चित्र में चुंबकीय बल कहाँ निर्देशित होंगे। स्कूल विश्वकोश. प्रत्यक्ष धारा चुंबकीय प्रेरण वेक्टर दिशा के विशेष मामले

अपने बाएं हाथ की हथेली खोलें और अपनी सभी अंगुलियों को सीधा कर लें। अपने अंगूठे को अपनी हथेली के समान तल में, अन्य सभी उंगलियों के सापेक्ष 90 डिग्री के कोण पर मोड़ें।

कल्पना करें कि आपकी हथेली की चार उंगलियां, जिन्हें आप एक साथ पकड़ते हैं, चार्ज की गति की दिशा को इंगित करती हैं यदि यह सकारात्मक है, या यदि चार्ज नकारात्मक है तो गति के विपरीत दिशा को इंगित करती है।

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर, जो हमेशा गति के लंबवत निर्देशित होता है, इस प्रकार हथेली में प्रवेश करेगा। अब देखें कि आपका अंगूठा किस ओर इशारा कर रहा है - यह लोरेंत्ज़ बल की दिशा है।

लोरेंत्ज़ बल शून्य हो सकता है और इसमें कोई वेक्टर घटक नहीं होता है। ऐसा तब होता है जब किसी आवेशित कण का प्रक्षेप पथ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के समानांतर होता है। इस मामले में, कण में एक सीधा प्रक्षेप पथ और स्थिर गति होती है। लोरेंत्ज़ बल किसी भी तरह से कण की गति को प्रभावित नहीं करता है, क्योंकि इस मामले में यह पूरी तरह से अनुपस्थित है।

सबसे सरल मामले में, एक आवेशित कण की गति का प्रक्षेप पथ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के लंबवत होता है। फिर लोरेंत्ज़ बल अभिकेन्द्रीय त्वरण उत्पन्न करता है, जो आवेशित कण को ​​एक वृत्त में घूमने के लिए मजबूर करता है।

टिप्पणी

लोरेंत्ज़ बल की खोज 1892 में हॉलैंड के भौतिक विज्ञानी हेंड्रिक लोरेंत्ज़ ने की थी। आज इसका उपयोग अक्सर विभिन्न विद्युत उपकरणों में किया जाता है, जिनकी क्रिया गतिमान इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेप पथ पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, ये टेलीविज़न और मॉनिटर में कैथोड रे ट्यूब हैं। सभी प्रकार के त्वरक जो लोरेंत्ज़ बल का उपयोग करके आवेशित कणों को भारी गति से तेज करते हैं, उनकी गति की कक्षाएँ निर्धारित करते हैं।

मददगार सलाह

लोरेंत्ज़ बल का एक विशेष मामला एम्पीयर बल है। इसकी दिशा की गणना बाएँ हाथ के नियम का उपयोग करके की जाती है।

स्रोत:

• लोरेंत्ज़ बल
• लोरेंत्ज़ बल बाएँ हाथ का नियम

किसी धारावाही चालक पर चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव का मतलब है कि चुंबकीय क्षेत्र गतिमान विद्युत आवेशों को प्रभावित करता है। चुंबकीय क्षेत्र से गतिमान आवेशित कण पर लगने वाले बल को डच भौतिक विज्ञानी एच. लोरेंत्ज़ के सम्मान में लोरेंत्ज़ बल कहा जाता है।

निर्देश

बल - इसका मतलब है कि आप इसका संख्यात्मक मान (मापांक) और दिशा (वेक्टर) निर्धारित कर सकते हैं।

लोरेंत्ज़ बल (Fl) का मापांक, लंबाई ∆l की धारा वाले कंडक्टर के एक खंड पर कार्य करने वाले बल F के मापांक और इस खंड पर क्रमबद्ध तरीके से चलने वाले आवेशित कणों की संख्या N के अनुपात के बराबर है। कंडक्टर: Fl = F/N (1). सरल भौतिक परिवर्तनों के कारण, बल F को इस रूप में दर्शाया जा सकता है: F= q*n*v*S*l*B*sina (सूत्र 2), जहां q गतिमान का आवेश है, n पर है कंडक्टर अनुभाग, वी कण की गति है, एस कंडक्टर अनुभाग का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है, एल कंडक्टर अनुभाग की लंबाई है, बी चुंबकीय प्रेरण है, सिना वेग के बीच के कोण की साइन है और प्रेरण वैक्टर। और गतिशील कणों की संख्या को इस रूप में परिवर्तित करें: N=n*S*l (सूत्र 3)। सूत्र 2 और 3 को सूत्र 1 में प्रतिस्थापित करें, n, S, l के मान कम करें, यह लोरेंत्ज़ बल के लिए निकलता है: Fл = q*v*B*sin a। इसका मतलब यह है कि लोरेंत्ज़ बल को खोजने की सरल समस्याओं को हल करने के लिए, कार्य स्थिति में निम्नलिखित भौतिक मात्राओं को परिभाषित करें: एक गतिशील कण का आवेश, उसकी गति, चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण जिसमें कण घूम रहा है, और बीच का कोण गति और प्रेरण.

समस्या को हल करने से पहले, सुनिश्चित करें कि सभी मात्राएँ उन इकाइयों में मापी गई हैं जो एक-दूसरे या अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली के अनुरूप हैं। न्यूटन (एन - बल की इकाई) में उत्तर प्राप्त करने के लिए, चार्ज को कूलम्ब (के) में मापा जाना चाहिए, गति - मीटर प्रति सेकंड (एम/एस) में, प्रेरण - टेस्ला (टी) में, साइन अल्फा - मापने योग्य नहीं है संख्या।
उदाहरण 1. एक चुंबकीय क्षेत्र में, जिसका प्रेरण 49 mT है, 1 nC का एक आवेशित कण 1 m/s की गति से चलता है। वेग और चुंबकीय प्रेरण वेक्टर परस्पर लंबवत हैं।
समाधान। बी = 49 एमटी = 0.049 टी, क्यू = 1 एनसी = 10 ^ (-9) सी, वी = 1 एम/एस, पाप ए = 1, एफएल = ?

Fl = q*v*B*sin a = 0.049 T * 10 ^ (-9) C * 1 m/s * 1 =49* 10 ^(12).

