बलाच्या चुंबकीय रेषा आहेत. चुंबकीय क्षेत्र रेषा काय आहेत

आम्हाला पॉवर लाईन्सबद्दल काय माहिती आहे? चुंबकीय क्षेत्र, स्थायी चुंबक किंवा वर्तमान-वाहक कंडक्टर जवळच्या स्थानिक जागेत, एक चुंबकीय क्षेत्र आहे जे बलाच्या रेषांच्या रूपात किंवा अधिक परिचित संयोजनात - चुंबकीय बल रेषांच्या रूपात प्रकट होते?

खूप आहे सोयीस्कर मार्गलोह फायलिंग वापरून चुंबकीय क्षेत्र रेषांचे स्पष्ट चित्र मिळवा. हे करण्यासाठी, तुम्हाला कागदाच्या किंवा पुठ्ठ्यावर काही लोखंडी फाईल शिंपडाव्या लागतील आणि खालून चुंबकाचा एक खांब आणावा लागेल. भूसा चुंबकीकृत केला जातो आणि चुंबकीय क्षेत्र रेषांसह सूक्ष्म चुंबकांच्या साखळ्यांच्या रूपात व्यवस्थित केला जातो. शास्त्रीय भौतिकशास्त्रात, चुंबकीय क्षेत्र रेषा चुंबकीय क्षेत्र रेषा म्हणून परिभाषित केल्या जातात, ज्या स्पर्शिका प्रत्येक बिंदूवर त्या त्या बिंदूच्या क्षेत्राची दिशा दर्शवतात.

चुंबकीय क्षेत्र रेषांच्या वेगवेगळ्या स्थानांसह अनेक आकृत्यांचे उदाहरण वापरून, आपण विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टर आणि कायम चुंबकांच्या आसपासच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या स्वरूपाचा विचार करू या.

आकृती 1 विद्युतप्रवाहासह वर्तुळाकार कॉइलच्या चुंबकीय बल रेषांचे दृश्य दाखवते आणि आकृती 2 विद्युत् प्रवाह असलेल्या सरळ ताराभोवती चुंबकीय बल रेषांचे चित्र दाखवते. अंजीर 2 मध्ये, भुसाऐवजी लहान चुंबकीय बाण वापरले आहेत. ही आकृती दर्शवते की जेव्हा विद्युत् प्रवाहाची दिशा बदलते तेव्हा चुंबकीय क्षेत्र रेषांची दिशा देखील कशी बदलते. विद्युत् प्रवाहाची दिशा आणि चुंबकीय बल रेषांची दिशा यांच्यातील संबंध सामान्यत: "जिमलेट नियम" वापरून निर्धारित केला जातो, ज्याच्या हँडलचे रोटेशन चुंबकीय बल रेषांची दिशा दर्शवेल जर गिमलेटमध्ये स्क्रू केले असेल तर प्रवाहाची दिशा.

आकृती 3 पट्टी चुंबकाच्या चुंबकीय बल रेषांचे चित्र दाखवते आणि आकृती 4 विद्युत प्रवाहासह लांब सोलनॉइडच्या चुंबकीय बल रेषांचे चित्र दाखवते. दोन्ही आकृत्यांमधील चुंबकीय क्षेत्र रेषांच्या बाह्य स्थानातील समानता लक्षणीय आहे (चित्र 3 आणि अंजीर 4). स्ट्रीप मॅग्नेट प्रमाणेच सोलनॉइडच्या एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत विद्युत् प्रवाह असलेल्या बलाच्या रेषा. चुंबकीय शक्तीच्या रेषांचा आकार सोलेनॉइडच्या बाहेर विद्युत प्रवाह असलेल्या पट्टीच्या चुंबकाच्या रेषांच्या आकारासारखा असतो. करंट वाहून नेणाऱ्या सोलनॉइडमध्ये उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव आणि तटस्थ क्षेत्र देखील असते. दोन वर्तमान-वाहक सोलेनोइड्स, किंवा एक सोलेनोइड आणि एक चुंबक, दोन चुंबकांप्रमाणे परस्परसंवाद करतात.

कायम चुंबकांच्या चुंबकीय क्षेत्रांची चित्रे, सरळ विद्युत प्रवाह वाहून नेणारे कंडक्टर किंवा लोखंडी फाइलिंग वापरून विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कॉइलची चित्रे पाहून तुम्ही काय पाहू शकता? मुख्य वैशिष्ट्यचुंबकीय शक्ती रेषा, भूसाच्या व्यवस्थेच्या चित्रांद्वारे दर्शविल्याप्रमाणे, त्यांची बंदिस्तता आहे. चुंबकीय बल रेषांचे आणखी एक वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांची दिशा. चुंबकीय क्षेत्राच्या कोणत्याही बिंदूवर ठेवलेली एक लहान चुंबकीय सुई तिच्या उत्तर ध्रुवासह चुंबकीय क्षेत्र रेषांची दिशा दर्शवेल. निश्चिततेसाठी, चुंबकीय क्षेत्र रेषा पट्टी चुंबकाच्या उत्तर चुंबकीय ध्रुवापासून निघतात आणि त्याच्या दक्षिण ध्रुवात प्रवेश करतात असे गृहीत धरण्यास आम्ही सहमत झालो. चुंबक किंवा विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरजवळील स्थानिक चुंबकीय जागा हे सतत लवचिक माध्यम आहे. या माध्यमाच्या लवचिकतेची पुष्टी असंख्य प्रयोगांद्वारे केली जाते, उदाहरणार्थ, कायम चुंबकाच्या ध्रुवांच्या प्रतिकर्षणाने.

याआधीही, मी असे गृहित धरले होते की चुंबक किंवा विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरच्या आसपासचे चुंबकीय क्षेत्र हे चुंबकीय गुणधर्म असलेले एक सतत लवचिक माध्यम आहे, ज्यामध्ये हस्तक्षेप लहरी तयार होतात. यातील काही लाटा बंद आहेत. या अखंड लवचिक माध्यमातच चुंबकीय क्षेत्र रेषांचा हस्तक्षेप नमुना तयार होतो, जो लोखंडी फायलिंग्स वापरून प्रकट होतो. पदार्थाच्या मायक्रोस्ट्रक्चरमधील स्त्रोतांकडून रेडिएशनद्वारे सतत माध्यम तयार केले जाते.

आपण भौतिकशास्त्राच्या पाठ्यपुस्तकातील लहरी हस्तक्षेपावरील प्रयोग आठवू या, ज्यामध्ये दोन बिंदू असलेली दोलायमान प्लेट पाण्यावर आदळते. या प्रयोगातून असे दिसून आले आहे की दोन लहरी वेगवेगळ्या कोनातून परस्पर छेदन झाल्यामुळे त्यांच्या पुढील हालचालीवर कोणताही परिणाम होत नाही. दुसऱ्या शब्दांत, लाटा त्या प्रत्येकाच्या प्रसारावर अधिक परिणाम न करता एकमेकांमधून जातात. प्रकाश (विद्युत चुंबकीय) लहरींसाठी समान नमुना सत्य आहे.

अंतराळाच्या त्या भागात काय होते ज्यामध्ये दोन लाटा एकमेकांना छेदतात (चित्र 5) - एकाला दुसऱ्याच्या वर चढवा? दोन लहरींच्या मार्गावर असलेल्या माध्यमाचा प्रत्येक कण एकाच वेळी या लहरींच्या दोलनांमध्ये भाग घेतो, म्हणजे. त्याची गती दोन लहरींच्या दोलनांची बेरीज आहे. हे दोलन दोन किंवा दोनच्या वरच्या स्थितीच्या परिणामी हस्तक्षेप लहरींचे त्यांच्या कमाल आणि मिनिमासह चित्र दर्शवतात. अधिकलाटा, म्हणजे या लाटा ज्या माध्यमातून जातात त्या माध्यमातील प्रत्येक बिंदूवर त्यांच्या दोलनांची भर. प्रयोगांनी असे सिद्ध केले आहे की हस्तक्षेपाची घटना प्रसारमाध्यमांमध्ये आणि प्रसारित होणाऱ्या लहरींमध्ये दिसून येते. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा, म्हणजे, हस्तक्षेप हा केवळ लहरींचा गुणधर्म आहे आणि तो माध्यमाच्या गुणधर्मांवर किंवा त्याच्या उपस्थितीवर अवलंबून नाही. हे लक्षात ठेवले पाहिजे की लहरी हस्तक्षेप होतो जर दोलन सुसंगत (सुसंगत) असतील, म्हणजे. दोलनांमध्ये वेळेनुसार स्थिर फेज फरक आणि समान वारंवारता असणे आवश्यक आहे.

