అయస్కాంత క్షేత్రం

అయస్కాంత ప్రభావం విస్తరించి ఉన్న సీమను అయస్కాంత క్షేత్రం అంటారు. ఈ క్షేత్రం ప్రభవించడానికి కారకం విద్యుత్ ప్రవాహమైనా కావచ్చు, అయస్కాంతమైనా కావచ్చు. కనుక ఈ క్షేత్రాన్ని విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం అని కూడా అంటారు.

Magnetic field of an ideal cylindrical magnet with its axis of symmetry inside the image plane. The magnetic field is represented by magnetic field lines, which show the direction of the field at different points.

దైనందన జీవితంలో అయస్కాంతాలు, వాటి చుట్టూ ఉండే ఆకర్షక క్షేత్రాలు, వికర్షక క్షేత్రాలు చాల మందికి పరిచయమే. అయస్కాంత క్షేత్రాలు ఆధునిక సాంకేతిక రంగాలైన ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగు, ఎలక్ట్రోమెకానిక్స్‌లలో విరివిగా ఉపయోగపడతాయి. భూమి ఒక పెద్ద సహజ అయస్కాంతం. భూమి చుట్టూ దాని అయస్కాంత క్షేత్రం ఆవరించి ఉంది. ఈ అయస్కాంత క్షేత్రం, భూమి మీద సంచరించడానికి చాలా అవసరం. ఇది భూమి యొక్క పర్యావరణాన్ని సౌర పవనాలనుండి కాపాడుతుంది. భ్రమించే అయస్కాంత క్షేత్రాలు విద్యుత్తు చాలకాలలోను (మోటర్లలోను), విద్యుత్తు ఉత్పాదకాలలోను (జెనరేటర్లలోనూ) ఉపయోగిస్తారు.

అయస్కాంత బలాలు ఒక వస్తువులోని ఛార్జి వాహకాలను గురించిన సమాచారాన్ని హాల్ ప్రభావం ద్వారా తెలియజేస్తాయి. ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ల వంటి పరికరాలలోని అయస్కాంత క్షేత్రాల యొక్క పరస్పర ప్రభావం అయస్కాంత వలయపు రంగంలో అధ్యయనం చేస్తారు.

యానకంలో ఉన్న ఏదేని ఒక బిందువు వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రం, దిశ, బలంతో నిర్వచించబడుతుంది. కాబట్టి ఇది సదిశ రాశి క్షేత్రం (vector field).

ఈ పదాన్ని రెండు దగ్గరి సంబంధం ఉన్న, నిర్ధిష్టమైన, క్షేత్రాలను సూచించడానికి వాడతారు. వాటి సంజ్ఞలు The term is used for two distinct but closely related fields denoted by the symbols B, H, వీటిని ఎస్.ఐ పద్ధతిలో వరుసగా టెస్లా, ఆంపియర్ / మీటరు ప్రమాణాలలో కొలుస్తారు. Bని సాధారణంగా ప్రవహించే విద్యుత్ ఛార్జిలపై ఇది చూపించే లోరెంజ్ బలంతో నిర్వచిస్తారు.

Magnetic fields are produced by moving electric charges and the intrinsic magnetic moments of elementary particles associated with a fundamental quantum property, their spin. In special relativity, electric and magnetic fields are two interrelated aspects of a single object, called the electromagnetic tensor; the split of this tensor into electric and magnetic fields depends on the relative velocity of the observer and charge. In quantum physics, the electromagnetic field is quantized and electromagnetic interactions result from the exchange of photons.

magnetic field lines in a magnet

కరెంట్ యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం

ఒక తీగలో విద్యుత్ ప్రవాహం I ఉన్నప్పుడు ఆ తీగ చుట్టూ ఒక విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం ప్రభవిస్తుంది. కుడి చేతి బొటన వేలుని తీగలో విద్యుత్ ప్రవహించే దిశలో ఉండేలా పట్టుకున్నట్లు ఊహించుకుంటే, ఆ కుడి చేతి వేళ్లు చూపించే దిశలో - వర్తులాలలా - తీగ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం B ప్రభవిస్తుంది (బొమ్మ చూడండి). దీనిని ఏంపియర్ సూత్రం (Ampere's Law) అంటారు.