लोरेंत्ज़ बल की दिशा बाएँ हाथ के नियम द्वारा निर्धारित की जाती है। इसे लागू करने के लिए, एक दूसरे के लंबवत तीन वैक्टरों के निम्नलिखित संबंध की कल्पना करें। अपने बाएं हाथ को रखें ताकि चुंबकीय प्रेरण वेक्टर हथेली में प्रवेश करे, चार अंगुलियां सकारात्मक (नकारात्मक की गति के विरुद्ध) कण की गति की ओर निर्देशित हों, फिर 90 डिग्री पर मुड़ा हुआ अंगूठा लोरेंत्ज़ बल की दिशा का संकेत देगा (देखें) आकृति)।
मॉनिटर और टेलीविजन के टेलीविजन ट्यूबों में लोरेंत्ज़ बल लगाया जाता है।

स्रोत:

• जी. हां मायकिशेव, बी.बी. बुखोवत्सेव। भौतिकी पाठ्यपुस्तक. ग्रेड 11। मास्को. "शिक्षा"। 2003
• लोरेंत्ज़ बल पर समस्याओं को हल करना

धारा की वास्तविक दिशा वह दिशा है जिसमें आवेशित कण गति कर रहे हैं। यह, बदले में, उनके चार्ज के संकेत पर निर्भर करता है। इसके अलावा, तकनीशियन चार्ज आंदोलन की सशर्त दिशा का उपयोग करते हैं, जो कंडक्टर के गुणों पर निर्भर नहीं करता है।

निर्देश

आवेशित कणों की गति की सही दिशा निर्धारित करने के लिए निम्नलिखित नियम का पालन करें। स्रोत के अंदर, वे इलेक्ट्रोड से बाहर निकलते हैं, जो विपरीत संकेत के साथ चार्ज होता है, और इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ते हैं, जो इस कारण से कणों के संकेत के समान चार्ज प्राप्त करता है। बाहरी सर्किट में, उन्हें इलेक्ट्रोड से विद्युत क्षेत्र द्वारा बाहर निकाला जाता है, जिसका चार्ज कणों के चार्ज के साथ मेल खाता है, और विपरीत चार्ज वाले की ओर आकर्षित होते हैं।

किसी धातु में, धारा वाहक क्रिस्टलीय नोड्स के बीच घूमने वाले मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं। चूंकि ये कण नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, इसलिए उन्हें स्रोत के अंदर सकारात्मक से नकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर और बाहरी सर्किट में नकारात्मक से सकारात्मक की ओर बढ़ने पर विचार करें।

गैर-धातु चालकों में, इलेक्ट्रॉन भी आवेश वहन करते हैं, लेकिन उनकी गति का तंत्र अलग होता है। एक इलेक्ट्रॉन एक परमाणु को छोड़ देता है और इस तरह इसे एक सकारात्मक आयन में बदल देता है, जिससे यह पिछले परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ लेता है। वही इलेक्ट्रॉन जो एक परमाणु को छोड़ता है, अगले परमाणु को नकारात्मक रूप से आयनित करता है। यह प्रक्रिया तब तक लगातार दोहराई जाती है जब तक सर्किट में करंट मौजूद है। इस मामले में आवेशित कणों की गति की दिशा पिछले मामले की तरह ही मानी जाती है।

अर्धचालक दो प्रकार के होते हैं: इलेक्ट्रॉन और छिद्र चालकता के साथ। पहले में, वाहक इलेक्ट्रॉन होते हैं, और इसलिए उनमें कणों की गति की दिशा धातुओं और गैर-धातु कंडक्टरों के समान ही मानी जा सकती है। दूसरे में, आवेश आभासी कणों - छिद्रों द्वारा वहन किया जाता है। सीधे शब्दों में कहें तो हम कह सकते हैं कि ये एक तरह के खाली स्थान होते हैं जिनमें कोई इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं। इलेक्ट्रॉनों की बारी-बारी से बदलाव के कारण छेद विपरीत दिशा में चलते हैं। यदि आप दो अर्धचालकों को जोड़ते हैं, जिनमें से एक में इलेक्ट्रॉनिक और दूसरे में छेद चालकता है, तो ऐसे उपकरण, जिसे डायोड कहा जाता है, में सुधारात्मक गुण होंगे।

निर्वात में, गर्म इलेक्ट्रोड (कैथोड) से ठंडे इलेक्ट्रोड (एनोड) की ओर जाने वाले इलेक्ट्रॉनों द्वारा चार्ज किया जाता है। ध्यान दें कि जब डायोड सही होता है, तो कैथोड एनोड के सापेक्ष नकारात्मक होता है, लेकिन सामान्य तार के सापेक्ष जिससे एनोड के विपरीत ट्रांसफार्मर द्वितीयक वाइंडिंग टर्मिनल जुड़ा होता है, कैथोड सकारात्मक रूप से चार्ज होता है। किसी भी डायोड (वैक्यूम और सेमीकंडक्टर दोनों) पर वोल्टेज ड्रॉप की उपस्थिति को देखते हुए, यहां कोई विरोधाभास नहीं है।

गैसों में आवेश धनात्मक आयनों द्वारा वहन किया जाता है। उनमें आवेशों की गति की दिशा को धातुओं, गैर-धात्विक ठोस चालकों, निर्वात, साथ ही इलेक्ट्रॉनिक चालकता वाले अर्धचालकों में उनकी गति की दिशा के विपरीत और छिद्र चालकता वाले अर्धचालकों में उनकी गति की दिशा के समान मानें। . आयन इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत भारी होते हैं, यही कारण है कि गैस-डिस्चार्ज उपकरणों में उच्च जड़ता होती है। सममित इलेक्ट्रोड वाले आयनिक उपकरणों में एक-तरफ़ा चालकता नहीं होती है, लेकिन असममित इलेक्ट्रोड वाले आयनिक उपकरणों में यह संभावित अंतर की एक निश्चित सीमा में होती है।

द्रवों में आवेश सदैव भारी आयनों द्वारा वहन किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट की संरचना के आधार पर, वे या तो नकारात्मक या सकारात्मक हो सकते हैं। पहले मामले में, उन्हें इलेक्ट्रॉनों के समान व्यवहार करने वाला मानें, और दूसरे में, गैसों में सकारात्मक आयनों या अर्धचालकों में छिद्रों के समान।

किसी विद्युत परिपथ में धारा की दिशा निर्दिष्ट करते समय, भले ही आवेशित कण वास्तव में कहाँ भी गति करते हों, उन्हें स्रोत में ऋणात्मक से धनात्मक की ओर और बाहरी परिपथ में धनात्मक से ऋणात्मक की ओर जाने पर विचार करें। संकेतित दिशा को सशर्त माना जाता है, और इसे परमाणु की संरचना की खोज से पहले स्वीकार किया गया था।

स्रोत:

• धारा की दिशा

चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय प्रेरण वेक्टर () का उपयोग करके चित्रित किया जाता है।

यदि एक स्वतंत्र रूप से घूमने वाली चुंबकीय सुई, जो उत्तर (एन) और दक्षिण (एस) ध्रुवों वाला एक छोटा चुंबक है, को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो यह तब तक घूमती रहेगी जब तक कि यह एक निश्चित तरीके से स्थित न हो जाए। करंट के साथ एक फ्रेम समान व्यवहार करता है, जो लचीले सस्पेंशन पर लटका होता है और घूमने में सक्षम होता है। चुंबकीय सुई को उन्मुख करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र की क्षमता का उपयोग चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर दिशा