आमच्या बाबतीत लोखंडी फायलिंग्ज चुंबकीय शक्ती रेषासह ओळी आहेत सर्वात मोठी संख्याहस्तक्षेप लहरींच्या मॅक्सिमावर स्थित भूसा आणि हस्तक्षेप लहरींच्या मॅक्सिमा (मिनिमा) दरम्यान कमी भूसा असलेल्या रेषा.

वरील गृहीतकाच्या आधारे खालील निष्कर्ष काढता येतात.

1. चुंबकीय क्षेत्र हे एक माध्यम आहे जे जवळ बनते कायम चुंबककिंवा चुंबकाच्या मायक्रोस्ट्रक्चरमधील स्त्रोतांच्या रेडिएशनच्या परिणामी विद्युत प्रवाह असलेले कंडक्टर किंवा वैयक्तिक सूक्ष्म चुंबकीय लहरींचे कंडक्टर.

2. या सूक्ष्म चुंबकीय लहरी चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रत्येक बिंदूवर परस्पर संवाद साधतात, चुंबकीय क्षेत्र रेषांच्या रूपात एक हस्तक्षेप नमुना तयार करतात.

3. सूक्ष्म चुंबकीय लहरी म्हणजे सूक्ष्म ध्रुवांसह बंद सूक्ष्म ऊर्जा भोवरे आहेत जे एकमेकांना आकर्षित करू शकतात, लवचिक बंद रेषा तयार करतात.

4. पदार्थाच्या मायक्रोस्ट्रक्चरमधील सूक्ष्म स्रोत, चुंबकीय क्षेत्राचा हस्तक्षेप पॅटर्न तयार करणाऱ्या सूक्ष्म चुंबकीय लहरी उत्सर्जित करतात, त्यांची दोलन वारंवारता समान असते आणि त्यांच्या रेडिएशनमध्ये कालांतराने स्थिर फेज फरक असतो.

शरीराच्या चुंबकीकरणाची प्रक्रिया कशी होते, ज्यामुळे त्यांच्याभोवती चुंबकीय क्षेत्र तयार होते, म्हणजे. चुंबक आणि विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरच्या मायक्रोस्ट्रक्चरमध्ये कोणत्या प्रक्रिया घडतात? या आणि इतर प्रश्नांची उत्तरे देण्यासाठी, अणूच्या संरचनेची काही वैशिष्ट्ये लक्षात ठेवणे आवश्यक आहे.

एक चुंबकीय क्षेत्र. फ्लूज कंट्रोलची मूलभूत तत्त्वे

आपण पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात राहतो. चुंबकीय क्षेत्राचे प्रकटीकरण म्हणजे चुंबकीय होकायंत्राची सुई सतत उत्तरेकडे निर्देशित करते. चुंबकीय होकायंत्राची सुई कायम चुंबकाच्या ध्रुवांमध्ये ठेवून समान परिणाम मिळवता येतो (आकृती 34).

आकृती 34 - चुंबकाच्या खांबाजवळ चुंबकीय सुईचे अभिमुखता

सामान्यतः चुंबकाचा एक ध्रुव (दक्षिण) अक्षराद्वारे नियुक्त केला जातो एस, इतर - (उत्तर) - पत्र एन. आकृती 34 चुंबकीय सुईची दोन स्थिती दर्शविते. प्रत्येक स्थितीत, बाण आणि चुंबकाचे विरुद्ध ध्रुव एकमेकांना आकर्षित करतात. म्हणून, कंपासच्या सुईची दिशा त्याच्या स्थानावरून हलवताच बदलली 1 स्थिती करण्यासाठी 2 . चुंबकाकडे आकर्षित होण्याचे कारण आणि बाणाचे वळण हे चुंबकीय क्षेत्र आहे. बाण वर आणि उजवीकडे वळवल्याने चुंबकीय क्षेत्राची दिशा दर्शवते विविध मुद्देजागा अपरिवर्तित राहत नाही.

आकृती 35 चुंबकाच्या ध्रुवांच्या वर असलेल्या जाड कागदाच्या शीटवर चुंबकीय पावडर टाकलेल्या प्रयोगाचा परिणाम दर्शविते. हे पाहिले जाऊ शकते की पावडरचे कण रेषा तयार करतात.

चुंबकीय क्षेत्रात प्रवेश करणारे पावडरचे कण चुंबकीय बनतात. प्रत्येक कणाला उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव असतो. जवळपास असलेले पावडरचे कण केवळ चुंबकीय क्षेत्रातच फिरत नाहीत, तर एकमेकांना चिकटून राहतात. या रेषांना सहसा चुंबकीय क्षेत्र रेषा म्हणतात.

आकृती 35 चुंबकीय ध्रुवांच्या वर असलेल्या कागदाच्या शीटवर चुंबकीय पावडरच्या कणांची मांडणी

अशा रेषेजवळ चुंबकीय सुई ठेवल्यास, सुई स्पर्शिकपणे स्थित असल्याचे लक्षात येईल. संख्येने 1 , 2 , 3 आकृती 35 संबंधित बिंदूंवर चुंबकीय सुईचे अभिमुखता दर्शविते. खांबाजवळ, चुंबकीय पावडरची घनता शीटवरील इतर बिंदूंपेक्षा जास्त असते. याचा अर्थ तेथे चुंबकीय क्षेत्राची तीव्रता कमाल आहे. अशा प्रकारे, प्रत्येक बिंदूवरील चुंबकीय क्षेत्र हे चुंबकीय क्षेत्र आणि त्याची दिशा दर्शविणाऱ्या प्रमाणाच्या मूल्याद्वारे निर्धारित केले जाते. अशा प्रमाणांना सहसा वेक्टर म्हणतात.

चुंबकाच्या ध्रुवांमध्ये स्टीलचा भाग ठेवूया (आकृती 36). भागातील पॉवर लाईन्सची दिशा बाणांनी दर्शविली आहे. चुंबकीय क्षेत्र रेषा देखील भागामध्ये दिसतील, फक्त हवेपेक्षा त्यापैकी बरेच काही असतील.

आकृती 36 साध्या-आकाराच्या भागाचे चुंबकीकरण

वस्तुस्थिती अशी आहे की स्टीलच्या भागामध्ये लोह असते, ज्यामध्ये डोमेन म्हणतात मायक्रोमॅग्नेट्स असतात. एखाद्या भागावर चुंबकीय क्षेत्र लागू केल्याने ते स्वतःला या क्षेत्राच्या दिशेने वळवण्यास सुरवात करतात आणि ते अनेक वेळा मजबूत करतात. हे पाहिले जाऊ शकते की भागातील फील्ड रेषा एकमेकांना समांतर आहेत, तर चुंबकीय क्षेत्र स्थिर आहे. चुंबकीय क्षेत्र, जे समान घनतेने काढलेल्या बलाच्या सरळ समांतर रेषांनी वैशिष्ट्यीकृत आहे, त्याला एकसमान म्हणतात.

