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भौतिकी · शब्दावली

प्रांत और शैथिल्य क्या है?

परिभाषा 22.8 विश्वविद्यालय भौतिकी — वर्ष 3 · अध्याय 22 — पदार्थ में विद्युत्-चुंबकत्व

लोहे का कोई कच्चा ढेला चुंबकित नहीं होता: वह प्रांतों में बिखर जाता है, यानी माइक्रोन-पैमाने के ऐसे क्षेत्र जिनमें से हर एक पूरी तरह चुंबकित है पर अलग-अलग दिशाओं में इशारा करता है, ताकि बाहरी क्षेत्र (और उसकी ऊर्जा-लागत) लगभग कट जाए। लगाया गया H\vect H प्रांत-दीवारें खिसकाता है — अनुकूल प्रांत बढ़ते हैं — और फिर पूरे प्रांतों को क़तार में घुमा देता है। दीवारें दोषों पर अटकती हैं, अतः यह प्रक्रिया अनुत्क्रमणीय है: HH को ऊपर-नीचे बहाइए और B(H)B(H) एक फंदा खींच देता है, यानी शैथिल्य चक्र। धारा बंद कीजिए और एक अवशेष क्षेत्र BrB_{\text{r}} बचा रहता है; उसे मिटाने के लिए उलटा निग्राही क्षेत्र HcH_{\text{c}} चाहिए। उस फंदे का घिरा क्षेत्रफल प्रति चक्र प्रति एकांक आयतन अपव्यय हुई ऊर्जा है। मृदु पदार्थ (सिलिकॉन इस्पात, फ़ेराइट: पतला फंदा, छोटा HcH_{\text{c}}) ट्रांसफ़ॉर्मर और मोटर के क्रोड बनाते हैं; और कठोर पदार्थ (अलनिको, Nd2_2Fe14_{14}B: मोटा फंदा, विशाल HcH_{\text{c}}) स्थायी चुंबक बनाते हैं — और चुंबकीय स्मृति भी: रेफ़्रिजरेटर का चुंबक और हार्ड डिस्क, दोनों ऐसे शैथिल्य-फंदे हैं जो भूलने से इनकार करते हैं।

प्रांत। बाएँ: कोई कुँआरा लौहचुंबक अपना चुंबकन आपस में कटते क्षेत्रों में छिपा लेता है। दाएँ: लगाया गया क्षेत्र उन्हें बढ़ाकर और घुमाकर एक ही चुंबकित गुटके में बदल देता है — अनुत्क्रमणीय दीवार-छलाँगों से होकर, जो लोहे को उसकी स्मृति देती हैं।
प्रांत। बाएँ: कोई कुँआरा लौहचुंबक अपना चुंबकन आपस में कटते क्षेत्रों में छिपा लेता है। दाएँ: लगाया गया क्षेत्र उन्हें बढ़ाकर और घुमाकर एक ही चुंबकित गुटके में बदल देता है — अनुत्क्रमणीय दीवार-छलाँगों से होकर, जो लोहे को उसकी स्मृति देती हैं।
शैथिल्य चक्र। कुँआरी अवस्था (बिंदुदार) से चलकर क्षेत्र B को संतृप्ति तक ले जाता है; H को शून्य पर लौटाने से अवशेषिता B_ r बची रहती है, और उसे केवल निग्राही क्षेत्र -H_ c मिटाता है। फंदे का क्षेत्रफल = प्रति चक्र प्रति एकांक आयतन ऊष्मा: ट्रांसफ़ॉर्मरों के लिए पतले फंदे, और स्थायी चुंबकों के लिए मोटे।
शैथिल्य चक्र। कुँआरी अवस्था (बिंदुदार) से चलकर क्षेत्र BB को संतृप्ति तक ले जाता है; HH को शून्य पर लौटाने से अवशेषिता BrB_{\text{r}} बची रहती है, और उसे केवल निग्राही क्षेत्र Hc-H_{\text{c}} मिटाता है। फंदे का क्षेत्रफल = प्रति चक्र प्रति एकांक आयतन ऊष्मा: ट्रांसफ़ॉर्मरों के लिए पतले फंदे, और स्थायी चुंबकों के लिए मोटे।

उदाहरण

उदाहरण 22.9 (लोहे के क्रोड वाला विद्युत्-चुंबक)

NN फेरे, जो II ढोते हों, लोहे के किसी छल्ले (μr5000\mu_{\text{r}} \sim 5000) पर लपेटिए, जिसमें एक छोटा वायु-अंतराल ee हो। फंदे के चारों ओर H\vect H के लिए ऐंपियर का नियम: Hलोहा+Hअंतरe=NIH_{\text{लोहा}}\ell + H_{\text{अंतर}}e = NI, और अभिवाह की सततता BB को उभयनिष्ठ बना देती है, अतः

B(μ0μr+eμ0)=NI.B\Big(\frac{\ell}{\mu_0\mu_{\text{r}}} + \frac{e}{\mu_0}\Big) = NI .

=1m\ell = 1\,\mathrm{m} और e=1cme = 1\,\mathrm{cm} के साथ अंतराल वाला पद लोहे वाले पद का पचास गुना है: कुंडली का लगभग सारा श्रम एक सेंटीमीटर हवा के पार क्षेत्र धकेलने में खर्च होता है। एक पंक्ति में यही चुंबकीय परिपथ है — लोहा अभिवाह का लगभग-पूर्ण चालक है और हवा प्रतिरोधक — और इसीलिए मोटरें, रिले और कबाड़खाने के उठाऊ यंत्र अपने वायु-अंतराल निर्ममता से पतले रखते हैं (समस्या 22.1)।

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