इस प्रकार, चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव द्वारा इंगित दिशा मानी जाती है, जो चुंबकीय क्षेत्र में स्वतंत्र रूप से घूम सकती है।

धारा के साथ बंद लूप के सकारात्मक अभिलंब की दिशा समान होती है। सकारात्मक सामान्य की दिशा सही पेंच (जिम्लेट) के नियम का उपयोग करके निर्धारित की जाती है: सकारात्मक सामान्य को निर्देशित किया जाता है जहां गिम्लेट आगे बढ़ेगा यदि उसके सिर को सर्किट में वर्तमान प्रवाह की दिशा में घुमाया जाए।

करंट लूप या चुंबकीय सुई का उपयोग करके, आप किसी भी बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा का पता लगा सकते हैं।

किसी वेक्टर की दिशा निर्धारित करने के लिए, तथाकथित दाहिने हाथ के नियम का उपयोग करना कभी-कभी सुविधाजनक होता है। इसका प्रयोग इस प्रकार किया जाता है. वे अपनी कल्पना में कंडक्टर को अपने दाहिने हाथ से इस तरह पकड़ने की कोशिश करते हैं कि अंगूठा करंट की दिशा को इंगित करता है, फिर शेष उंगलियों की युक्तियों को चुंबकीय प्रेरण वेक्टर के समान निर्देशित किया जाता है।

प्रत्यक्ष धारा चुंबकीय प्रेरण वेक्टर दिशा के विशेष मामले

यदि अंतरिक्ष में एक चुंबकीय क्षेत्र विद्युत धारा ले जाने वाले सीधे कंडक्टर द्वारा बनाया जाता है, तो चुंबकीय सुई को उन वृत्तों के स्पर्शरेखा क्षेत्र में किसी भी बिंदु पर स्थापित किया जाएगा, जिनके केंद्र कंडक्टर की धुरी पर स्थित हैं, और विमान लंबवत हैं तार को. इस मामले में, हम सही पेंच के नियम का उपयोग करके चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा निर्धारित करते हैं। यदि स्क्रू को इस प्रकार घुमाया जाता है कि वह तार में धारा की दिशा में उत्तरोत्तर गति करता है, तो स्क्रू हेड का घूमना वेक्टर की दिशा के साथ मेल खाता है। चित्र में. 1 हमसे दूर, ड्राइंग के तल के लंबवत निर्देशित है।

कम्पास की मदद से इलाके को नेविगेट करते हुए, हर बार हम पृथ्वी के क्षेत्र वेक्टर की दिशा निर्धारित करने के लिए एक प्रयोग करते हैं।

मान लीजिए कि एक आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र में गति करता है, तो उस पर लोरेंत्ज़ बल () द्वारा कार्य किया जाता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

जहाँ q कण का आवेश है; - कण वेग वेक्टर. लोरेंत्ज़ बल और चुंबकीय प्रेरण वेक्टर हमेशा परस्पर लंबवत होते हैं। शून्य से अधिक शुल्क के लिए ( title='QuickLaTeX.com द्वारा प्रस्तुत" height="16" width="43" style="vertical-align: -4px;">), тройка векторов и связана правилом правого винта (рис.2).!}

चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं और वेक्टर बी की दिशा

आप चुंबकीय प्रेरण रेखाओं का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र की तस्वीर की कल्पना कर सकते हैं। चुंबकीय प्रेरण क्षेत्र रेखाएं वे रेखाएं होती हैं जिनके लिए किसी भी बिंदु पर स्पर्शरेखाएं संबंधित क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण सदिश होती हैं। धारा प्रवाहित करने वाले सीधे कंडक्टर के लिए, चुंबकीय प्रेरण की रेखाएं संकेंद्रित वृत्त होती हैं, उनके तल कंडक्टर के लंबवत होते हैं, उनके केंद्र तार की धुरी पर होते हैं। चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की विशिष्टता यह है कि वे अनंत हैं और हमेशा बंद रहती हैं (या अनंत तक जाती हैं)। इसका मतलब है कि चुंबकीय क्षेत्र भंवर है.

वेक्टर बी के सुपरपोजिशन का सिद्धांत

यदि चुंबकीय क्षेत्र किसी एक द्वारा नहीं, बल्कि धाराओं या गतिमान आवेशों के संयोजन से निर्मित होता है, तो इसे प्रत्येक धारा या गतिमान आवेश द्वारा अलग-अलग बनाए गए व्यक्तिगत क्षेत्रों के वेक्टर योग के रूप में पाया जाता है। सूत्र के रूप में सुपरपोजिशन का सिद्धांत इस प्रकार लिखा गया है:

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

पहले से ही छठी शताब्दी में। ईसा पूर्व. चीन में यह ज्ञात था कि कुछ अयस्कों में एक दूसरे को आकर्षित करने और लोहे की वस्तुओं को आकर्षित करने की क्षमता होती है। ऐसे अयस्कों के टुकड़े एशिया माइनर में मैग्नेशिया शहर के पास पाए गए, इसलिए उन्हें यह नाम मिला मैग्नेट.

चुम्बक और लोहे की वस्तुएँ कैसे परस्पर क्रिया करती हैं? आइए याद करें कि विद्युतीकृत निकाय क्यों आकर्षित होते हैं? क्योंकि विद्युत आवेश के पास पदार्थ का एक अनोखा रूप बनता है - एक विद्युत क्षेत्र। चुंबक के चारों ओर पदार्थ का एक समान रूप होता है, लेकिन इसकी उत्पत्ति की प्रकृति अलग होती है (आखिरकार, अयस्क विद्युत रूप से तटस्थ होता है), इसे कहा जाता है चुंबकीय क्षेत्र.

चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए सीधे या घोड़े की नाल के चुंबक का उपयोग किया जाता है। चुंबक पर कुछ स्थानों का सबसे अधिक आकर्षक प्रभाव होता है, उन्हें कहा जाता है डंडे(उत्तर और दक्षिण). विपरीत चुंबकीय ध्रुव आकर्षित करते हैं, और चुंबकीय ध्रुव विकर्षित करते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति विशेषताओं के लिए, उपयोग करें चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर बी. चुंबकीय क्षेत्र को बल की रेखाओं का उपयोग करके रेखांकन द्वारा दर्शाया जाता है ( चुंबकीय प्रेरण लाइनें). लाइनें बंद हैं, उनका न तो आरंभ है और न ही अंत। वह स्थान जहाँ से चुंबकीय रेखाएँ निकलती हैं, उत्तरी ध्रुव से चुंबकीय रेखाएँ दक्षिणी ध्रुव में प्रवेश करती हैं।

लोहे के बुरादे का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र को "दृश्यमान" बनाया जा सकता है।