10.2 चुंबकीय परिमाण

चुंबकीय क्षेत्र दर्शविणारी सर्वात महत्वाची भौतिक मात्रा म्हणजे चुंबकीय प्रेरण वेक्टर, जे सहसा दर्शविले जाते IN. प्रत्येक भौतिक प्रमाणासाठी त्याचे परिमाण दर्शविण्याची प्रथा आहे. तर, विद्युत् प्रवाहाचे एकक अँपिअर (ए) आहे, चुंबकीय प्रेरणाचे एकक टेस्ला (टी) आहे. चुंबकीय भागांमध्ये चुंबकीय प्रेरण सामान्यतः 0.1 ते 2.0 टेस्ला या श्रेणीमध्ये असते.

एकसमान चुंबकीय क्षेत्रात ठेवलेली चुंबकीय सुई फिरते. त्याच्या अक्षाभोवती बल फिरवण्याचा क्षण चुंबकीय प्रेरणाच्या प्रमाणात असतो. चुंबकीय प्रेरण सामग्रीच्या चुंबकीकरणाची डिग्री देखील दर्शवते. आकृती 34, 35 मध्ये दर्शविलेल्या शक्तीच्या रेषा हवा आणि सामग्री (भाग) मधील चुंबकीय प्रेरणातील बदल दर्शवितात.

चुंबकीय प्रेरण अंतराळातील प्रत्येक बिंदूवर चुंबकीय क्षेत्र निर्धारित करते. काही पृष्ठभागावरील चुंबकीय क्षेत्र वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी (उदाहरणार्थ, एखाद्या भागाच्या क्रॉस-सेक्शनल प्लेनमध्ये), दुसरे भौतिक प्रमाण, ज्याला चुंबकीय प्रवाह म्हणतात आणि दर्शविले जाते Φ.

एकसमान चुंबकीय भाग (आकृती 36) चुंबकीय प्रेरणाच्या मूल्याद्वारे दर्शवू द्या IN, भागाचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र समान आहे एस, नंतर चुंबकीय प्रवाह सूत्राद्वारे निर्धारित केला जातो:

युनिट चुंबकीय प्रवाह- वेबर (Wb).

एक उदाहरण पाहू. भागामध्ये चुंबकीय प्रेरण 0.2 टी आहे, क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र 0.01 मी 2 आहे. मग चुंबकीय प्रवाह 0.002 Wb आहे.

एकसमान चुंबकीय क्षेत्रात एक लांब दंडगोलाकार लोखंडी रॉड ठेवू. रॉडच्या सममितीचा अक्ष बलाच्या रेषांच्या दिशेशी एकरूप होऊ द्या. मग रॉड जवळजवळ सर्वत्र समान रीतीने चुंबकीकृत होईल. रॉडमधील चुंबकीय प्रेरण हवेपेक्षा खूप जास्त असेल. सामग्रीमध्ये चुंबकीय प्रेरण गुणोत्तर ब मीहवेतील चुंबकीय प्रेरण मध्ये मध्येचुंबकीय पारगम्यता म्हणतात:

μ=B m/B इं. (१०.२)

चुंबकीय पारगम्यता ही परिमाणहीन परिमाण आहे. वेगवेगळ्या ग्रेडच्या स्टीलसाठी, चुंबकीय पारगम्यता 200 ते 5,000 पर्यंत असते.

चुंबकीय प्रेरण सामग्रीच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असते, ज्यामुळे चुंबकीय प्रक्रियेची तांत्रिक गणना गुंतागुंतीची होते. म्हणून, एक सहायक प्रमाण सादर केले गेले जे सामग्रीच्या चुंबकीय गुणधर्मांवर अवलंबून नाही. त्याला चुंबकीय क्षेत्र शक्ती वेक्टर म्हणतात आणि दर्शविले जाते एच. चुंबकीय क्षेत्र शक्तीचे एकक अँपिअर/मीटर (A/m) आहे. भागांच्या गैर-विध्वंसक चुंबकीय चाचणी दरम्यान, चुंबकीय क्षेत्राची ताकद 100 ते 100,000 A/m पर्यंत बदलते.

चुंबकीय प्रेरण दरम्यान मध्ये मध्येआणि चुंबकीय क्षेत्र शक्ती एनहवेत एक साधे नाते आहे:

V मध्ये =μ 0 H, (10.3)

कुठे μ 0 = 4π 10 –7 हेन्री/मीटर - चुंबकीय स्थिरांक.

चुंबकीय क्षेत्र सामर्थ्य आणि सामग्रीमधील चुंबकीय प्रेरण एकमेकांशी नातेसंबंधाने संबंधित आहेत:

B=μμ 0 H (10.4)

चुंबकीय क्षेत्र शक्ती एन - वेक्टर. जेव्हा फ्लक्सगेट चाचणीसाठी भागाच्या पृष्ठभागावर या वेक्टरचे घटक निर्धारित करणे आवश्यक असते. हे घटक आकृती 37 वापरून निर्धारित केले जाऊ शकतात. येथे भागाची पृष्ठभाग समतल म्हणून घेतली आहे xy, अक्ष zया विमानाला लंब.

आकृती 1.4 मध्ये वेक्टरच्या शिरोबिंदूपासून एच एक लंब विमानावर टाकला जातो x,y. निर्देशांकांच्या उत्पत्तीपासून लंब आणि समतल यांच्या छेदनबिंदूकडे वेक्टर काढला जातो एच   ज्याला वेक्टरच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या ताकदीचा स्पर्शक घटक म्हणतात एच . वेक्टरच्या शिरोबिंदूपासून लंब सोडणे H अक्षावर xआणि y, आम्ही अंदाज परिभाषित करतो Hxआणि H yवेक्टर एच. प्रोजेक्शन एच प्रति अक्ष zचुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याचा सामान्य घटक म्हणतात हं . चुंबकीय चाचणी दरम्यान, चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याचे स्पर्शिक आणि सामान्य घटक बहुतेक वेळा मोजले जातात.

आकृती 37 चुंबकीय क्षेत्र शक्तीचा वेक्टर आणि भागाच्या पृष्ठभागावर त्याचे प्रक्षेपण

10.3 चुंबकीकरण वक्र आणि हिस्टेरेसिस लूप

बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यात हळूहळू वाढीसह प्रारंभी डिमॅग्नेटाइज्ड फेरोमॅग्नेटिक सामग्रीच्या चुंबकीय प्रेरणातील बदलाचा विचार करूया. हे अवलंबन प्रतिबिंबित करणारा आलेख आकृती 38 मध्ये दर्शविला आहे आणि त्याला प्रारंभिक चुंबकीकरण वक्र म्हणतात. कमकुवत चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रदेशात, या वळणाचा उतार तुलनेने लहान असतो आणि नंतर तो वाढू लागतो, कमाल मूल्यापर्यंत पोहोचतो. चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याच्या अगदी उच्च मूल्यांवर, उतार कमी होतो ज्यामुळे वाढत्या क्षेत्रासह चुंबकीय प्रेरणातील बदल नगण्य होतो - चुंबकीय संपृक्तता उद्भवते, जी परिमाण द्वारे दर्शविले जाते. बी एस. आकृती 39 चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यावर चुंबकीय पारगम्यतेचे अवलंबन दर्शवते. हे अवलंबित्व दोन मूल्यांद्वारे दर्शविले जाते: प्रारंभिक μn आणि कमाल μm चुंबकीय पारगम्यता. मजबूत चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रदेशात, वाढत्या क्षेत्रासह पारगम्यता कमी होते. बाह्य चुंबकीय क्षेत्रामध्ये आणखी वाढ झाल्याने, नमुन्याचे चुंबकीकरण व्यावहारिकदृष्ट्या अपरिवर्तित राहते आणि चुंबकीय प्रेरण केवळ बाह्य क्षेत्रामुळे वाढते. .

