આર્કાઇવમાંથી: ટ્યુનિંગ ફોર્ક કાંડા ઘડિયાળોનો ઇતિહાસ. લિસાજસ આકૃતિઓ કેવા દેખાવા જોઈએ?

શું ઇન્ડક્શનની તીવ્રતા આધાર રાખે છે ચુંબકીય ક્ષેત્રતે વાતાવરણમાંથી કે જેમાં તેની રચના થઈ હતી? આ પ્રશ્નનો જવાબ આપવા માટે, ચાલો નીચેનો પ્રયોગ કરીએ. ચાલો આપણે સૌપ્રથમ તે બળ નક્કી કરીએ (જુઓ. ફિગ. 117) જેની સાથે ચુંબકીય ક્ષેત્ર હવામાં પ્રવાહ ધરાવતા વાહક પર કાર્ય કરે છે (સૈદ્ધાંતિક રીતે, આ શૂન્યાવકાશમાં થવું જોઈએ), અને પછી આ વાહક પર ચુંબકીય ક્ષેત્રનું બળ, ઉદાહરણ તરીકે, આયર્ન ઓક્સાઇડ પાવડર ધરાવતા પાણીમાં (આકૃતિમાં, જહાજ ડોટેડ લાઇન સાથે બતાવવામાં આવ્યું છે). આયર્ન ઓક્સાઇડ માધ્યમમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્ર વર્તમાન વહન કરનાર વાહક પર કાર્ય કરે છે વધુ તાકાત. આ કિસ્સામાં, ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શનની તીવ્રતા વધારે છે. એવા પદાર્થો છે, ઉદાહરણ તરીકે ચાંદી, તાંબુ, જેમાં તે શૂન્યાવકાશ કરતાં ઓછું હોય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શનની તીવ્રતા તે વાતાવરણ પર આધારિત છે જેમાં તે રચાય છે.

આપેલ માધ્યમમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન શૂન્યાવકાશમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શન કરતાં કેટલી વાર વધારે કે ઓછું છે તે દર્શાવતો જથ્થો કહેવાય છે. માધ્યમની ચુંબકીય અભેદ્યતા.જો માધ્યમના ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન B હોય, અને શૂન્યાવકાશ B 0 હોય, તો માધ્યમની ચુંબકીય અભેદ્યતા

મધ્યમ μ ની ચુંબકીય અભેદ્યતા એ પરિમાણહીન જથ્થો છે. માટે વિવિધ પદાર્થોતે અલગ છે. તેથી, હળવા સ્ટીલ માટે - 2180, હવા - 1,00000036, તાંબુ - 0,999991 . આ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે વિવિધ પદાર્થોચુંબકીય ક્ષેત્રમાં અસમાન રીતે ચુંબકીય છે.

ચાલો જાણીએ કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન શેના પર આધાર રાખે છે સીધા વાહકવર્તમાન સાથે. વાયર ટર્નના સીધા વિભાગ A ની નજીક (ફિગ. 122) અમે ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શનનું સૂચક C મૂકીશું. ચાલો વર્તમાન ચાલુ કરીએ. વિભાગ A નું ચુંબકીય ક્ષેત્ર સૂચક ફ્રેમ પર કાર્ય કરે છે અને તેને ફેરવે છે, જેના કારણે સોય શૂન્ય સ્થિતિમાંથી વિચલિત થાય છે. રિઓસ્ટેટ સાથે ફ્રેમમાં વર્તમાન શક્તિને બદલીને, અમે નોંધ્યું છે કે વાહકમાં વર્તમાન કેટલી વખત વધે છે, સૂચક સોયનું વિચલન સમાન પ્રમાણમાં વધે છે: V~I.

વર્તમાનને સતત રાખીને, અમે કંડક્ટર અને ફ્રેમ વચ્ચેનું અંતર વધારીશું. સૂચક રીડિંગ મુજબ, અમે નોંધ્યું છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન અભ્યાસ કરવામાં આવી રહેલા કંડક્ટરથી ક્ષેત્ર બિંદુ સુધીના અંતરના વિપરિત પ્રમાણસર છે: V~ I/R. ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શનની તીવ્રતા માધ્યમના ચુંબકીય ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે - તેની ચુંબકીય અભેદ્યતા પર. ચુંબકીય અભેદ્યતા જેટલી વધારે છે, ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન વધારે છે: B~μ.

