चुंबकीय क्षेत्र की अवधारणा

हम सभी जानते हैं कि स्थायी चुंबक क्या हैं। मैग्नेट धातु के शरीर होते हैं जो अन्य मैग्नेट और कुछ धातुओं से आकर्षित होते हैं। जो चुंबक के आसपास स्थित होता है और आस-पास की वस्तुओं के साथ इंटरैक्ट करता है (उनमें से कुछ को आकर्षित या रीप्लेस करता है) को चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है।

किसी भी चुंबकीय क्षेत्र का स्रोत आवेशित कण हैं। और आवेशित कणों की दिशात्मक गति को विद्युत धारा कहते हैं। अर्थात कोई भी चुंबकीय क्षेत्र केवल विद्युत प्रवाह से उत्पन्न होता है।

सकारात्मक रूप से चार्ज कणों की गति की दिशा को विद्युत प्रवाह की दिशा के रूप में लिया जाता है। यदि नकारात्मक शुल्क चलते हैं, तो वर्तमान की दिशा को ऐसे आरोपों के आंदोलन के विपरीत माना जाता है। एक कुंडलाकार पाइप के माध्यम से बहने वाले पानी की कल्पना करें। लेकिन हम यह मानेंगे कि इस मामले में एक निश्चित "चालू" विपरीत दिशा में चलता है। विद्युत प्रवाह I द्वारा पत्र द्वारा इंगित किया गया है।

धातुओं में, इलेक्ट्रॉनों के संचलन द्वारा वर्तमान उत्पन्न होता है - नकारात्मक चार्ज कणों। नीचे दिए गए आंकड़े में, इलेक्ट्रॉनों को कंडक्टर के साथ दाएं से बाएं घुमाया जाता है। लेकिन यह माना जाता है कि विद्युत प्रवाह को बाएं से दाएं निर्देशित किया जाता है।


ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि जब उन्होंने विद्युत परिघटनाओं का अध्ययन करना शुरू किया, तो यह ज्ञात नहीं था कि कौन से वाहक सबसे अधिक बार विद्युत प्रवाह करते हैं।

यदि हम इस कंडक्टर को बाईं ओर देखते हैं, ताकि वर्तमान "हमसे" हो जाए, तो इस धारा के चुंबकीय क्षेत्र को घड़ी के चारों ओर निर्देशित किया जाएगा।


यदि इस कंडक्टर के बगल में एक कम्पास रखा जाता है, तो इसका तीर कंडक्टर के लंबवत घुमाएगा, "चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं" के समानांतर - आंकड़ा में ब्लैक रिंग तीर के समानांतर।

यदि हम एक गेंद को एक सकारात्मक चार्ज (इलेक्ट्रॉनों की कमी होने) लेते हैं और इसे आगे फेंकते हैं, तो ठीक इसी अंगूठी चुंबकीय क्षेत्र इस गेंद के चारों ओर दिखाई देगी, जो घड़ी के चारों ओर घूमती है।


आखिरकार, यहां भी, प्रभारी का एक निर्देशित आंदोलन है। आरोपों का एक दिशात्मक आंदोलन एक विद्युत प्रवाह है। यदि करंट है, तो इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र होना चाहिए।

एक चलती चार्ज (या कई चार्ज - एक कंडक्टर में विद्युत प्रवाह के मामले में) एक चुंबकीय क्षेत्र से अपने चारों ओर एक "सुरंग" बनाता है। इस "सुरंग" की दीवारें चलती चार्ज के पास "सघन" हैं। चलती चार्ज से दूर, इसके द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र का तनाव ("ताकत") कमजोर। कमजोर कम्पास सुई इस क्षेत्र में प्रतिक्रिया करती है।

अपने स्रोत के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के वितरण का पैटर्न एक चार्ज शरीर के चारों ओर विद्युत क्षेत्र के वितरण के पैटर्न के समान है - यह क्षेत्र स्रोत से दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती है।

यदि एक धनात्मक आवेशित गेंद एक वृत्त में घूमती है, तो उसके चारों ओर बनने वाले चुम्बकीय क्षेत्र के छल्लों को जोड़ दिया जाता है, और हम एक चुंबकीय क्षेत्र को सीधा सीधा उस तल तक ले जाते हैं जिसमें आवेश चलता है:


आवेश के चारों ओर चुम्बकीय "सुरंग" एक रिंग में मुड़ जाती है और आकार में एक टोरस (डोनट) जैसा दिखता है।

एक ही प्रभाव प्राप्त होता है यदि वर्तमान कंडक्टर को एक अंगूठी में लुढ़का हुआ है। मल्टी-टर्न कॉइल में लुढ़का एक वर्तमान कंडक्टर एक इलेक्ट्रोमैग्नेट कहलाता है। कॉइल के चारों ओर आवेशित कणों के चुंबकीय क्षेत्र होते हैं - इलेक्ट्रॉन।

और यदि आप आवेशित गेंद को उसकी धुरी के चारों ओर घुमाते हैं, तो उसके पास पृथ्वी की तरह एक चुंबकीय क्षेत्र होगा, जिसे घूर्णन के अक्ष के साथ निर्देशित किया जाएगा। इस मामले में, चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति का कारण गेंद की धुरी के चारों ओर चार्ज का परिपत्र आंदोलन है - परिपत्र विद्युत प्रवाह।


यहाँ, वास्तव में, वही होता है जब गेंद एक कुंडलाकार कक्षा में चलती है। इस कक्षा की केवल त्रिज्या ही गेंद की त्रिज्या तक कम हो जाती है।

एक नकारात्मक चार्ज की गई गेंद के लिए उपरोक्त सभी सही है, लेकिन इसके चुंबकीय क्षेत्र को विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाएगा।

इस आशय की खोज रॉलैंड और ईचेनवाल्ड के प्रयोगों में की गई थी। इन सज्जनों ने घूर्णन चार्ज डिस्क के पास चुंबकीय क्षेत्र दर्ज किए: इन डिस्क के बगल में कम्पास सुई विक्षेपित करने लगी। डिस्क के चार्ज के संकेत और उनके रोटेशन की दिशा के आधार पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशाएं चित्र में दिखाई जाती हैं:


जब एक अज्ञात डिस्क को घुमाते हैं, तो चुंबकीय क्षेत्र का पता नहीं लगाया गया था। स्थिर चार्ज डिस्क के पास कोई चुंबकीय क्षेत्र नहीं थे।

मूविंग चार्ज के चुंबकीय क्षेत्र का मॉडल

एक गतिशील सकारात्मक चार्ज के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को याद रखने के लिए, हम अपनी जगह पर खुद को पेश करेंगे। दाहिने हाथ को ऊपर उठाएं, फिर दाईं ओर इंगित करें, फिर इसे नीचे करें, फिर बाईं ओर इंगित करें और हाथ को अपनी मूल स्थिति में लौटाएं - ऊपर। फिर इस आंदोलन को दोहराएं। हमारा हाथ एक दक्षिणावर्त दिशा में मंडलियों का वर्णन करता है। अब अपने हाथ से घुमाते हुए आगे बढ़ना शुरू करें। हमारे शरीर की गति एक सकारात्मक चार्ज के आंदोलन का एक एनालॉग है, और हाथ दक्षिणावर्त का रोटेशन चार्ज के चुंबकीय क्षेत्र का एक एनालॉग है।

अब कल्पना कीजिए कि हमारे चारों ओर एक पतली और मजबूत लोचदार वेब है, जो अंतरिक्ष के तारों के समान है, जो हमने चित्रित की थी, जो विद्युत क्षेत्र का एक मॉडल बना रही थी।


जब हम इस त्रि-आयामी "वेब" के माध्यम से आगे बढ़ते हैं, तो हाथ के रोटेशन के कारण, यह विकृत हो जाता है, घड़ी की दिशा में चलता है, एक प्रकार का सर्पिल बनाता है, जैसे कि एक चार्ज के चारों ओर एक कुंडल में घुमावदार।


हमारे पीछे, "वेब" अपनी सही संरचना को पुनर्स्थापित करता है। कुछ इस तरह से कल्पना की जा सकती है कि यह एक सकारात्मक चार्ज के चुंबकीय क्षेत्र के रूप में होता है।