आकृती 38 प्रारंभिक चुंबकीकरण वक्र

आकृती 39 चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यावर पारगम्यतेचे अवलंबन

चुंबकीय प्रेरण संपृक्तता बी एसवर प्रामुख्याने अवलंबून आहे रासायनिक रचनास्ट्रक्चरल आणि इलेक्ट्रिकल दोन्ही स्टील्ससाठी सामग्री 1.6-2.1 T आहे. चुंबकीय पारगम्यता केवळ रासायनिक रचनेवर अवलंबून नाही तर थर्मल आणि यांत्रिक उपचारांवर देखील अवलंबून असते.

.

आकृती 40 मर्यादा (1) आणि आंशिक (2) हिस्टेरेसिस लूप

जबरदस्ती शक्तीच्या विशालतेच्या आधारावर, चुंबकीय पदार्थ मऊ चुंबकीय पदार्थांमध्ये विभागले जातात (H c< 5 000 А/м) и магнитотвердые (H c >५,००० A/m).

मऊ चुंबकीय पदार्थांना संपृक्तता प्राप्त करण्यासाठी तुलनेने कमी फील्डची आवश्यकता असते. कठोर चुंबकीय सामग्री चुंबकीय करणे आणि पुन्हा चुंबकीय करणे कठीण आहे.

बहुतेक स्ट्रक्चरल स्टील्स मऊ चुंबकीय पदार्थ असतात. इलेक्ट्रिकल स्टील आणि विशेष मिश्र धातुंसाठी, जबरदस्ती शक्ती 1-100 A/m आहे, स्ट्रक्चरल स्टील्ससाठी - 5,000 A/m पेक्षा जास्त नाही. स्थायी चुंबक संलग्नक कठोर चुंबकीय सामग्री वापरतात.

चुंबकीकरण रिव्हर्सल दरम्यान, सामग्री पुन्हा संतृप्त होते, परंतु प्रेरण मूल्यामध्ये भिन्न चिन्ह असते (- बी एस), नकारात्मक चुंबकीय क्षेत्र शक्तीशी संबंधित. सकारात्मक मूल्यांच्या दिशेने चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यात त्यानंतरच्या वाढीसह, प्रेरण दुसर्या वक्र बाजूने बदलेल, ज्याला लूपची चढत्या शाखा म्हणतात. दोन्ही शाखा: उतरत्या आणि चढत्या, एक बंद वक्र तयार करतात ज्याला चुंबकीय हिस्टेरेसिसची मर्यादा लूप म्हणतात. मर्यादा लूपमध्ये सममितीय आकार असतो आणि चुंबकीय प्रेरणाच्या कमाल मूल्याशी संबंधित असतो बी एस. लहान मर्यादेत चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यामध्ये सममितीय बदलासह, प्रेरण नवीन लूपसह बदलेल. हा लूप पूर्णपणे मर्यादा लूपच्या आत स्थित आहे आणि त्याला सममितीय आंशिक लूप (आकृती 40) म्हणतात.

मर्यादित चुंबकीय हिस्टेरेसिस लूपचे पॅरामीटर्स प्ले करतात महत्वाची भूमिकाफ्लक्सगेट नियंत्रणासह. येथे उच्च मूल्येसंपृक्ततेपर्यंत भागाच्या सामग्रीचे पूर्व-चुंबकीकरण करून आणि नंतर फील्ड स्त्रोत बंद करून अवशिष्ट इंडक्शन आणि जबरदस्ती शक्तीचे परीक्षण केले जाऊ शकते. दोष शोधण्यासाठी भागाचे चुंबकीकरण पुरेसे असेल.

त्याच वेळी, हिस्टेरेसिसच्या घटनेमुळे चुंबकीय स्थिती नियंत्रित करण्याची गरज निर्माण होते. डिमॅग्नेटायझेशनच्या अनुपस्थितीत, भागाची सामग्री इंडक्शनशी संबंधित स्थितीत असू शकते - बी आर .नंतर, सकारात्मक ध्रुवीयतेचे चुंबकीय क्षेत्र चालू करणे, उदाहरणार्थ, समान Hc, आम्ही भागाचे चुंबकीकरण देखील करू शकतो, जरी आम्ही त्याचे चुंबकीकरण करणे अपेक्षित आहे.

चुंबकीय पारगम्यता देखील महत्वाची आहे. आणखी μ , भाग चुंबकीय करण्यासाठी चुंबकीय क्षेत्र शक्तीचे आवश्यक मूल्य जितके कमी असेल. म्हणून तांत्रिक माहितीचुंबकीय उपकरण चाचणी ऑब्जेक्टच्या चुंबकीय मापदंडांशी सुसंगत असणे आवश्यक आहे.

10.4 दोष विखुरण्याचे चुंबकीय क्षेत्र

दोषपूर्ण भागाच्या चुंबकीय क्षेत्राची स्वतःची वैशिष्ट्ये आहेत. चला एका अरुंद स्लॉटसह चुंबकीय स्टील रिंग (भाग) घेऊ. हे अंतर भागामध्ये दोष मानले जाऊ शकते. जर तुम्ही चुंबकीय पावडरने शिंपडलेल्या कागदाच्या शीटने अंगठी झाकली, तर तुम्ही आकृती 35 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे एक चित्र पाहू शकता. कागदाची शीट अंगठीच्या बाहेर असते आणि यादरम्यान पावडरचे कण विशिष्ट रेषांवर असतात. अशा प्रकारे, चुंबकीय क्षेत्र रेषा अंशतः भागाच्या बाहेर जातात, दोषाभोवती वाहतात. चुंबकीय क्षेत्राच्या या भागाला दोषाचे गळती क्षेत्र म्हणतात.

आकृती 41 मध्ये चुंबकीय क्षेत्र रेषांना लंब स्थित असलेल्या भागामध्ये एक लांब क्रॅक आणि दोषाजवळील फील्ड रेषांचा नमुना दर्शविला आहे.

आकृती 41 पृष्ठभागाच्या क्रॅकभोवती बल रेषांचा प्रवाह

हे पाहिले जाऊ शकते की चुंबकीय क्षेत्र रेषा भागाच्या आत आणि बाहेरील क्रॅकभोवती वाहतात. चुंबकीय भटक्या क्षेत्राची निर्मिती आकृती 42 वापरून स्पष्ट केली जाऊ शकते, जे चुंबकीय भागाचा एक भाग दर्शविते. बलाच्या चुंबकीय प्रेरण रेषा क्रॉस सेक्शनच्या तीन विभागांपैकी एकाशी संबंधित आहेत: दोषाच्या वर, दोष झोनमध्ये आणि दोषाच्या खाली. चुंबकीय प्रेरण आणि क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्राचे उत्पादन चुंबकीय प्रवाह निर्धारित करते. या क्षेत्रांमधील एकूण चुंबकीय प्रवाहाचे घटक म्हणून नियुक्त केले आहेत Φ 1,..,चुंबकीय प्रवाहाचा भाग F 2, विभागाच्या वर आणि खाली प्रवाहित होईल S 2. म्हणून, विभागांमध्ये चुंबकीय प्रवाह एस १आणि S 3दोषमुक्त भागापेक्षा जास्त असेल. चुंबकीय प्रेरणाबद्दलही असेच म्हणता येईल. दुसरा महत्वाचे वैशिष्ट्यबलाच्या चुंबकीय प्रेरण रेषा म्हणजे दोषाच्या वर आणि खाली त्यांची वक्रता. परिणामी, फील्ड लाईन्सचा काही भाग भाग सोडतो, ज्यामुळे दोषाचे चुंबकीय विखुरलेले क्षेत्र तयार होते.

3 .

आकृती 42 सबसफेस दोषाचे स्कॅटरिंग फील्ड

गळती चुंबकीय क्षेत्राचे परिमाण चुंबकीय प्रवाहाने भाग सोडले जाऊ शकते, ज्याला लीकेज फ्लक्स म्हणतात. चुंबकीय प्रवाह जितका जास्त तितका गळती चुंबकीय प्रवाह जास्त Φ 2क्रॉस विभागात S 2. क्रॉस-विभागीय क्षेत्र S 2कोनाच्या कोसाइनच्या प्रमाणात  , आकृती 42 मध्ये दाखवले आहे.  = 90° वर हे क्षेत्र शून्य आहे,  वर =0° ते सर्वात महत्वाचे आहे.

