फेरोमैग्नेटिक मैटेरियल्स के गुण और प्रौद्योगिकी में उनका अनुप्रयोग

एक तार के चारों ओर एक विद्युत प्रवाह होता है, यहां तक ​​​​कि एक निर्वात में भी चुंबकीय क्षेत्र… और यदि किसी पदार्थ को इस क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र बदल जाएगा, क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र में कोई भी पदार्थ चुम्बकित होता है, अर्थात यह अधिक या कम चुंबकीय क्षण प्राप्त करता है, जिसे प्राथमिक चुंबकीय क्षणों के योग के रूप में परिभाषित किया जाता है भाग जो उस पदार्थ को बनाते हैं।

घटना का सार इस तथ्य में निहित है कि कई पदार्थों के अणुओं के अपने चुंबकीय क्षण होते हैं, क्योंकि आवेश अणुओं के अंदर चलते हैं, जो प्राथमिक वृत्ताकार धाराएँ बनाते हैं और इसलिए चुंबकीय क्षेत्र के साथ होते हैं। यदि पदार्थ पर कोई बाहरी चुंबकीय क्षेत्र लागू नहीं होता है, तो इसके अणुओं के चुंबकीय क्षण अंतरिक्ष में यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं, और ऐसे नमूने का कुल चुंबकीय क्षेत्र (साथ ही अणुओं का कुल चुंबकीय क्षण) शून्य होगा।

यदि नमूना एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो इसके अणुओं के प्राथमिक चुंबकीय क्षणों का उन्मुखीकरण बाहरी क्षेत्र के प्रभाव में एक अधिमान्य दिशा प्राप्त करेगा। नतीजतन, पदार्थ का कुल चुंबकीय क्षण अब शून्य नहीं होगा, क्योंकि नई परिस्थितियों में अलग-अलग अणुओं के चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे को क्षतिपूर्ति नहीं करते हैं। इस प्रकार, पदार्थ एक चुंबकीय क्षेत्र बी विकसित करता है।

यदि किसी पदार्थ के अणुओं में शुरू में चुंबकीय क्षण नहीं होते हैं (ऐसे पदार्थ होते हैं), तो जब इस तरह के नमूने को चुंबकीय क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो उसमें वृत्ताकार धाराएँ प्रेरित होती हैं, अर्थात अणु चुंबकीय क्षण प्राप्त करते हैं, जो फिर से, नतीजतन, कुल चुंबकीय क्षेत्र बी की उपस्थिति की ओर जाता है।

अधिकांश ज्ञात पदार्थ एक चुंबकीय क्षेत्र में कमजोर रूप से चुम्बकित होते हैं, लेकिन ऐसे पदार्थ भी होते हैं जो मजबूत चुंबकीय गुणों द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं, उन्हें कहा जाता है फेरोमैग्नेट्स… फेरोमैग्नेट्स के उदाहरण: लोहा, कोबाल्ट, निकल और उनके मिश्र धातु।

फेरोमैग्नेट्स में ठोस पदार्थ शामिल होते हैं जो कम तापमान पर एक सहज (सहज) चुंबकत्व होते हैं जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र, यांत्रिक विरूपण या बदलते तापमान के प्रभाव में महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होते हैं। स्टील और लोहा, निकल और कोबाल्ट और मिश्र धातु इसी तरह व्यवहार करते हैं। इनकी चुंबकीय पारगम्यता निर्वात की तुलना में हजारों गुना अधिक होती है।

इस कारण से, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, चुंबकीय प्रवाह को संचालित करने और ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए पारंपरिक रूप से इसका उपयोग किया जाता है फेरोमैग्नेटिक सामग्री से बने चुंबकीय कोर.

ऐसे पदार्थों में, चुंबकीय गुण चुंबकत्व के प्रारंभिक वाहकों के चुंबकीय गुणों पर निर्भर करते हैं - इलेक्ट्रॉन परमाणुओं के अंदर घूम रहे हैं… बेशक, उनके नाभिक के चारों ओर परमाणुओं में कक्षाओं में घूमने वाले इलेक्ट्रॉन वृत्ताकार धाराएँ (चुंबकीय द्विध्रुव) बनाते हैं। लेकिन इस मामले में, इलेक्ट्रॉन भी अपनी कुल्हाड़ियों के चारों ओर घूमते हैं, स्पिन चुंबकीय क्षण बनाते हैं, जो केवल फेरोमैग्नेट्स के चुंबकीयकरण में मुख्य भूमिका निभाते हैं।