धारा प्रवाहित करने वाले कंडक्टर का चुंबकीय क्षेत्र

और अब हमने जो पाया उसके बारे में हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेडऔर आंद्रे मैरी एम्पीयर 1820 में। यह पता चला कि एक चुंबकीय क्षेत्र न केवल चुंबक के आसपास मौजूद होता है, बल्कि किसी भी विद्युत प्रवाहित कंडक्टर के आसपास भी मौजूद होता है। कोई भी तार, जैसे लैंप कॉर्ड, जिसके माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, एक चुंबक है! करंट वाला एक तार एक चुंबक के साथ इंटरैक्ट करता है (इसके पास एक कंपास पकड़ने की कोशिश करें), करंट वाले दो तार एक दूसरे के साथ इंटरैक्ट करते हैं।

दिष्ट धारा चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं किसी चालक के चारों ओर वृत्त होती हैं।

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर दिशा

किसी दिए गए बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को उस बिंदु पर रखी कंपास सुई के उत्तरी ध्रुव द्वारा इंगित दिशा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की दिशा चालक में धारा की दिशा पर निर्भर करती है।

इंडक्शन वेक्टर की दिशा नियम के अनुसार निर्धारित की जाती है बरमानाया शासन दांया हाथ.

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर

यह एक वेक्टर मात्रा है जो क्षेत्र की बल क्रिया को दर्शाती है।

एक अनंत सीधे कंडक्टर के चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण, जिसकी धारा r से दूरी पर है:

त्रिज्या r की एक पतली वृत्ताकार कुंडली के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण:

चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण solenoid(एक कुंडल जिसके घुमावों से क्रमिक रूप से एक दिशा में धारा प्रवाहित होती है):

सुपरपोजिशन सिद्धांत

यदि अंतरिक्ष में किसी दिए गए बिंदु पर एक चुंबकीय क्षेत्र कई क्षेत्र स्रोतों द्वारा बनाया गया है, तो चुंबकीय प्रेरण प्रत्येक क्षेत्र के अलग-अलग प्रेरणों का वेक्टर योग है

पृथ्वी न केवल एक बड़ा ऋणात्मक आवेश और विद्युत क्षेत्र का स्रोत है, बल्कि साथ ही हमारे ग्रह का चुंबकीय क्षेत्र विशाल अनुपात के प्रत्यक्ष चुंबक के क्षेत्र के समान है।

भौगोलिक दक्षिण चुंबकीय उत्तर के करीब है, और भौगोलिक उत्तर चुंबकीय दक्षिण के करीब है। यदि एक कम्पास को पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो इसका उत्तरी तीर दक्षिणी चुंबकीय ध्रुव की दिशा में चुंबकीय प्रेरण की रेखाओं के साथ उन्मुख होता है, अर्थात यह हमें दिखाएगा कि भौगोलिक उत्तर कहाँ स्थित है।

स्थलीय चुम्बकत्व के विशिष्ट तत्व समय के साथ बहुत धीरे-धीरे बदलते हैं - धर्मनिरपेक्ष परिवर्तन. हालाँकि, समय-समय पर चुंबकीय तूफ़ान आते रहते हैं, जब पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र कई घंटों के लिए अत्यधिक विकृत हो जाता है और फिर धीरे-धीरे अपने पिछले मूल्यों पर लौट आता है। इतना बड़ा परिवर्तन लोगों की भलाई को प्रभावित करता है।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र एक "ढाल" है जो हमारे ग्रह को अंतरिक्ष से प्रवेश करने वाले कणों ("सौर हवा") से बचाता है। चुंबकीय ध्रुवों के पास, कण प्रवाह पृथ्वी की सतह के बहुत करीब आ जाते हैं। शक्तिशाली सौर ज्वालाओं के दौरान, मैग्नेटोस्फीयर विकृत हो जाता है, और ये कण वायुमंडल की ऊपरी परतों में जा सकते हैं, जहां वे गैस अणुओं से टकराते हैं, जिससे औरोरा बनता है।

रिकॉर्डिंग प्रक्रिया के दौरान चुंबकीय फिल्म पर लौह डाइऑक्साइड के कण अत्यधिक चुंबकीय होते हैं।

चुंबकीय उत्तोलन ट्रेनें बिना किसी घर्षण के सतहों पर सरकती हैं। ट्रेन 650 किमी/घंटा तक की गति तक पहुंचने में सक्षम है।

मस्तिष्क का कार्य, हृदय का स्पंदन विद्युत आवेगों के साथ होता है। इस मामले में, अंगों में एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देता है।

बैठो, अणुओं को परमाणुओं में तोड़ो,
भूल रहे हैं कि आलू खेतों में सड़ रहा है।
वी. वायसोस्की

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया का वर्णन कैसे करें? विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके विद्युत अंतःक्रिया का वर्णन कैसे करें? विद्युत और चुंबकीय अंतःक्रियाओं को एकल विद्युत-चुंबकीय अंतःक्रिया के दो घटक क्यों माना जा सकता है?

पाठ-व्याख्यान

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र. अपने भौतिकी पाठ्यक्रम में, आपने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम का अध्ययन किया, जिसके अनुसार सभी पिंड एक-दूसरे को उनके द्रव्यमान के गुणनफल के समानुपाती और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती बल से आकर्षित करते हैं।

आइए सौर मंडल के किसी भी पिंड पर विचार करें और उसके द्रव्यमान को m से निरूपित करें। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार, सौर मंडल के अन्य सभी पिंड इस पिंड पर कार्य करते हैं, और कुल गुरुत्वाकर्षण बल, जिसे हम F द्वारा दर्शाते हैं, इन सभी बलों के वेक्टर योग के बराबर है। चूँकि प्रत्येक बल द्रव्यमान m के समानुपाती होता है, कुल बल को इस रूप में दर्शाया जा सकता है वेक्टर परिमाण सौर मंडल के अन्य पिंडों की दूरी पर निर्भर करता है, अर्थात, हमारे द्वारा चुने गए पिंड के निर्देशांक पर। पिछले पैराग्राफ में दी गई परिभाषा से यह निष्कर्ष निकलता है कि मात्रा G एक क्षेत्र है। इस फ़ील्ड का नाम है गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र.