अशाप्रकारे, दोष ओळखण्यासाठी, भागाच्या तपासणी झोनमधील चुंबकीय प्रेरण रेषा संशयित दोषाच्या समतलाला लंब असणे आवश्यक आहे.

सदोष भागाच्या क्रॉस सेक्शनवर चुंबकीय प्रवाहाचे वितरण अडथळा असलेल्या वाहिनीमध्ये पाण्याच्या प्रवाहाच्या वितरणासारखेच असते. पूर्णपणे बुडलेल्या अडथळ्याच्या झोनमधील लाटेची उंची जास्त असेल, अडथळ्याची शिखर पाण्याच्या पृष्ठभागाच्या जवळ असेल. त्याचप्रमाणे, एखाद्या भागामध्ये पृष्ठभागावरील दोष शोधणे सोपे आहे, त्याच्या घटनेची खोली जितकी लहान असेल.

10.5 दोष शोधणे

दोष शोधण्यासाठी, एक उपकरण आवश्यक आहे जे दोषांच्या विखुरण्याच्या फील्डची वैशिष्ट्ये निर्धारित करण्यास अनुमती देते. हे चुंबकीय क्षेत्र त्याच्या घटकांद्वारे निर्धारित केले जाऊ शकते N x, N y, N z.

तथापि, भटकी फील्ड केवळ दोषामुळेच नव्हे तर इतर घटकांमुळे देखील होऊ शकते: धातूची संरचनात्मक एकसमानता, क्रॉस विभागात तीव्र बदल (तपशीलवार जटिल आकार), मशीनिंग, प्रभाव, पृष्ठभाग खडबडीतपणा, इ. म्हणून, अगदी एका प्रोजेक्शनच्या अवलंबनाचे विश्लेषण (उदाहरणार्थ, Hz) अवकाशीय समन्वयातून ( xकिंवा y) एक आव्हानात्मक कार्य असू शकते.

दोषाजवळील चुंबकीय भटक्या क्षेत्राचा विचार करूया (आकृती 43). येथे गुळगुळीत कडा असलेला एक आदर्श अनंत लांब क्रॅक दर्शविला आहे. हे अक्षाच्या बाजूने वाढवलेले आहे y, जे आकृतीमध्ये आपल्या दिशेने निर्देशित केले आहे. क्रमांक 1, 2, 3, 4 डावीकडून क्रॅककडे जाताना चुंबकीय क्षेत्र शक्ती वेक्टरची परिमाण आणि दिशा कशी बदलते हे दर्शविते.

आकृती 43 दोषाजवळ चुंबकीय भटके क्षेत्र

चुंबकीय क्षेत्र भागाच्या पृष्ठभागापासून विशिष्ट अंतरावर मोजले जाते. ज्या मार्गावर मोजमाप घेतले जाते ते ठिपके असलेल्या रेषेने दाखवले आहे. क्रॅकच्या उजवीकडील वेक्टर्सचे परिमाण आणि दिशा सारख्याच प्रकारे तयार केल्या जाऊ शकतात (किंवा आकृतीची सममिती वापरा). स्कॅटरिंग फील्ड चित्राच्या उजवीकडे वेक्टरच्या अवकाशीय स्थितीचे उदाहरण आहे एच आणि त्याचे दोन घटक Hx आणि Hz . प्रोजेक्शन अवलंबित्व आलेख Hxआणि Hzसमन्वयातून विखुरणारी फील्ड xखाली दाखविले आहे.

असे दिसते की H x चे टोक किंवा H z चे शून्य शोधून एखादा दोष शोधू शकतो. परंतु वर नमूद केल्याप्रमाणे, भटकी फील्ड केवळ दोषांमुळेच नव्हे तर धातूच्या संरचनात्मक विसंगती, यांत्रिक प्रभावांच्या ट्रेस इत्यादींमुळे देखील तयार होतात.

आकृती 41 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे एका साध्या भागावर (आकृती 44) भटक्या क्षेत्रांच्या निर्मितीचे एक सरलीकृत चित्र आणि प्रोजेक्शन अवलंबित्वाच्या आलेखांचा विचार करूया. H z, H xसमन्वयातून x(दोष अक्षाच्या बाजूने वाढविला जातो y).

अवलंबित्व आलेखानुसार Hxआणि Hzपासून xदोष शोधणे फार कठीण आहे, कारण टोकाची मूल्ये Hxआणि Hzएक दोष आणि जास्त inhomogeneities समान आहेत.

दोष क्षेत्रामध्ये विशिष्ट समन्वयाच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याचा जास्तीत जास्त बदलाचा दर (उतार) इतर मॅक्सिमापेक्षा जास्त असल्याचे आढळून आल्यावर एक उपाय सापडला.

आकृती 44 दाखवते की आलेखाचा कमाल उतार Hz(x)बिंदू दरम्यान x १आणि x 2(म्हणजे दोष असलेल्या भागात) इतर ठिकाणांपेक्षा खूप जास्त आहे.

अशाप्रकारे, डिव्हाइसने फील्ड सामर्थ्याचे प्रक्षेपण मोजले पाहिजे नाही तर त्याच्या बदलाचा "दर" मोजला पाहिजे, उदा. भागाच्या पृष्ठभागाच्या वरच्या दोन समीप बिंदूंवरील अंदाजांमधील फरक आणि या बिंदूंमधील अंतर:

(10.5)

कुठे H z (x 1), H z (x 2)- वेक्टर प्रोजेक्शन मूल्ये एच प्रति अक्ष zबिंदूंवर x 1, x 2(दोषाच्या डावीकडे आणि उजवीकडे), Gz(x)सामान्यतः चुंबकीय क्षेत्र शक्ती ग्रेडियंट म्हणतात.

व्यसन Gz(x)आकृती 44 मध्ये दाखवले आहे. अंतर Dx = x 2 – x 1वेक्टरचे अंदाज ज्या बिंदूंवर मोजले जातात त्या दरम्यान एच प्रति अक्ष z,दोषाच्या स्कॅटरिंग फील्डचा आकार विचारात घेऊन निवडले जाते.

आकृती 44 मधून खालीलप्रमाणे, आणि हे सरावाने चांगले आहे, दोषाच्या वरच्या ग्रेडियंटचे मूल्य भागाच्या धातूच्या विसंगततेपेक्षा त्याच्या मूल्यापेक्षा लक्षणीय आहे. जेव्हा ग्रेडियंट थ्रेशोल्ड मूल्य (आकृती 44) ओलांडते तेव्हा दोषांची विश्वसनीयरित्या नोंदणी करणे हेच शक्य करते.

आवश्यक थ्रेशोल्ड मूल्य निवडून, तुम्ही नियंत्रण त्रुटी किमान मूल्यांपर्यंत कमी करू शकता.

आकृती 44 दोषाच्या चुंबकीय क्षेत्र रेषा आणि भागाच्या धातूमध्ये असमानता.

10.6 फ्लक्सगेट पद्धत

फ्लक्सगेट पद्धत फ्लक्सगेट यंत्राद्वारे चुंबकीय उत्पादनातील दोषामुळे निर्माण झालेल्या भटक्या चुंबकीय क्षेत्राच्या मजबुतीचे ग्रेडियंट मोजणे आणि मापन परिणामाची थ्रेशोल्डशी तुलना करण्यावर आधारित आहे.

नियंत्रित भागाच्या बाहेर, एक विशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र आहे जे चुंबकीय करण्यासाठी तयार केले जाते. दोष शोधक - ग्रेडिओमीटरचा वापर हे सुनिश्चित करतो की दोषामुळे होणारे सिग्नल हे चुंबकीय क्षेत्र शक्तीच्या मोठ्या घटकाच्या पार्श्वभूमीवर वेगळे केले जाते जे हळूहळू जागेत बदलते.