$B={\frac {\mu _{0}I}{2\pi r}}$

The earth's magnetic field is about 0.5 gauss. The permeability of free space is $\mu _{0}=4\pi x10^{-7}T{\frac {m}{A}}$

తీగలు మధ్య అయస్కాంత శక్తి

తీగచుట్ట (సోలినోయిడ్)

తీగ ఒక దీర్ఘ నేరుగా కాయిల్ ఒక తదేక ఉత్పత్తి ఉపయోగించవచ్చు అయస్కాంత రంగంలో ఒక పోలి బార్ అయస్కాంతము . సోలేనోయిడ్ అని ఇటువంటి కాయిల్స్, ఆచరణీయ అనువర్తనాలను అపరిమితమైన ఉన్నాయి. రంగంలో గొప్పగా ఒక అదనంగా బలోపేతం చేయవచ్చు ఇనుము కోర్ . ఇటువంటి భాగాల్లో ఉంటాయి విద్యుత్ .

అయస్కాంత క్షేత్రము B కోసం పై ఎక్స్ప్రెషన్, n లో యూనిట్ పొడవు ప్రకారము మలుపులు సంఖ్యను కొన్నిసార్లు "సాంద్రత మారుతుంది" అని, ఉంది. వ్యక్తీకరణ అనంత పొడవు సోలేనోయిడ్ ఒక idealization, కానీ ఒక దీర్ఘ సోలేనోయిడ్ రంగంలో ఒక మంచి అంచనా అందిస్తుంది.

--ఏంపియర్ సూత్రం నుండి సొలినాయిడ్ క్షేత్రం దాకా==

విశ్లేషించడానికి ఇది గురించి ఒక దీర్ఘచతురస్రాకార మార్గం తీసుకొని యామ్పియర్ యొక్క లా సోలేనోయిడ్ రంగంలో వైపు సమాంతర పొడవు L అలాంటి కాయిల్ లోపల ఒక సహకారం BL ఇస్తుంది. రంగంలో అతితక్కువ సహకారం ఇవ్వడం, మార్గం యొక్క వైపులా తప్పనిసరిగా లంబంగా ఉంది. ముగింపు రంగంలో అతితక్కువ కాయిల్ నుండి ఇప్పటివరకు తీసిన, అప్పుడు కాయిల్ లోపల పొడవు ఆధిపత్య సహకారం.

యామ్పియర్ యొక్క లా కోసం ఈ ఆమోదం మలచారని కేసు ఇస్తుంది

${\begin{array}{ll}L={\frac {\mu N^{2}A}{l}}&{\begin{matrix}l={\text{length of solenoid}}\\A={\text{cross-sectional area}}\end{matrix}}\end{array}}$

ఈ కోసం ఒక మంచి అంచనా అవుతుంది సోలేనోయిడ్ ముఖ్యంగా ఒక విషయంలో, రంగంలో ఇనుము కోర్ సోలేనోయిడ్ .

ఇండక్టెన్స్ ఒక యొక్క తీగ కాయిల్ ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది

దండయస్కాంతం

రేఖలు అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఒక దండయస్కాంతం రూపం నుండి పంక్తులు ముగిసింది. సాంప్రదాయకంగా, రంగంలో దిశలో ఉత్తర ధ్రువం నుంచి, అయస్కాంతము యొక్క దక్షిణ ధ్రువానికి బాహ్య తీసుకుంటారు. శాశ్వత అయస్కాంత నుండి తయారు చేయవచ్చు ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు.

ఒక దండయస్కాంతం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు ఒక దిక్సూచి ఉపయోగంతో గుర్తించవచ్చు. ఒక దిక్సూచి యొక్క సూది శాశ్వత అయస్కాంతం అనేది, దిక్సూచి యొక్క ఉత్తర సూచిక ఒక అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం ఉంది. ఒక అయస్కాంతము యొక్క ఉత్తర ధ్రువము కాబట్టి ఒక సస్పెండ్ దిక్సూచి సూది అయస్కాంత క్షేత్రంతో వరకు లైన్లు తిరుగుతాయి, అయస్కాంత క్షేత్రం వరుసలో కలుగజేస్తాయి. అయస్కాంత ధ్రువాల కాకుండా ఆకర్షించడానికి, కాబట్టి దిక్సూచి ఉత్తర సూచిక ఒక అయస్కాంతము యొక్క దక్షిణ ధ్రువం దిశగా ఆకర్షిస్తాయి. ప్రతిస్పందనగా భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం ఇది నిజానికి ఒక అయస్కాంత దక్షిణ ధ్రువం ఎందుకంటే, దిక్సూచి భూమి యొక్క భౌగోళిక ఉత్తర ధ్రువం దిశగా ఆకర్షిస్తాయి. భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు భౌగోళిక ఉత్తర ధ్రువం దగ్గర ఎంటర్.