अब सीधे आगे बढ़ने की कोशिश न करें, बल्कि एक सर्कल में, उदाहरण के लिए, चलते समय बाईं ओर मुड़ना, जबकि अपने हाथ को दक्षिणावर्त घुमाते हुए। कल्पना करें कि आप जेली के सदृश किसी चीज से गुजर रहे हैं। अपने हाथ के रोटेशन के कारण, जिस सर्कल के साथ आप आगे बढ़ रहे हैं, उसके अंदर "जेली" ऊपर की ओर जाएगी, जिससे सर्कल के केंद्र के ऊपर एक कूबड़ बनता है। और सर्कल के केंद्र के नीचे, एक गुहा इस तथ्य के कारण बनता है कि जेली का हिस्सा ऊपर स्थानांतरित हो गया है। तो आप एक अंगूठी या इसके रोटेशन के साथ एक चार्ज के आंदोलन के दौरान उत्तर (ऊपर कूबड़) और दक्षिण (नीचे खोखले) के गठन की कल्पना कर सकते हैं।


यदि आप चलते समय दाईं ओर चलते हैं, तो नीचे से “कूबड़” (उत्तरी ध्रुव) बनेगा।

इसी तरह, हम एक गतिशील ऋणात्मक आवेश के चुंबकीय क्षेत्र का विचार बना सकते हैं। केवल विपरीत दिशा में अपने हाथ से घुमाएं - वामावर्त। तदनुसार, चुंबकीय क्षेत्र को विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाएगा। बस हर बार, इस बात का ध्यान रखें कि आपका हाथ "जेली" किस तरफ धकेलता है

ऐसा मॉडल स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है कि क्यों एक चुंबक का उत्तरी ध्रुव दूसरे चुंबक के दक्षिणी ध्रुव की ओर आकर्षित होता है: एक चुंबक का "कूबड़" दूसरे चुंबक के "गुहा" में खींचा जाता है।


और यह मॉडल यह भी दर्शाता है कि मैग्नेट के अलग-अलग उत्तर और दक्षिणी ध्रुव क्यों नहीं हैं, चाहे हम उन्हें कैसे काटें - चुंबकीय क्षेत्र एक भंवर है (बंद) "अंतरिक्ष विरूपण" एक चलती चार्ज के प्रक्षेपवक्र के आसपास।

स्पिन

एक इलेक्ट्रॉन में एक चुंबकीय क्षेत्र पाया जाता था, जैसे कि अगर वह अपनी धुरी के चारों ओर घूमती गेंद होती तो ऐसा होता। इस चुंबकीय क्षेत्र को एक स्पिन (अंग्रेजी से स्पिन - स्पिन तक) कहा जाता था।

इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन में एक कक्षीय चुंबकीय क्षण भी होता है। आखिरकार, एक इलेक्ट्रॉन न केवल "घूमता है", बल्कि एक परमाणु के नाभिक के चारों ओर एक कक्षा में घूमता है। और आवेशित पिंड की गति एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। चूंकि इलेक्ट्रॉन नकारात्मक रूप से चार्ज होता है, कक्षा में इसके आंदोलन के कारण चुंबकीय क्षेत्र इस तरह दिखाई देगा:


यदि इसकी कक्षा में इलेक्ट्रॉन की गति के कारण उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की दिशा इलेक्ट्रॉन के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के साथ मेल खाती है (इसकी स्पिन), तो इन क्षेत्रों को जोड़ा और प्रवर्धित किया जाता है। यदि इन चुंबकीय क्षेत्रों को अलग-अलग दिशाओं में निर्देशित किया जाता है, तो वे एक दूसरे को घटाते और कमजोर करते हैं।


इसके अलावा, परमाणु के अन्य इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षेत्र को एक दूसरे से जोड़ा या घटाया जा सकता है। यह कुछ पदार्थों की चुंबकत्व की उपस्थिति या अनुपस्थिति (किसी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र या अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति) के बारे में बताता है।

यह लेख रसायन विज्ञान की मूल बातें के बारे में एक पुस्तक का एक अंश है। पुस्तक यहाँ है:
sites.google.com/site/kontrudar13/himia

UPD: सामग्री मुख्य रूप से मध्य विद्यालय के छात्रों के लिए अभिप्रेत है। शायद हबर ऐसी चीजों के लिए जगह नहीं है, लेकिन जगह कहां है? उसे नहीं।