फ्लक्सगेट फ्लॉ डिटेक्टर ट्रान्सड्यूसर वापरतो जो भागाच्या पृष्ठभागावरील चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याच्या सामान्य घटकाच्या ग्रेडियंट घटकास प्रतिसाद देतो. दोष शोधक ट्रान्सड्यूसरमध्ये विशेष मऊ चुंबकीय मिश्र धातुपासून बनवलेल्या दोन समांतर रॉड्स असतात. चाचणी करताना, रॉड भागाच्या पृष्ठभागावर लंब असतात, म्हणजे. चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याच्या सामान्य घटकास समांतर. रॉड्समध्ये एकसारखे विंडिंग असतात ज्याद्वारे पर्यायी विद्युत प्रवाह वाहतो. हे विंडिंग मालिकेत जोडलेले आहेत. पर्यायी प्रवाह रॉड्समध्ये चुंबकीय क्षेत्र शक्तीचे पर्यायी घटक तयार करतो. हे घटक परिमाण आणि दिशेने एकरूप होतात. याव्यतिरिक्त, प्रत्येक रॉडच्या स्थानावर भागाच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या ताकदीचा एक स्थिर घटक असतो. विशालता Δx, जे फॉर्म्युला (10.5) मध्ये समाविष्ट आहे, रॉड्सच्या अक्षांमधील अंतराच्या समान आहे आणि त्याला ट्रान्सड्यूसरचा आधार म्हणतात. कनवर्टरचे आउटपुट व्होल्टेज फरकाने निर्धारित केले जाते पर्यायी व्होल्टेज windings वर.

दोष नसलेल्या भागाच्या भागावर दोष शोधक ट्रान्सड्यूसर ठेवू, जेथे चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याची मूल्ये बिंदूंवर आहेत x 1; x 2(सूत्र पहा (10.5 टक्के) समान आहेत. याचा अर्थ चुंबकीय क्षेत्र शक्ती ग्रेडियंट शून्याच्या बरोबरीचे. मग चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याचे समान स्थिर आणि पर्यायी घटक प्रत्येक कनवर्टर रॉडवर कार्य करतील. हे घटक समान रीतीने रॉड्सचे पुनर्चुंबकीकरण करतील, म्हणून विंडिंग्सवरील व्होल्टेज एकमेकांच्या समान आहेत. आउटपुट सिग्नल निर्धारित करणारे व्होल्टेज फरक शून्य आहे. अशा प्रकारे, जर ग्रेडियंट नसेल तर दोष शोधक ट्रान्सड्यूसर चुंबकीय क्षेत्राला प्रतिसाद देत नाही.

जर चुंबकीय क्षेत्र शक्ती ग्रेडियंट शून्य नसेल, तर रॉड समान पर्यायी चुंबकीय क्षेत्रामध्ये असतील, परंतु स्थिर घटक भिन्न असतील. प्रत्येक रॉडला चुंबकीय इंडक्शनसह अवस्थेतील वळणाच्या पर्यायी प्रवाहाद्वारे पुन्हा चुंबकीय केले जाते - मध्ये एसते + मध्ये एसकायद्यानुसार इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रेरणजेव्हा चुंबकीय प्रेरण बदलते तेव्हाच विंडिंगवरील व्होल्टेज दिसू शकते. म्हणून, दोलन कालावधी पर्यायी प्रवाहजेव्हा रॉड संपृक्ततेमध्ये असते तेव्हा मध्यांतरांमध्ये विभागले जाऊ शकते आणि म्हणून, वळणावरील व्होल्टेज शून्य असते आणि जेव्हा संपृक्तता नसते तेव्हाच्या कालावधीमध्ये आणि म्हणून, व्होल्टेज शून्यापेक्षा भिन्न असते. त्या कालावधीत जेव्हा दोन्ही रॉड्स संपृक्ततेसाठी चुंबकीय नसतात तेव्हा विंडिंग्सवर समान व्होल्टेज दिसतात. यावेळी, आउटपुट सिग्नल शून्य आहे. विंडिंग्सवर व्होल्टेज नसताना दोन्ही रॉड एकाच वेळी संतृप्त झाल्यास असेच होईल. जेव्हा एक कोर संतृप्त स्थितीत असतो आणि दुसरा असंतृप्त अवस्थेत असतो तेव्हा आउटपुट व्होल्टेज दिसून येते.

चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्याच्या स्थिर आणि परिवर्तनीय घटकांच्या एकाच वेळी प्रभावामुळे प्रत्येक कोर एका संतृप्त अवस्थेपेक्षा जास्त काळ टिकतो. बराच वेळदुसर्या पेक्षा. दीर्घ संपृक्तता चुंबकीय क्षेत्र शक्तीच्या स्थिर आणि परिवर्तनीय घटकांच्या जोडणीशी संबंधित आहे, तर लहान संपृक्तता वजाबाकीशी संबंधित आहे. चुंबकीय प्रेरण + च्या मूल्यांशी संबंधित वेळेच्या अंतरांमधील फरक मध्ये एसआणि - मध्ये एस, स्थिर चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यावर अवलंबून असते. चुंबकीय प्रेरण + असलेली स्थिती विचारात घ्या मध्ये एसदोन ट्रान्सड्यूसर रॉडवर. बिंदूंवर चुंबकीय क्षेत्र शक्तीची असमान मूल्ये x १आणि x 2रॉड्सच्या चुंबकीय संपृक्ततेच्या अंतराच्या वेगवेगळ्या कालावधीशी संबंधित असेल. या चुंबकीय क्षेत्र सामर्थ्यांमधील फरक जितका जास्त असेल तितका वेळ अंतराल अधिक भिन्न असेल. त्या कालावधीत जेव्हा एक रॉड संतृप्त असतो आणि दुसरा असंतृप्त असतो, तेव्हा कनवर्टरचे आउटपुट व्होल्टेज उद्भवते. हे व्होल्टेज चुंबकीय क्षेत्राच्या ताकदीच्या ग्रेडियंटवर अवलंबून असते.

सुमारे अडीच हजार वर्षांपूर्वी लोकांनी शोधून काढले की काही नैसर्गिक दगडांमध्ये लोह आकर्षित करण्याची क्षमता आहे. या दगडांमध्ये जिवंत आत्म्याच्या उपस्थितीने आणि लोखंडावरील विशिष्ट "प्रेम" द्वारे ही मालमत्ता स्पष्ट केली गेली.

आज आपल्याला आधीच माहित आहे की हे दगड नैसर्गिक चुंबक आहेत आणि चुंबकीय क्षेत्र, लोखंडाच्या दिशेने विशेष स्थान नाही, हे प्रभाव निर्माण करतात. चुंबकीय क्षेत्र आहे विशेष प्रकारपदार्थ, जे पदार्थापेक्षा वेगळे आहे आणि चुंबकीय शरीराभोवती अस्तित्वात आहे.

कायम चुंबक

नैसर्गिक चुंबक किंवा मॅग्नेटाइट्समध्ये फार मजबूत चुंबकीय गुणधर्म नसतात. परंतु मनुष्याने कृत्रिम चुंबक तयार करण्यास शिकले आहे ज्यात लक्षणीय आहे जास्त ताकदचुंबकीय क्षेत्र. ते विशेष मिश्रधातूपासून बनविलेले असतात आणि बाह्य चुंबकीय क्षेत्राद्वारे चुंबकीकृत केले जातात. आणि त्यानंतर ते स्वतंत्रपणे वापरले जाऊ शकतात.