काज़िमिर मालेविच. काला वर्ग

अपना अनुमान व्यक्त करें कि मालेविच की पेंटिंग का यह विशेष पुनरुत्पादन पैराग्राफ के पाठ के साथ क्यों है।

पृथ्वी की सतह के निकट, आप जैसे पिंड पर पृथ्वी द्वारा लगाया गया बल अन्य सभी गुरुत्वाकर्षण बलों से कहीं अधिक है। यह गुरुत्वाकर्षण बल है जिससे आप परिचित हैं। चूँकि गुरुत्वाकर्षण बल किसी पिंड के द्रव्यमान से F g = mg संबंध द्वारा संबंधित होता है, तो पृथ्वी की सतह के निकट G केवल गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है।

चूँकि G का मान हमारे द्वारा चुने गए पिंड के द्रव्यमान या किसी अन्य पैरामीटर पर निर्भर नहीं करता है, इसलिए यह स्पष्ट है कि यदि हम किसी अन्य पिंड को अंतरिक्ष में उसी बिंदु पर रखते हैं, तो उस पर लगने वाला बल उसी से निर्धारित होगा मूल्य और, नए शरीर के द्रव्यमान से गुणा किया गया। इस प्रकार, एक निश्चित परीक्षण पिंड पर सौर मंडल के सभी पिंडों के गुरुत्वाकर्षण बलों की क्रिया को इस परीक्षण पिंड पर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की क्रिया के रूप में वर्णित किया जा सकता है। "परीक्षण" शब्द का अर्थ है कि यह शरीर अस्तित्व में नहीं हो सकता है, अंतरिक्ष में किसी दिए गए बिंदु पर क्षेत्र अभी भी मौजूद है और इस शरीर की उपस्थिति पर निर्भर नहीं करता है। परीक्षण निकाय बस इस क्षेत्र पर कार्य करने वाले कुल गुरुत्वाकर्षण बल को मापकर इसे मापने में सक्षम बनाता है।

यह बिल्कुल स्पष्ट है कि अपनी चर्चाओं में हम खुद को सौर मंडल तक सीमित नहीं रख सकते हैं और निकायों की किसी भी प्रणाली पर विचार कर सकते हैं, चाहे वह कितनी भी बड़ी क्यों न हो।

पिंडों की एक निश्चित प्रणाली द्वारा निर्मित और परीक्षण पिंड पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल को परीक्षण पिंड पर सभी पिंडों (परीक्षण पिंड को छोड़कर) द्वारा बनाए गए गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की क्रिया के रूप में दर्शाया जा सकता है।

विद्युत चुम्बकीय. विद्युत बल गुरुत्वाकर्षण बलों के समान होते हैं, केवल वे आवेशित कणों के बीच कार्य करते हैं, और समान-आवेशित कणों के लिए ये प्रतिकारक बल होते हैं, और विपरीत-आवेशित कणों के लिए ये आकर्षक बल होते हैं। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के समान एक नियम कूलम्ब का नियम है। इसके अनुसार, दो आवेशित पिंडों के बीच लगने वाला बल आवेशों के गुणनफल के समानुपाती होता है और पिंडों के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

कूलम्ब के नियम और सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के बीच समानता के कारण, गुरुत्वाकर्षण बलों के बारे में जो कहा गया था उसे विद्युत बलों के लिए दोहराया जा सकता है और आवेशित पिंडों की एक निश्चित प्रणाली से परीक्षण चार्ज q पर कार्य करने वाले बल को F e के रूप में दर्शाया जा सकता है। = qE मात्रा E वह दर्शाती है जो आपके विद्युत क्षेत्र से परिचित है और इसे विद्युत क्षेत्र की ताकत कहा जाता है। गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से संबंधित निष्कर्ष को विद्युत क्षेत्र के लिए लगभग शब्दशः दोहराया जा सकता है।

आवेशित पिंडों (या केवल आवेशों) के बीच की अंतःक्रिया, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, किसी भी पिंड के बीच गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया के समान है। हालाँकि, एक बहुत महत्वपूर्ण अंतर है। गुरुत्वाकर्षण बल इस बात पर निर्भर नहीं करते कि पिंड गतिशील हैं या स्थिर। लेकिन यदि आवेश गति करते हैं तो आवेशों के बीच परस्पर क्रिया का बल बदल जाता है। उदाहरण के लिए, प्रतिकारक बल दो समान स्थिर आवेशों के बीच कार्य करते हैं (चित्र 12, ए)। यदि ये आवेश गति करते हैं, तो अंतःक्रिया बल बदल जाते हैं। विद्युत प्रतिकारक शक्तियों के अतिरिक्त, आकर्षक शक्तियाँ भी प्रकट होती हैं (चित्र 12, बी)।

चावल। 12. दो स्थिर आवेशों की परस्पर क्रिया (ए), दो गतिशील आवेशों की परस्पर क्रिया (बी)

आप अपने भौतिकी पाठ्यक्रम से पहले से ही इस बल से परिचित हैं। यह वह बल है जो धारा प्रवाहित करने वाले दो समानांतर चालकों के आकर्षण का कारण बनता है। इस बल को चुंबकीय बल कहते हैं। दरअसल, समान रूप से निर्देशित धाराओं वाले समानांतर कंडक्टरों में, आवेश चित्र में दिखाए अनुसार चलते हैं, जिसका अर्थ है कि वे चुंबकीय बल द्वारा आकर्षित होते हैं। दो विद्युत धारावाही चालकों के बीच लगने वाला बल आवेशों के बीच लगने वाले सभी बलों का योग होता है।

आवेशित पिंडों की कुछ प्रणालियों द्वारा निर्मित और परीक्षण आवेश पर कार्य करने वाले विद्युत बल को परीक्षण आवेश पर सभी आवेशित पिंडों (परीक्षण को छोड़कर) द्वारा बनाए गए विद्युत क्षेत्र की क्रिया के रूप में दर्शाया जा सकता है।

इस स्थिति में विद्युत बल गायब क्यों हो जाता है? सब कुछ बहुत सरल है. कंडक्टर में सकारात्मक और नकारात्मक दोनों चार्ज होते हैं, और सकारात्मक चार्ज की संख्या नकारात्मक चार्ज की संख्या के बराबर होती है। इसलिए, सामान्य तौर पर, विद्युत बलों की भरपाई की जाती है। धाराएँ केवल ऋणात्मक आवेशों की गति के कारण उत्पन्न होती हैं; चालक में धनात्मक आवेश गतिहीन होते हैं। इसलिए, चुंबकीय बलों की भरपाई नहीं की जाती है।

यांत्रिक गति हमेशा सापेक्ष होती है, अर्थात गति हमेशा किसी संदर्भ प्रणाली के सापेक्ष दी जाती है और एक संदर्भ प्रणाली से दूसरे में जाने पर बदल जाती है।

अब चित्र 12 को ध्यान से देखें। चित्र a और b में क्या अंतर है? चित्र 6 में, आवेश गतिमान हैं। लेकिन यह आंदोलन हमारे द्वारा चुने गए संदर्भ के एक निश्चित ढांचे में ही है। हम संदर्भ का एक अलग फ्रेम चुन सकते हैं जिसमें दोनों चार्ज स्थिर हों। और फिर चुंबकीय शक्ति गायब हो जाती है। इससे पता चलता है कि विद्युत और चुंबकीय बल एक ही प्रकृति के बल हैं।