फेरोमैग्नेटिक गुण तभी प्रकट होते हैं जब पदार्थ क्रिस्टलीय अवस्था में होता है। इसके अलावा, ये गुण अत्यधिक तापमान पर निर्भर हैं, क्योंकि थर्मल गति प्राथमिक चुंबकीय क्षणों के स्थिर अभिविन्यास को रोकती है। तो, प्रत्येक फेरोमैग्नेट के लिए, एक विशिष्ट तापमान (क्यूरी बिंदु) निर्धारित किया जाता है, जिस पर चुंबकत्व संरचना नष्ट हो जाती है और पदार्थ पैरामैग्नेट बन जाता है। उदाहरण के लिए, लोहे के लिए यह 900 ° C है।

कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों में भी, फेरोमैग्नेट को संतृप्ति के लिए चुम्बकित किया जा सकता है। इसके अलावा, उनकी चुंबकीय पारगम्यता लागू बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण पर निर्भर करती है।

चुंबकीयकरण प्रक्रिया की शुरुआत में चुंबकीय प्रेरण बी फेरोमैग्नेटिक में मजबूत हो जाता है, जिसका अर्थ है चुम्बकीय भेद्यता यह बहुत अच्छा है। लेकिन जब संतृप्ति होती है, तो बाहरी क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण में और वृद्धि से फेरोमैग्नेट के चुंबकीय क्षेत्र में वृद्धि नहीं होती है, और इसलिए नमूने की चुंबकीय पारगम्यता कम हो जाती है, अब यह 1 हो जाती है।

फेरोमैग्नेट्स की एक महत्वपूर्ण संपत्ति है शेष... मान लीजिए कि एक फेरोमैग्नेटिक रॉड को कॉइल में रखा जाता है और कॉइल में करंट बढ़ाकर इसे संतृप्ति में लाया जाता है। फिर कॉइल में करंट को बंद कर दिया गया, यानी कॉइल का चुंबकीय क्षेत्र हटा दिया गया।

यह नोटिस करना संभव होगा कि रॉड उस स्थिति में विमुद्रीकृत नहीं है जिसमें वह शुरुआत में थी, इसका चुंबकीय क्षेत्र अधिक होगा, अर्थात एक अवशिष्ट प्रेरण होगा। रॉड को इस तरह घुमाया गया एक स्थायी चुंबक के लिए.

इस तरह की छड़ को पीछे हटाने के लिए, इसके विपरीत दिशा में एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र और अवशिष्ट प्रेरण के बराबर एक प्रेरण के साथ इसे लागू करना आवश्यक होगा। चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के मापांक का मूल्य जिसे एक चुंबकीय फेरोमैग्नेट (स्थायी चुंबक) पर लागू किया जाना चाहिए ताकि इसे डीमैग्नेटाइज किया जा सके ज़बरदस्ती बल.

घटना जब एक फेरोमैग्नेट के चुंबकीयकरण के दौरान इसमें प्रेरण लागू चुंबकीय क्षेत्र के शामिल होने से पिछड़ जाता है, कहलाता है चुंबकीय हिस्टैरिसीस (देखना - हिस्टैरिसीस क्या है).

विभिन्न फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों के लिए मैग्नेटाइजेशन कर्व्स (हिस्टैरिसीस लूप्स) एक दूसरे से भिन्न होते हैं।

कुछ सामग्रियों में व्यापक हिस्टैरिसीस लूप होते हैं - ये उच्च अवशिष्ट चुंबकीयकरण वाली सामग्री हैं, इन्हें चुंबकीय रूप से कठोर सामग्री कहा जाता है। स्थायी चुंबक के निर्माण में कठोर चुंबकीय सामग्री का उपयोग किया जाता है।

इसके विपरीत, नरम चुंबकीय सामग्री में एक संकीर्ण हिस्टैरिसीस लूप, कम अवशिष्ट चुंबकीयकरण होता है, और कमजोर क्षेत्रों में आसानी से चुम्बकित होता है। ये नरम चुंबकीय सामग्री हैं जिनका उपयोग ट्रांसफार्मर, मोटर स्टेटर आदि के चुंबकीय कोर के रूप में किया जाता है।

फेरोमैग्नेट्स आज तकनीक में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। शीतल चुंबकीय सामग्री (फेराइट्स, इलेक्ट्रिकल स्टील) का उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर्स और जनरेटर में, ट्रांसफार्मर और चोक में, साथ ही रेडियो इंजीनियरिंग में किया जाता है। फेराइट्स के बने होते हैं प्रारंभ करनेवाला कोर.

स्थायी चुम्बक बनाने के लिए कठोर चुंबकीय सामग्री (बेरियम, कोबाल्ट, स्ट्रोंटियम, नियोडिमियम-लौह-बोरॉन के फेराइट्स) का उपयोग किया जाता है। विद्युत और ध्वनिक उपकरणों में, मोटर्स और जनरेटर में, चुंबकीय कम्पास आदि में स्थायी चुम्बकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।