गुजरती हैं। इस बल की कार्रवाई की दिशा, यानी कंडक्टर की गति की दिशा, कंडक्टर में करंट की दिशा पर निर्भर करती है और बाएं हाथ के नियम से निर्धारित होती है।

यदि आप अपने बाएं हाथ की हथेली को पकड़ते हैं ताकि चुंबकीय क्षेत्र की रेखाएं उसमें प्रवेश करें, और फैली हुई चार उंगलियां कंडक्टर में करंट की दिशा में मुड़ें, तो मुड़ा हुआ अंगूठा कंडक्टर की गति की दिशा को इंगित करेगा ... इस नियम को लागू करने में, आपको याद रखना चाहिए कि क्षेत्र रेखाएँ चुम्बक के उत्तरी ध्रुव से फैलती हैं।