चुंबकीय क्षेत्र रेषा

कोणत्याही चुंबकाला दोन ध्रुव असतात, त्यांना उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव म्हणतात. ध्रुवांवर चुंबकीय क्षेत्राची एकाग्रता जास्तीत जास्त असते. परंतु ध्रुवांच्या दरम्यान चुंबकीय क्षेत्र देखील अनियंत्रितपणे स्थित नसते, परंतु पट्टे किंवा रेषांच्या स्वरूपात असते. त्यांना चुंबकीय क्षेत्र रेषा म्हणतात. त्यांना शोधणे अगदी सोपे आहे - चुंबकीय क्षेत्रात फक्त विखुरलेले लोखंडी फायलिंग ठेवा आणि त्यांना किंचित हलवा. ते कोणत्याही प्रकारे स्थित नसतील, परंतु एका ध्रुवापासून सुरू होणाऱ्या आणि दुसऱ्या खांबावर समाप्त होणाऱ्या रेषांचा एक प्रकारचा नमुना तयार करतात. या रेषा एका खांबातून बाहेर पडून दुसऱ्या खांबात शिरल्यासारखे वाटते.

चुंबकाच्या क्षेत्रातील लोखंडी फायलिंग स्वतःच चुंबकीय बनतात आणि बलाच्या चुंबकीय रेषांसह ठेवल्या जातात. होकायंत्र नेमके कसे कार्य करते. आपला ग्रह एक मोठा चुंबक आहे. होकायंत्राची सुई पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र पकडते आणि वळण घेते, बलाच्या रेषांसह स्थित असते, ज्याचे एक टोक उत्तर चुंबकीय ध्रुवाकडे निर्देशित करते, तर दुसरे दक्षिणेकडे. पृथ्वीचे चुंबकीय ध्रुव भौगोलिक ध्रुवांशी किंचित चुकीचे आहेत, परंतु ध्रुवांपासून दूर जात असताना, हे काही फरक पडत नाही. खूप महत्त्व आहे, आणि ते योगायोग मानले जाऊ शकतात.

परिवर्तनीय चुंबक

आमच्या काळात चुंबकांच्या वापराची व्याप्ती अत्यंत विस्तृत आहे. ते इलेक्ट्रिक मोटर्स, टेलिफोन, स्पीकर आणि रेडिओ उपकरणांमध्ये आढळू शकतात. जरी औषधात, उदाहरणार्थ, जेव्हा एखादी व्यक्ती सुई किंवा इतर गिळते लोखंडी वस्तू, चुंबकीय तपासणीचा वापर करून शस्त्रक्रियेशिवाय ते काढले जाऊ शकते.

अशाप्रकारे, विद्युत् प्रवाह असलेल्या वर्तुळाकार कॉइलच्या अक्षावरील चुंबकीय क्षेत्राचे प्रेरण गुंडाळीच्या केंद्रापासून अक्षावरील एका बिंदूपर्यंतच्या अंतराच्या तिसऱ्या घाताच्या व्यस्त प्रमाणात कमी होते. कॉइल अक्षावरील चुंबकीय प्रेरण वेक्टर अक्षाच्या समांतर आहे. उजव्या स्क्रूचा वापर करून त्याची दिशा निश्चित केली जाऊ शकते: जर तुम्ही उजव्या स्क्रूला कॉइलच्या अक्षाच्या समांतर निर्देशित केले आणि ते कॉइलमधील विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेने फिरवले, तर स्क्रूच्या अनुवादित हालचालीची दिशा दिशा दर्शवेल. चुंबकीय प्रेरण वेक्टरचे.

3.5 चुंबकीय क्षेत्र रेषा

चुंबकीय क्षेत्र, इलेक्ट्रोस्टॅटिकसारखे, ग्राफिकल स्वरूपात - चुंबकीय क्षेत्र रेषा वापरून सोयीस्करपणे प्रस्तुत केले जाऊ शकते.

चुंबकीय क्षेत्र रेषा ही एक रेषा आहे जिच्या प्रत्येक बिंदूवरील स्पर्शिका चुंबकीय प्रेरण वेक्टरच्या दिशेशी जुळते.

चुंबकीय क्षेत्र रेषा अशा प्रकारे काढल्या जातात की त्यांची घनता चुंबकीय प्रेरणाच्या परिमाणाच्या प्रमाणात असते: एखाद्या विशिष्ट बिंदूवर चुंबकीय प्रेरण जितके जास्त असेल तितकी फील्ड रेषांची घनता जास्त असते.

अशा प्रकारे, चुंबकीय क्षेत्र रेषा इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड लाइन्स सारख्याच असतात.

तथापि, त्यांच्याकडे काही वैशिष्ट्ये देखील आहेत.

विद्युत् I सह सरळ कंडक्टरने तयार केलेले चुंबकीय क्षेत्र विचारात घ्या.

हा कंडक्टर ड्रॉइंगच्या प्लेनला लंब असू द्या.

कंडक्टरपासून समान अंतरावर असलेल्या वेगवेगळ्या बिंदूंवर, प्रेरण परिमाणात समान आहे.

वेक्टर दिशा IN आकृतीमध्ये दर्शविलेल्या वेगवेगळ्या बिंदूंवर.

चुंबकीय प्रेरण वेक्टरच्या दिशेशी सर्व बिंदूंवरील स्पर्शरेषा एकरूप असते ती रेषा वर्तुळ असते.

परिणामी, या प्रकरणात चुंबकीय क्षेत्र रेषा कंडक्टरच्या सभोवतालची वर्तुळे आहेत. सर्व पॉवर लाईन्सची केंद्रे कंडक्टरवर असतात.

अशा प्रकारे, चुंबकीय क्षेत्र रेषा बंद आहेत (इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड लाईन्स बंद केल्या जाऊ शकत नाहीत, त्या शुल्कावर सुरू होतात आणि समाप्त होतात).

म्हणून चुंबकीय क्षेत्र आहे भोवरा(हे फील्डचे नाव आहे ज्यांच्या फील्ड लाइन बंद आहेत).

फील्ड लाईन्स बंद करणे म्हणजे चुंबकीय क्षेत्राचे आणखी एक, अतिशय महत्वाचे वैशिष्ट्य - निसर्गात असे कोणतेही (किमान अद्याप शोधलेले नाही) चुंबकीय शुल्क नाहीत जे विशिष्ट ध्रुवीयतेच्या चुंबकीय क्षेत्राचे स्त्रोत असतील.

म्हणून, चुंबकाचे उत्तर किंवा दक्षिण चुंबकीय ध्रुव वेगळे अस्तित्वात नाही.

तुम्ही कायमचे चुंबक अर्धे कापले तरी तुम्हाला दोन चुंबक मिळतील, प्रत्येकी दोन्ही ध्रुवांसह.

३.६. लॉरेन्ट्झ फोर्स

हे प्रायोगिकरित्या स्थापित केले गेले आहे की चुंबकीय क्षेत्रात फिरणाऱ्या चार्जवर शक्ती कार्य करते. या शक्तीला सहसा लॉरेन्ट्झ बल म्हणतात:

.

लॉरेन्ट्झ फोर्स मापांक

,

जेथे a हा सदिशांमधील कोन आहे v आणि बी .

लॉरेन्ट्झ फोर्सची दिशा वेक्टरच्या दिशेवर अवलंबून असते. उजव्या हाताचा नियम किंवा डाव्या हाताचा नियम वापरून त्याची व्याख्या केली जाऊ शकते. परंतु लॉरेन्ट्झ बलाची दिशा सदिशाच्या दिशेशी एकरूप असेलच असे नाही!

वस्तुस्थिती अशी आहे की लॉरेन्ट्झ बल हे सदिशाच्या गुणाकाराच्या परिणामाइतके असते [ v , IN ] स्केलरला q. जर शुल्क सकारात्मक असेल तर एफ lवेक्टरला समांतर [ v , IN ]. तर q< 0, то сила Лоренца противоположна направлению вектора [v , IN ] (चित्र पहा).