और वास्तव में यह है. अनुभव से पता चलता है कि एक ही है विद्युत चुम्बकीय बल, आवेशों के बीच कार्य करना, जो अलग-अलग संदर्भ प्रणालियों में अलग-अलग तरीके से प्रकट होता है। इस हिसाब से हम सिंगल के बारे में बात कर सकते हैं विद्युत चुम्बकीय, जो दो क्षेत्रों का संयोजन है - विद्युत और चुंबकीय। विभिन्न संदर्भ प्रणालियों में, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के विद्युत और चुंबकीय घटक स्वयं को विभिन्न तरीकों से प्रकट कर सकते हैं। विशेष रूप से, यह पता चल सकता है कि कुछ संदर्भ फ्रेम में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का विद्युत या चुंबकीय घटक गायब हो जाता है।

गति की सापेक्षता से यह निष्कर्ष निकलता है कि विद्युत अंतःक्रिया और चुंबकीय अंतःक्रिया एकल विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रिया के दो घटक हैं।

लेकिन यदि ऐसा है तो विद्युत क्षेत्र के संबंध में निष्कर्ष दोहराया जा सकता है।

आवेशों की एक निश्चित प्रणाली द्वारा निर्मित और परीक्षण आवेश पर कार्य करने वाले विद्युत चुम्बकीय बल को परीक्षण आवेश पर सभी आवेशों (परीक्षण आवेश को छोड़कर) द्वारा निर्मित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की क्रिया के रूप में दर्शाया जा सकता है।

निर्वात में या सतत माध्यम में स्थित किसी पिंड पर कार्य करने वाली कई शक्तियों को पिंड पर संबंधित क्षेत्रों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप दर्शाया जा सकता है। ऐसे बलों में, विशेष रूप से, गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय बल शामिल हैं।

• पृथ्वी से आप पर लगने वाला गुरुत्वाकर्षण बल सूर्य से लगने वाले गुरुत्वाकर्षण बल से कितने गुना अधिक है? (सूर्य का द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान से 330,000 गुना अधिक है, और पृथ्वी से सूर्य की दूरी 150 मिलियन किमी है।)
• दो आवेशों के बीच लगने वाला चुंबकीय बल, विद्युत बल की तरह, आवेशों के उत्पाद के समानुपाती होता है। यदि चित्र 12, बी में एक आवेश को विपरीत चिह्न के आवेश से प्रतिस्थापित कर दिया जाए तो चुंबकीय बल कहाँ निर्देशित होंगे?
• यदि दोनों आवेशों की गति विपरीत दिशा में बदल दी जाए तो चित्र 12, बी में चुंबकीय बल कहाँ निर्देशित होंगे?

यह लंबे समय से ज्ञात है कि चुंबकीय लौह अयस्क के टुकड़े धातु की वस्तुओं को आकर्षित करने में सक्षम हैं: कील, नट, धातु का बुरादा, सुई आदि। प्रकृति ने उन्हें इस क्षमता से संपन्न किया है। यह प्राकृतिक चुम्बक .

आइए हम लोहे की एक छड़ को प्राकृतिक चुंबक के सामने उजागर करें। कुछ समय बाद, यह स्वयं चुम्बकित हो जाएगा और अन्य धातु की वस्तुओं को आकर्षित करना शुरू कर देगा। ब्लॉक बन गया कृत्रिम चुंबक . चलो चुम्बक हटा दें. यदि चुम्बकत्व लुप्त हो जाए तो हम बात करते हैं अस्थायी चुम्बकत्व . अगर रहेगा तो हमारे सामने स्थायी चुंबक।

चुंबक के वे सिरे जो धातु की वस्तुओं को सबसे अधिक तीव्रता से आकर्षित करते हैं, कहलाते हैं चुंबक के ध्रुव. इसके मध्य क्षेत्र में आकर्षण सबसे कमजोर है। वे उसे बुलाते हैं तटस्थ क्षेत्र .

यदि आप चुंबक के मध्य भाग में एक धागा जोड़ते हैं और इसे तिपाई से लटकाकर स्वतंत्र रूप से घूमने देते हैं, तो यह इस तरह से घूम जाएगा कि इसका एक ध्रुव सख्ती से उत्तर की ओर उन्मुख होगा, और दूसरा सख्ती से दक्षिण की ओर। चुम्बक का उत्तर दिशा की ओर वाला सिरा कहलाता है उत्तरी ध्रुव(एन), और विपरीत - दक्षिण(एस)।

चुंबक अंतःक्रिया

एक चुम्बक दूसरे चुम्बकों को बिना छुए अपनी ओर आकर्षित करता है। जैसे विभिन्न चुम्बकों के ध्रुव प्रतिकर्षित करते हैं, और विपरीत ध्रुव आकर्षित करते हैं। क्या यह सच नहीं है कि यह विद्युत आवेशों की परस्पर क्रिया जैसा दिखता है?

विद्युत आवेश एक दूसरे पर प्रभाव डालते हैं विद्युत क्षेत्र , उनके चारों ओर गठित। स्थायी चुम्बक दूरी पर परस्पर क्रिया करते हैं क्योंकि वहाँ एक है एक चुंबकीय क्षेत्र .

19वीं शताब्दी के भौतिकविदों ने चुंबकीय क्षेत्र को इलेक्ट्रोस्टैटिक के एक एनालॉग के रूप में प्रस्तुत करने का प्रयास किया। उन्होंने चुंबक के ध्रुवों को सकारात्मक और नकारात्मक चुंबकीय आवेश (क्रमशः उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव) के रूप में देखा। लेकिन उन्हें जल्द ही एहसास हुआ कि पृथक चुंबकीय आवेश मौजूद नहीं हैं।

समान परिमाण लेकिन संकेत में भिन्न दो विद्युत आवेश कहलाते हैं विद्युत द्विध्रुव . एक चुम्बक के दो ध्रुव होते हैं चुंबकीय द्विध्रुव .

विद्युत द्विध्रुव में आवेशों को चालक को दो भागों में काटकर आसानी से एक दूसरे से अलग किया जा सकता है, जिनके अलग-अलग हिस्सों में वे स्थित होते हैं। लेकिन यह चुंबक के साथ काम नहीं करेगा। इसी प्रकार एक स्थायी चुम्बक को विभाजित करने पर हमें दो नये चुम्बक प्राप्त होंगे, जिनमें से प्रत्येक में दो चुम्बकीय ध्रुव भी होंगे।

जिन पिंडों का अपना चुंबकीय क्षेत्र होता है उन्हें कहा जाता है मैग्नेट . अलग-अलग सामग्रियां उनकी ओर अलग-अलग तरह से आकर्षित होती हैं। यह सामग्री की संरचना पर निर्भर करता है. बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में चुंबकीय क्षेत्र बनाने की सामग्री की संपत्ति को कहा जाता है चुंबकत्व .

