चुंबकत्व एवं द्रव्य। Magnetism and Matter | chapter-5 | class-12th | NCERT | UP Board | IIT | JEE |

भौतिकी में चुंबकत्व एवं द्रव्य दो मूलभूत अवधारणाएँ हैं जिन्होंने सदियों से वैज्ञानिकों और शोधकर्ताओं को आकर्षित किया है। पत्थर की खोज से लेकर तकनीक में चुंबकीय सामग्री के आधुनिक अनुप्रयोगों तक, चुंबकत्व और पदार्थ के बीच संबंध गहन अध्ययन और प्रयोग का विषय रहा है। इस लेख में, हम चुंबकत्व और पदार्थ की मूल बातों का पता लगाएंगे और दोनों के बीच जटिल परस्पर क्रिया में तल्लीन होंगे।

चुंबकत्व एवं द्रव्य – Magnetism and Matter

चुंबकत्व प्रकृति का एक मूलभूत बल है जो वस्तुओं को एक दूसरे को आकर्षित या पीछे हटाने का कारण बनता है। यह विद्युत आवेशों की गति के कारण होता है, विशेष रूप से परमाणुओं के भीतर इलेक्ट्रॉनों के घूमने से। चुम्बक कुछ पदार्थों जैसे लोहा, निकल और कोबाल्ट से बनाए जा सकते हैं, जिनमें प्राकृतिक चुंबकीय क्षेत्र होता है।

पदार्थ किसी भी चीज को संदर्भित करता है जिसमें द्रव्यमान होता है और स्थान लेता है। यह परमाणुओं से बना है, जो प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं। पदार्थ ठोस, तरल और गैस सहित विभिन्न अवस्थाओं में मौजूद हो सकता है और भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों से गुजर सकता है। यह गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुंबकत्व और परमाणु बलों सहित विभिन्न बलों और ऊर्जाओं से प्रभावित होता है।

गाउस का नियम – Gauss’s law

गॉस का नियम भौतिकी में एक मूलभूत सिद्धांत है जो विद्युत क्षेत्रों के व्यवहार से संबंधित है। यह बताता है कि एक बंद सतह के माध्यम से विद्युत प्रवाह उस सतह के भीतर संलग्न विद्युत आवेश के समानुपाती होता है। गणितीय रूप से, कानून के रूप में व्यक्त किया गया है:

Φ_E = ∫ E · dA = Q / ε_0

जहाँ Φ_E एक बंद सतह के माध्यम से विद्युत प्रवाह है, E विद्युत क्षेत्र है, dA सतह का एक अतिसूक्ष्म तत्व है, Q सतह के भीतर संलग्न कुल विद्युत आवेश है, और ε_0 विद्युत स्थिरांक है।

सरल शब्दों में, गॉस का नियम हमें बताता है कि एक बंद सतह के अंदर कुल विद्युत आवेश उस सतह से गुजरने वाले विद्युत क्षेत्र के समानुपाती होता है। यह विभिन्न परिदृश्यों में विद्युत क्षेत्रों की गणना के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है, जिसमें बिंदु आवेश, आवेशित गोले और आवेशित सिलेंडर शामिल हैं।

भू-चुम्बकत्व – Geomagnetism

भू-चुंबकत्व विज्ञान की एक शाखा है जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र और ग्रह के पर्यावरण के साथ इसकी अंतःक्रियाओं के अध्ययन से संबंधित है। इसमें पृथ्वी के कोर द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र और सौर हवा और अन्य बाहरी कारकों के साथ इसकी बातचीत का माप और विश्लेषण शामिल है।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र बाहरी कोर में पिघले हुए लोहे की गति से उत्पन्न होता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाली विद्युत धाराओं का निर्माण करता है। यह क्षेत्र पृथ्वी के वायुमंडल को हानिकारक सौर विकिरण से बचाने और जानवरों और मनुष्यों के नेविगेशन के लिए आवश्यक है।

कम्पास, मैग्नेटोमीटर और उपग्रह नेविगेशन सिस्टम सहित कई तकनीकी अनुप्रयोगों में भू-चुंबकत्व भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करने और समय के साथ इसके व्यवहार को समझने के लिए वैज्ञानिक विभिन्न प्रकार के उपकरणों और तकनीकों का उपयोग करते हैं, जिनमें भू-आधारित अवलोकन, उपग्रह माप और कंप्यूटर सिमुलेशन शामिल हैं।

चुम्बकीकरण एवं चुंबकीय तीव्रता – Magnetization and Magnetic Intensity

चुम्बकत्व वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोई पदार्थ चुम्बकित हो जाता है। जब किसी सामग्री को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो सामग्री के भीतर के परमाणु खुद को एक विशेष तरीके से संरेखित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप शुद्ध चुंबकीय क्षण होता है। यह संरेखण या तो अनायास कुछ सामग्रियों में या बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के अनुप्रयोग के माध्यम से हो सकता है। किसी सामग्री के चुंबकत्व को प्रति इकाई आयतन या प्रति इकाई द्रव्यमान के चुंबकीय क्षण की इकाइयों में मापा जा सकता है।