जर चार्ज केलेला कण चुंबकीय क्षेत्र रेषांच्या समांतर हलतो, तर वेग आणि चुंबकीय प्रेरण सदिश यांच्यातील कोन a शून्य असतो. परिणामी, लॉरेन्ट्झ फोर्स अशा शुल्कावर कार्य करत नाही (sin 0 = 0, F l = 0).

जर चार्ज चुंबकीय क्षेत्र रेषांना लंब सरकत असेल, तर वेग आणि चुंबकीय प्रेरण वेक्टरमधील कोन a 90 0 इतका असेल. या प्रकरणात, लॉरेन्ट्झ फोर्समध्ये जास्तीत जास्त संभाव्य मूल्य आहे: F l = q vबी.

लॉरेन्ट्झ बल हे नेहमी चार्जच्या गतीला लंब असते. याचा अर्थ Lorentz force हालचालींच्या गतीची तीव्रता बदलू शकत नाही, परंतु त्याची दिशा बदलते.

म्हणून, एकसमान चुंबकीय क्षेत्रामध्ये, चुंबकीय क्षेत्रामध्ये त्याच्या बलाच्या रेषांना लंबवत उडणारे शुल्क वर्तुळात फिरते.

जर फक्त लॉरेन्ट्झ बल चार्जवर कार्य करत असेल, तर चार्जची गती न्यूटनच्या दुसऱ्या नियमावर आधारित खालील समीकरणाचे पालन करते: ma = F l.

लॉरेन्ट्झ बल गतीला लंब असल्यामुळे, चार्ज केलेल्या कणाचे प्रवेग केंद्राभिमुख (सामान्य): (येथे आर– चार्ज केलेल्या कणाच्या प्रक्षेपणाच्या वक्रतेची त्रिज्या).

निःसंशयपणे, चुंबकीय क्षेत्र रेषा आता प्रत्येकाला ज्ञात आहेत. किमान शाळेत, त्यांचे प्रकटीकरण भौतिकशास्त्राच्या धड्यांमध्ये दिसून येते. शिक्षकाने कागदाच्या शीटखाली कायमस्वरूपी चुंबक (किंवा दोन, त्यांच्या ध्रुवांचे अभिमुखता एकत्र करून) कसे ठेवले आणि त्याच्या वर कामगार प्रशिक्षण वर्गातून घेतलेल्या धातूचे फाइलिंग कसे ओतले ते लक्षात ठेवा? हे अगदी स्पष्ट आहे की धातूला शीटवर धरून ठेवावे लागले, परंतु काहीतरी विचित्र दिसले - ज्या रेषा भुसा रेषा लावल्या होत्या त्या स्पष्टपणे दृश्यमान होत्या. टीप - समान रीतीने नाही, परंतु पट्ट्यांमध्ये. या चुंबकीय क्षेत्र रेषा आहेत. किंवा त्याऐवजी, त्यांचे प्रकटीकरण. मग काय झाले आणि ते कसे स्पष्ट केले जाऊ शकते?

चला दुरून सुरुवात करूया. दृश्यमान भौतिक जगात एक विशेष प्रकारचा पदार्थ आपल्याबरोबर असतो - एक चुंबकीय क्षेत्र. हे हलविण्याच्या परस्परसंवादाची खात्री देते प्राथमिक कणकिंवा मोठ्या शरीरासह इलेक्ट्रिक चार्जकिंवा नैसर्गिक इलेक्ट्रिकल आणि केवळ एकमेकांशी जोडलेले नसतात, परंतु अनेकदा स्वतःच निर्माण करतात. उदाहरणार्थ, एक वायर ज्यातून वाहते वीज, स्वतःभोवती चुंबकीय क्षेत्र रेषा तयार करते. याच्या उलट देखील सत्य आहे: बंद प्रवाहकीय सर्किटवर चुंबकीय क्षेत्रांच्या पर्यायी प्रभावामुळे त्यात चार्ज वाहकांची हालचाल निर्माण होते. नंतरची मालमत्ता जनरेटरमध्ये वापरली जाते जी सर्व ग्राहकांना विद्युत ऊर्जा पुरवतात. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचे एक उल्लेखनीय उदाहरण म्हणजे प्रकाश.

कंडक्टरच्या भोवतालच्या चुंबकीय क्षेत्र रेषा फिरतात किंवा, जे खरे देखील आहे, चुंबकीय प्रेरणाच्या निर्देशित वेक्टरद्वारे वैशिष्ट्यीकृत केले जाते. रोटेशनची दिशा गिमलेट नियमाद्वारे निश्चित केली जाते. फील्ड सर्व दिशांनी समान रीतीने विस्तारित असल्याने सूचित रेषा एक नियम आहेत. गोष्ट अशी आहे की ते अनंत संख्येच्या ओळींच्या स्वरूपात दर्शविले जाऊ शकते, ज्यापैकी काही अधिक स्पष्ट तणाव आहेत. म्हणूनच भुसामध्ये काही “रेषा” स्पष्टपणे दिसतात. विशेष म्हणजे, चुंबकीय क्षेत्र रेषा कधीही व्यत्यय आणत नाहीत, त्यामुळे सुरुवात कुठे आहे आणि शेवट कुठे आहे हे निश्चितपणे सांगता येत नाही.

कायम चुंबकाच्या (किंवा तत्सम इलेक्ट्रोमॅग्नेट) बाबतीत, नेहमी दोन ध्रुव असतात, ज्यांना पारंपारिकपणे उत्तर आणि दक्षिण म्हणतात. या प्रकरणात नमूद केलेल्या रेषा दोन्ही ध्रुवांना जोडणाऱ्या रिंग आणि अंडाकृती आहेत. कधीकधी हे मोनोपोल्सच्या परस्परसंवादाच्या दृष्टीने वर्णन केले जाते, परंतु नंतर एक विरोधाभास उद्भवतो, ज्यानुसार मोनोपोल्स वेगळे केले जाऊ शकत नाहीत. म्हणजेच, चुंबकाचे विभाजन करण्याचा कोणताही प्रयत्न केल्यास अनेक द्विध्रुवीय भाग दिसून येतील.

फील्ड लाईनचे गुणधर्म खूप मनोरंजक आहेत. आम्ही आधीच सातत्य बद्दल बोललो आहे, परंतु व्यावहारिक स्वारस्य म्हणजे कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाह तयार करण्याची क्षमता. याचा अर्थ खालीलप्रमाणे आहे: जर प्रवाहकीय समोच्च रेषांनी ओलांडला असेल (किंवा कंडक्टर स्वतःच चुंबकीय क्षेत्रात फिरतो), तर सामग्रीच्या अणूंच्या बाह्य कक्षेतील इलेक्ट्रॉनांना अतिरिक्त ऊर्जा दिली जाते, ज्यामुळे त्यांना स्वतंत्र निर्देशित चळवळ सुरू करा. आपण असे म्हणू शकतो की चुंबकीय क्षेत्र क्रिस्टल जाळीमधून चार्ज केलेले कण "नॉक आउट" करत आहे. या घटनेला इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन म्हणतात आणि सध्या प्राथमिक प्राप्त करण्याचा मुख्य मार्ग आहे विद्युत ऊर्जा. हे 1831 मध्ये इंग्रजी भौतिकशास्त्रज्ञ मायकेल फॅराडे यांनी प्रायोगिकरित्या शोधले होते.

चुंबकीय क्षेत्राचा अभ्यास 1269 मध्ये सुरू झाला, जेव्हा पी. पेरेग्रीनस यांनी स्टीलच्या सुयांसह गोलाकार चुंबकाचा परस्परसंवाद शोधला. जवळजवळ 300 वर्षांनंतर, डब्ल्यू.जी. कोलचेस्टरने सुचवले की तो स्वतः दोन ध्रुवांसह एक प्रचंड चुंबक आहे. पुढे, चुंबकीय घटनांचा अभ्यास लॉरेंट्झ, मॅक्सवेल, अँपिअर, आइनस्टाईन इत्यादी प्रसिद्ध शास्त्रज्ञांनी केला.