चुम्बक के प्रति सबसे अधिक आकर्षित लौह चुम्बक. इसके अलावा, अणुओं, परमाणुओं या आयनों द्वारा निर्मित उनका अपना चुंबकीय क्षेत्र, उस बाहरी चुंबकीय क्षेत्र से सैकड़ों गुना अधिक होता है जिसके कारण ऐसा होता है। लौहचुम्बकीय तत्व ऐसे रासायनिक तत्व हैं जैसे लोहा, कोबाल्ट, निकल, साथ ही कुछ मिश्र धातुएँ।

अनुचुम्बक - वे पदार्थ जो किसी बाहरी क्षेत्र में उसकी दिशा में चुम्बकित होते हैं। वे चुम्बकों के प्रति कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं। रासायनिक तत्व एल्युमीनियम, सोडियम, मैग्नीशियम, लोहे के लवण, कोबाल्ट, निकल आदि पैरामैग्नेट के उदाहरण हैं।

लेकिन ऐसी सामग्रियां भी हैं जो चुम्बक द्वारा आकर्षित नहीं होती, बल्कि विकर्षित होती हैं। वे कहते हैं प्रतिचुंबकीय सामग्री. वे बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के विरुद्ध चुम्बकित होते हैं, लेकिन चुम्बक से कमजोर रूप से विकर्षित होते हैं। ये हैं तांबा, चांदी, जस्ता, सोना, पारा आदि।

ओर्स्टेड का अनुभव

हालाँकि, यह केवल स्थायी चुम्बक ही नहीं हैं जो चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं।

1820 में, डेनिश भौतिक विज्ञानी हंस क्रिश्चियन ऑर्स्टेड ने विश्वविद्यालय में अपने एक व्याख्यान में छात्रों को "वोल्टाइक कॉलम" से एक तार को गर्म करने का एक प्रयोग दिखाया। विद्युत परिपथ का एक तार मेज़ पर पड़े समुद्री कम्पास के कांच के आवरण पर जा लगा। जब वैज्ञानिक ने विद्युत परिपथ बंद कर दिया और तार में विद्युत धारा प्रवाहित होने लगी, तो चुंबकीय कंपास सुई अचानक एक ओर मुड़ गई। बेशक, ओर्स्टेड ने शुरू में सोचा था कि यह सिर्फ एक दुर्घटना थी। लेकिन, उन्हीं परिस्थितियों में प्रयोग दोहराने पर उन्हें वही परिणाम मिला। फिर उसने तार से तीर की दूरी बदलना शुरू कर दिया। यह जितना बड़ा था, सुई उतनी ही कमज़ोर थी। लेकिन वह सब नहीं है। विभिन्न धातुओं से बने तारों के माध्यम से करंट प्रवाहित करके, उन्होंने पाया कि जो तार चुंबकीय नहीं थे, उनमें भी विद्युत प्रवाह प्रवाहित होने पर वे अचानक चुंबक बन गए। तीर तब भी विचलित हो गया जब इसे धारा प्रवाहित करने वाले तार से उन सामग्रियों से बनी स्क्रीन द्वारा अलग किया गया जो धारा प्रवाहित नहीं करती थीं: लकड़ी, कांच, पत्थर। यहां तक ​​कि जब उसे पानी के टैंक में रखा गया, तब भी वह भटकती रही। जब विद्युत सर्किट टूट गया, तो चुंबकीय कंपास सुई अपनी मूल स्थिति में लौट आई। इसका मतलब ये था एक चालक जिसके माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जिससे तीर एक निश्चित दिशा की ओर इंगित करता है।

हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड

चुंबकीय प्रेरण

चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति विशेषता है चुंबकीय प्रेरण . यह एक वेक्टर मात्रा है जो क्षेत्र में किसी दिए गए बिंदु पर गतिमान आवेशों पर अपना प्रभाव निर्धारित करती है।

चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा चुंबकीय क्षेत्र में स्थित चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव की दिशा से मेल खाती है।एसआई प्रणाली में चुंबकीय प्रेरण की माप की इकाई टेस्ला है ( टीएल) . चुंबकीय प्रेरण को कहलाने वाले उपकरणों से मापा जाता है टेस्लामीटर.

यदि क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण वैक्टर क्षेत्र के सभी बिंदुओं पर परिमाण और दिशा में समान हैं, तो ऐसे क्षेत्र को एकसमान कहा जाता है।

अवधारणा भ्रमित नहीं होनी चाहिए चुंबकीय क्षेत्र प्रेरणऔर विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना .

ग्राफ़िक रूप से, चुंबकीय क्षेत्र को बल की रेखाओं का उपयोग करके दर्शाया जाता है।

बिजली की लाइनों , या चुंबकीय प्रेरण की रेखाएँ , वे रेखाएं कहलाती हैं जिनकी किसी दिए गए बिंदु पर स्पर्श रेखाएं चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा से मेल खाती हैं। इन रेखाओं का घनत्व चुंबकीय प्रेरण वेक्टर के परिमाण को दर्शाता है।

सरल प्रयोग से इन रेखाओं के स्थान का चित्र प्राप्त किया जा सकता है। लोहे के बुरादे को चिकने कार्डबोर्ड या कांच के टुकड़े पर बिखेर कर और इसे चुंबक पर रखकर, आप देख सकते हैं कि बुरादे को कुछ रेखाओं के साथ कैसे व्यवस्थित किया गया है। ये रेखाएं चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के रूप में होती हैं।

चुंबकीय प्रेरण लाइनें हमेशा बंद रहती हैं. उनका न तो आदि है और न ही अंत। उत्तरी ध्रुव से निकलकर वे दक्षिणी ध्रुव में प्रवेश करते हैं और चुंबक के अंदर बंद हो जाते हैं।

बंद वेक्टर रेखाओं वाले फ़ील्ड कहलाते हैं भंवर. अतः चुंबकीय क्षेत्र भंवर है। प्रत्येक बिंदु पर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की अपनी दिशा होती है। यह इस बिंदु पर या चुंबकीय तीर की दिशा से निर्धारित होता है गिलेट नियम (वर्तमान प्रवाहित कंडक्टर के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र के लिए)।

गिमलेट (पेंच) नियम और दाहिने हाथ का नियम

ये नियम किसी भी भौतिक उपकरण का उपयोग किए बिना चुंबकीय प्रेरण लाइनों की दिशा को सरलता से और काफी सटीक रूप से निर्धारित करना संभव बनाते हैं।

यह समझने के लिए कि यह कैसे काम करता है गिलेट नियम , कल्पना कीजिए कि हम अपने दाहिने हाथ से एक ड्रिल या कॉर्कस्क्रू में पेंच लगा रहे हैं।

यदि गिलेट के ट्रांसलेशनल आंदोलन की दिशा कंडक्टर में वर्तमान आंदोलन की दिशा के साथ मेल खाती है, तो गिलेट हैंडल के घूर्णन की दिशा चुंबकीय प्रेरण लाइनों की दिशा के साथ मेल खाती है।

इस नियम का एक रूपांतर है दाहिने हाथ का नियम .