అయస్కాంత క్షేత్రం ఉత్పత్తి విద్యుత్ ఒకలో సోలేనోయిడ్ కాయిల్ ఒక పోలి ఉంది దండయస్కాంతం .

విద్యుదయస్కాంతం

విద్యుదయస్కాంతాలను రూపంలో ఉంటాయి ఇనుము కోర్ solenoids . ఫెర్రో అయస్కాంత ఇనుము కోర్ ఆస్తి అంతర్గత కారణాలు అయస్కాంత డొమెయిన్ చిన్న వరుసలో ఇనుము డ్రైవింగ్ అయస్కాంత రంగంలో ప్రస్తుత ఉత్పత్తి సోలేనోయిడ్ . ప్రభావం వేల దాచిపెట్టేవాడు పదుల అంశాలు అయస్కాంత క్షేత్రం గుణకారం ఉంది. సోలేనోయిడ్ రంగంలో సంబంధం

, k ఉంది సాపేక్ష పారగమ్యత, ఇనుము ఇనుము కోర్ యొక్క హీరోల ప్రభావం చూపిస్తుంది.

భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం

భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం దండయస్కాంతమును పోలి ఉంటుంది. భూమి యొక్క పరిభ్రమణ అక్షం నుండి 11 డిగ్రీల వంగి. ఆ చిత్రం సమస్య ఉంది క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత ఇనుము గురించి 770 సి. భూమి యొక్క కోర్ కంటే వేడిని, అందువలన అయస్కాంత కాదు.కాబట్టి ఎలా భూమి దాని అయస్కాంత రంగంలో వచ్చాం?

అయస్కాంత ఖాళీలను చుట్టూ విద్యుత్ ప్రవాహం, కాబట్టి మనం భూమి యొక్క కరిగిన ఖనిజ కోర్ తిరుగుతున్న electric ప్రవాహాలు అయస్కాంత క్షేత్రం మూలం అని భావిస్తున్నారు. ఒక ప్రస్తుత లూప్ భూమి పోలి ఒక రంగంలో ఇస్తుంది. భూమి యొక్క ఉపరితలం వద్ద కొలుస్తారు అయస్కాంత రంగంలో పరిమాణం గురించి సగం ఒక ఉంది గాస్, ఉత్తర అర్ధ గోళంలో భూమి వైపు ముంచటం. పరిమాణం పరిధి 0.3-0.6 గాస్ లో భూమి ఉపరితలంపై

మారుతుంది.

ఒక దిక్సూచి సూదిని ఉత్తర ధ్రువం ఒక అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం ఉంది. ఇది ఒక అయస్కాంత దక్షిణ ధ్రువం (వ్యతిరేక అయస్కాంత ధ్రువాల ఆకర్షించడానికి) ఇది భౌగోళిక ఉత్తర ధ్రువం, ఆకర్షితుడయ్యాడు ఉంది.

లారెంజ్ సూత్రం బలము

విద్యుత్ రంగంలో, అయస్కాంత క్షేత్రం రెండు లారెంజ్ బలము చట్టం నుండి నిర్వచించవచ్చు:

${\overrightarrow {F}}={\underset {Electricforce}{q{\overrightarrow {\color {red}{E}}}}}+{\underset {Magneticforce}{q{\overrightarrow {v}}~x~{\overrightarrow {\color {blue}{B}}}}}$

విద్యుత్ శక్తి ఛార్జ్ q సానుకూల ఉంటే విద్యుత్ రంగంలో దిశలో ఉండటం, straightforward, కాని శక్తి యొక్క అయస్కాంత భాగం యొక్క దిశ ఇవ్వబడుతుంది కుడి చేయి సూత్రం .

మాగ్నటిక్ ఫీల్డ్ యూనిట్లు

ప్రామాణిక SI యూనిట్ అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క అయస్కాంత భాగం నుండి చూడవచ్చు, టెస్లా ఉంది లారెంజ్ బలము చట్టం / (కూలుంబ్ x మీటర్) (న్యూటన్ రెండవ x) కూడి ఉండటం F _{అయస్కాంత} =qvB. ఒక చిన్న అయస్కాంత రంగంలో యూనిట్ గాస్ (1 టెస్లా= 10,000 గాస్) ఉంది.