चुंबकीय तीव्रता, जिसे चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के रूप में भी जाना जाता है, अंतरिक्ष में किसी विशेष बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का एक उपाय है। इसे उस बिंदु पर रखे एक इकाई चुंबकीय ध्रुव पर चुंबकीय क्षेत्र द्वारा लगाए गए बल के रूप में परिभाषित किया गया है। चुंबकीय तीव्रता को टेस्ला (T) या गॉस (G) की इकाइयों में मापा जाता है और यह चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और चुंबक से दूरी दोनों पर निर्भर है।

चुंबकीयकरण और चुंबकीय तीव्रता के बीच के सम्बन्ध को चुंबकीय संवेदनशीलता द्वारा वर्णित किया जाता है, जो एक उपाय है कि चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में सामग्री को कितनी आसानी से चुम्बकित किया जा सकता है। उच्च चुंबकीय संवेदनशीलता वाली सामग्री आसानी से चुम्बकित हो जाती है, जबकि कम संवेदनशीलता वाली सामग्री को चुम्बकित करना अधिक कठिन होता है। चुंबकीय संवेदनशीलता तापमान और सामग्री के क्रिस्टल जाली के उन्मुखीकरण जैसे कारकों पर भी निर्भर करती है।

पदार्थ के चुंबकीय गुण – Magnetic Properties of Substances

पदार्थों के चुंबकीय गुण उन तरीकों को संदर्भित करते हैं जिनमें विभिन्न सामग्रियां चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करती हैं। इन गुणों को तीन व्यापक श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: प्रतिचुंबकीय पदार्थ, अनुचुंबकीय पदार्थ और लौहचुंबकीय पदार्थ।

प्रतिचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र की ओर आकर्षित नहीं होते हैं और यहां तक ​​कि थोड़ा प्रतिकर्षण भी अनुभव कर सकते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि सामग्री के भीतर इलेक्ट्रॉन जोड़े जाते हैं और उनके चुंबकीय क्षण रद्द हो जाते हैं। प्रतिचुंबकीय पदार्थों के उदाहरणों में तांबा, चांदी और सोना शामिल हैं।

अनुचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं जो किसी चुंबकीय क्षेत्र की ओर कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि सामग्री के भीतर कुछ इलेक्ट्रॉनों में अयुग्मित चक्रण होते हैं और वे स्वयं को चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित कर सकते हैं। पैरामैग्नेटिक सामग्रियों के उदाहरणों में एल्यूमीनियम, प्लैटिनम और मैंगनीज शामिल हैं।

लौहचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं जो किसी चुंबकीय क्षेत्र की ओर अत्यधिक आकर्षित होते हैं और स्वयं चुम्बकित हो सकते हैं। यह सामग्री के भीतर डोमेन की उपस्थिति के कारण होता है जिसमें इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षण सभी संरेखित होते हैं। फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों के उदाहरणों में लोहा, निकल और कोबाल्ट शामिल हैं।

स्थायी चुंबक एवं विद्युत चुंबक – Permanent Magnet and Electromagnet

एक स्थायी चुंबक एक ऐसी सामग्री है जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता के बिना इसके चुंबकीयकरण को बरकरार रखती है। इन सामग्रियों को आम तौर पर लोहा, निकल और कोबाल्ट के मिश्र धातुओं से बनाया जाता है, और लौह, स्टील और अन्य मैग्नेट जैसे फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों को आकर्षित करने की उनकी क्षमता के लिए जाना जाता है। स्थायी चुम्बकों का व्यापक रूप से विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जैसे विद्युत मोटर, जनरेटर और चुंबकीय भंडारण उपकरण।

विद्युत चुम्बक एक प्रकार का चुम्बक होता है जो विद्युत धारा प्रवाहित करने पर चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। स्थायी चुम्बकों के विपरीत, विद्युत चुम्बकों को चालू और बंद किया जा सकता है, और वर्तमान को समायोजित करके उनकी शक्ति को बदला जा सकता है। इलेक्ट्रोमैग्नेट आमतौर पर एक चुंबकीय कोर, जैसे लोहे के चारों ओर तार की एक कुंडली लपेटकर और तार में करंट लगाकर बनाया जाता है। यह चुंबकीय क्षेत्र को कोर द्वारा उत्पन्न और प्रवर्धित करने का कारण बनता है। इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें इलेक्ट्रिक मोटर, रिले और एमआरआई मशीन शामिल हैं।

गतिमान आवेश और चुंबकत्व। Moving Charge and Magnetism | chapter-4 | class-12th | NCERT