यदि आप मानसिक रूप से किसी विद्युत धारा प्रवाहित चालक को अपने दाहिने हाथ से इस प्रकार पकड़ते हैं कि 90° पर मुड़ा हुआ अंगूठा धारा की दिशा दिखाता है, तो शेष उंगलियां इससे उत्पन्न क्षेत्र की चुंबकीय प्रेरण रेखाओं की दिशा बताएंगी वर्तमान, और चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा इन रेखाओं पर स्पर्शरेखीय रूप से निर्देशित होती है।

चुंबकीय प्रवाह

आइए हम एक समान चुंबकीय क्षेत्र में एक सपाट बंद सर्किट रखें। समोच्च की सतह से गुजरने वाली बल रेखाओं की संख्या के बराबर मान कहलाता है चुंबकीय प्रवाह .

Ф = В· एस cosα ,

कहाँ एफ - चुंबकीय प्रवाह का परिमाण;

में - इंडक्शन वेक्टर का मॉड्यूल;

एस - समोच्च क्षेत्र;

α - चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा और समोच्च तल के सामान्य (लंबवत) के बीच का कोण।

झुकाव के कोण में परिवर्तन के साथ, चुंबकीय प्रवाह का परिमाण बदल जाता है।

यदि समोच्च तल चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत है ( α = 0), तो इससे गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह अधिकतम होगा।

एफ अधिकतम = वी एस

यदि सर्किट चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर स्थित है ( α =90 0), तो इस स्थिति में प्रवाह शून्य के बराबर होगा।

लोरेंत्ज़ बल

हम जानते हैं कि विद्युत क्षेत्र किसी भी आवेश पर कार्य करता है, चाहे वे आराम की स्थिति में हों या गतिमान हों। एक चुंबकीय क्षेत्र केवल गतिमान आवेशों को प्रभावित कर सकता है।

एक चुंबकीय क्षेत्र से उसमें घूमने वाले इकाई विद्युत आवेश पर लगने वाले बल के लिए एक अभिव्यक्ति एक डच सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी द्वारा स्थापित की गई थी हेंड्रिक एंटोन लोरेन्ज़इस फोर्स को बुलाया गया लोरेंत्ज़ बल .

हेंड्रिक एंटोन लोरेन्ज़

लोरेंत्ज़ बल मापांक सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

एफ= क्यू वी बी· पापα ,

कहाँ क्यू - प्रभार की राशि;

वी - चुंबकीय क्षेत्र में आवेश की गति की गति;

बी - चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर का मॉड्यूल;

α - प्रेरण वेक्टर और वेग वेक्टर के बीच का कोण।

लोरेंट्ज़ बल कहाँ निर्देशित है? इसका उपयोग करके आसानी से निर्धारित किया जा सकता है बाएँ हाथ के नियम : « यदि आप अपने बाएं हाथ की हथेली को इस प्रकार रखें कि फैली हुई चार उंगलियां सकारात्मक विद्युत आवेश की गति की दिशा दिखाएं, और चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं हथेली में प्रवेश करें, तो 90 0 से मुड़ा हुआ अंगूठा दिशा दिखाएगा लोरेंत्ज़ बल».

एम्पीयर का नियम

1820 में, ओर्स्टेड ने यह स्थापित किया कि विद्युत धारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है, प्रसिद्ध फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी आंद्रे मैरी एम्पीयरविद्युत धारा और चुंबक के बीच परस्पर क्रिया पर शोध जारी रखा।

आंद्रे मैरी एम्पीयर

प्रयोगों के परिणामस्वरूप, वैज्ञानिक ने यह पाया प्रेरण के साथ चुंबकीय क्षेत्र में स्थित धारा वाले सीधे कंडक्टर के लिए में, बल क्षेत्र से कार्य करता हैएफ , वर्तमान ताकत और चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के लिए आनुपातिक. यह कानून कहा गया एम्पीयर का नियम , और फोर्स को बुलाया गया एम्पीयर बल .

एफ= मैं एल बी· पापα ,

कहाँ मैं - कंडक्टर में वर्तमान ताकत;

एल - चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर की लंबाई;

बी - चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर का मॉड्यूल;

α - चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर और कंडक्टर में धारा की दिशा के बीच का कोण।

यदि कोण हो तो एम्पीयर बल का अधिकतम मान होता है α 90 0 के बराबर है.

लोरेंत्ज़ बल की तरह एम्पीयर बल की दिशा भी बाएं हाथ के नियम द्वारा आसानी से निर्धारित की जाती है।

हम बाएं हाथ को इस तरह रखते हैं कि चार उंगलियां करंट की दिशा का संकेत देती हैं, और क्षेत्र रेखाएं हथेली में प्रवेश करती हैं। फिर 90 0 से मुड़ा हुआ अंगूठा एम्पीयर बल की दिशा बताएगा।

करंट के साथ दो पतले कंडक्टरों की परस्पर क्रिया का अवलोकन करते हुए वैज्ञानिक ने यह पता लगाया यदि समान दिशा में धाराएं प्रवाहित होती हैं तो समानांतर कंडक्टर आकर्षित होते हैं, और यदि धाराओं की दिशा विपरीत होती है तो प्रतिकर्षित होते हैं.

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र

हमारा ग्रह एक विशाल स्थायी चुंबक है जिसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र है। इस चुंबक में उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव होते हैं। इनके पास पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र सबसे मजबूत होता है। कम्पास सुई को चुंबकीय रेखाओं के अनुदिश स्थापित किया जाता है। इसका एक सिरा उत्तरी ध्रुव की ओर, दूसरा दक्षिण की ओर है।

पृथ्वी के चुंबकीय ध्रुव समय-समय पर स्थान बदलते रहते हैं। सच है, ऐसा अक्सर नहीं होता. पिछले दस लाख वर्षों में ऐसा 7 बार हुआ है।

चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वी को ब्रह्मांडीय विकिरण से बचाता है, जिसका सभी जीवित चीजों पर विनाशकारी प्रभाव पड़ता है।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र प्रभावित होता है धूप वाली हवा, जो सौर कोरोना से जबरदस्त गति से निकलने वाले आयनित कणों की एक धारा है। यह विशेष रूप से सौर ज्वालाओं के दौरान तीव्र होता है। हमारे ग्रह के पास से उड़ने वाले कण अतिरिक्त चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताएं बदल जाती हैं। उठना चुंबकीय तूफान. सच है, वे लंबे समय तक नहीं टिकते। और कुछ समय बाद चुंबकीय क्षेत्र पुनः बहाल हो जाता है। लेकिन वे कई समस्याएं पैदा कर सकते हैं, क्योंकि वे बिजली लाइनों और रेडियो संचार के संचालन को प्रभावित करते हैं, विभिन्न उपकरणों के संचालन में खराबी पैदा करते हैं, और मानव हृदय, श्वसन और तंत्रिका तंत्र के कामकाज को खराब करते हैं। जो लोग मौसम पर निर्भर होते हैं वे इनके प्रति विशेष रूप से संवेदनशील होते हैं।