ఇక్కడ "అయస్కాంత రంగంలో" అని అయస్కాంత పరిమాణం B కొన్నిసార్లు "అయస్కాంత ఫ్లక్స్ సాంద్రత" అంటారు. టెస్లా కోసం ఒక పాత యూనిట్ పేరు వెబెర్ అయస్కాంత ధార యొక్క యూనిట్ తో స్క్వేర్డ్ మీటరుకు Webers ఉంది.

అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత H

ప్రవాహాల ద్వారా ఉత్పత్తి, నుండి లెక్కించిన అయస్కాంత ఖాళీలను యామ్పియర్ యొక్క లా లేదా Biot-సావర్ట్ సిద్దాంతం వర్ణించవచ్చు అయస్కాంత క్షేత్రము B టెస్లా కొలుస్తారు. ఉత్పత్తి ఖాళీలను గుండా కానీ అయస్కాంత పదార్థాలు తాము అంతర్గత అయస్కాంత ఖాళీలను దోహదపడతాయి, అస్పష్టత రంగంలో భాగంగా బాహ్య ప్రవాహాలు, పదార్థం నుండే వస్తుంది నుండి వస్తుంది ఏమి గురించి తలెత్తుతాయి. ఇది సాధారణంగా ఇది బంధమే నిర్వచించవచ్చు H. ద్వారా నియమించబడిన "అయస్కాంత క్షేత్రం బలం" అని, మరొక అయస్కాంత రంగంలో పరిమాణం నిర్వచించడానికి అలవాటుగా ఉంది.

H = B ₀ / μ ₀ = B / μ ₀ - M, బట్టబయలైన విషయం యొక్క అయస్కాంత ప్రతిస్పందన స్వతంత్ర వస్తువులలో బాహ్య ప్రవాహాలు, నుండి డ్రైవింగ్ అయస్కాంత ప్రభావం నియమించడం విలువ ఉంది. B కోసం సంబంధం సమానమైన రూపంలో వ్రాయవచ్చు.

B = μ ₀ (H M)

H, M  అదే యూనిట్లు ఉంటుంది, / మీటర్ ఆంపియర్లు. మరింత H నుండి B తేడాను, B కొన్నిసార్లు అయస్కాంత ఫ్లక్స్ సాంద్రత లేదా అయస్కాంత ప్రేరణ అంటారు. ఈ సంబంధాలలో పరిమాణం M అంటారు మాగ్నటైసేషన్ పదార్థం యొక్క B, H మధ్య సంబంధం కోసం మరో సాధారణంగా ఉపయోగించే రూపం .

B = μ _m H

μ = μ _m = K _m μ ₀

μ ₀ అయస్కాంత ఉండటం పారగమ్యత స్పేస్, K _{మీటర్ల} సాపేక్ష పారగమ్యత పదార్థం యొక్క. పదార్థం ఏ మాగ్నటైసేషన్ ఉత్పత్తి ద్వారా బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రము స్పందించడం లేదు ఉంటే, అప్పుడు K _m = 1. మరో సాధారణంగా ఉపయోగించే అయస్కాంత పరిమాణం సాపేక్ష పారగమ్యత ఒక విభేదిస్తుంది ఎంత నిర్దేశించే అయస్కాంత గ్రహణశీలత ఉంది.

మాగ్నెటిక్ ససెప్టబిలిటి χ _m = K _m - 1

కోసం పారా, అయస్కాంత పదార్థాలు సాపేక్ష పారగమ్యత 1 కు సమీపంలో ఉంది, సున్నాకి అయస్కాంత గ్రహణశీలత చాలా దగ్గరగా. కోసం ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు, ఈ పరిమాణంలో చాలా పెద్ద కావచ్చు.

అయస్కాంత క్షేత్రం బలం H కోసం యూనిట్ దాని సంబంధం నుండి చేయవచ్చు అయస్కాంత రంగంలో B, B = μH. యూనిట్ నుండి అయస్కాంత పారగమ్యత μ N / A ^2, అప్పుడు అయస్కాంత క్షేత్రం బలం కోసం యూనిట్:

T / (N / A ²⁾ = (N / Am) / (N / A ²⁾ = A / m

అయస్కాంత క్షేత్రం బలం కోసం ఒక పాత యూనిట్ ఓయెర్స్టెడ్ ఉంది: 1 A/ m = 0.01257 ఓయెర్స్టెడ్.

సూచనలు

Hans Christian Ørsted, Der Geist in der Natur, 1854