સૈદ્ધાંતિક રીતે અને વધુ સચોટ પ્રયોગો સાથે ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ Biot, Savard અને Laplace એ સ્થાપિત કર્યું કે નાના ક્રોસ-સેક્શનના સીધા વાયરના ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શનની તીવ્રતા સજાતીય વાતાવરણચુંબકીય અભેદ્યતા સાથે μ ના અંતરે તે R બરાબર છે

અહીં μ 0 એ ચુંબકીય સ્થિરાંક છે. ચાલો તેણીને શોધીએ સંખ્યાત્મક મૂલ્યઅને SI સિસ્ટમમાં નામ. કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન એક જ સમયે સમાન છે પછી, આ બે સૂત્રોને સરખાવીને, આપણને મળે છે

તેથી ચુંબકીય સ્થિરાંક એમ્પીયરની વ્યાખ્યા પરથી આપણે જાણીએ છીએ કે લંબાઈ સાથે સમાંતર વાહકના ભાગો l = 1 મીજ્યારે અંતરે આર = 1 મીએકબીજાથી, બળ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરો F = 2*10 -7 n,જ્યારે તેમના દ્વારા પ્રવાહ વહે છે I = 1 એ.આના આધારે, અમે μ 0 (μ = 1 લેતા) ની ગણતરી કરીએ છીએ:

હવે ચાલો શોધી કાઢીએ કે વીજપ્રવાહ સાથે કોઇલની અંદર ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન શું નક્કી કરે છે. ચાલો એકત્રિત કરીએ ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ(ફિગ. 123). કોઇલની અંદર ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન સૂચક ફ્રેમ મૂકીને, અમે સર્કિટ બંધ કરીએ છીએ. વર્તમાન શક્તિને 2, 3 અને 4 ગણો વધારતા, અમે નોંધ્યું છે કે કોઇલની અંદર ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઇન્ડક્શન સમાન રકમ દ્વારા તે મુજબ વધે છે: V~I.

કોઇલની અંદર ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન નક્કી કર્યા પછી, અમે એકમ લંબાઈ દીઠ વળાંકની સંખ્યા વધારીએ છીએ. આ કરવા માટે, બે સરખા કોઇલને શ્રેણીમાં જોડો અને તેમાંથી એકને બીજામાં દાખલ કરો. રિઓસ્ટેટનો ઉપયોગ કરીને, અમે વર્તમાન તાકાતને અગાઉના સ્તર પર સેટ કરીશું. સમાન કોઇલ લંબાઈ l સાથે, તેમાં વળાંક n ની સંખ્યા બમણી થઈ ગઈ છે અને તેના પરિણામે, કોઈલની એકમ લંબાઈ દીઠ વળાંકની સંખ્યા બમણી થઈ ગઈ છે.

વિષયો યુનિફાઇડ સ્ટેટ એક્ઝામ કોડિફાયર : ચુંબકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, વર્તમાન સાથે વાહકનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર.

દ્રવ્યના ચુંબકીય ગુણધર્મો લાંબા સમયથી લોકો માટે જાણીતા છે. ચુંબક તેમના નામ પરથી મળે છે પ્રાચીન શહેરમેગ્નેશિયા: એક ખનિજ (પછીથી નામ આપવામાં આવ્યું ચુંબકીય આયર્ન ઓરઅથવા મેગ્નેટાઇટ), જેના ટુકડાઓ લોખંડની વસ્તુઓને આકર્ષિત કરે છે.

મેગ્નેટ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

દરેક ચુંબકની બે બાજુઓ પર હોય છે ઉત્તર ધ્રુવ અને દક્ષિણ ધ્રુવ. બે ચુંબક વિરોધી ધ્રુવો દ્વારા એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે અને સમાન ધ્રુવો દ્વારા ભગાડે છે. ચુંબક શૂન્યાવકાશ દ્વારા પણ એકબીજા પર કાર્ય કરી શકે છે! જો કે, આ બધું ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જેવું લાગે છે ચુંબકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિદ્યુત નથી. આ નીચેના પ્રાયોગિક તથ્યો દ્વારા પુરાવા મળે છે.

ચુંબક ગરમ થતાં ચુંબકીય બળ નબળું પડે છે. ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની તાકાત બિંદુ શુલ્કતેમના તાપમાન પર નિર્ભર નથી.

જો ચુંબક હલાવવામાં આવે તો ચુંબકીય બળ નબળું પડે છે. ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ બોડી સાથે આવું કંઈ થતું નથી.

સકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનકારાત્મકથી અલગ કરી શકાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, શરીરના વીજળીકરણ દરમિયાન). પરંતુ ચુંબકના ધ્રુવોને અલગ પાડવું અશક્ય છે: જો તમે ચુંબકને બે ભાગોમાં કાપો છો, તો પછી ધ્રુવો કાપવાની જગ્યાએ પણ દેખાય છે, અને ચુંબક બે ચુંબકમાં વિભાજિત થાય છે અને છેડે વિરોધી ધ્રુવો હોય છે (બરાબર તે જ રીતે લક્ષી છે. મૂળ ચુંબકના ધ્રુવો તરીકે).

તેથી ચુંબક હંમેશાદ્વિધ્રુવી, તેઓ માત્ર સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે દ્વિધ્રુવો. અલગ ચુંબકીય ધ્રુવો (કહેવાય છે ચુંબકીય મોનોપોલ્સ - ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના એનાલોગ) પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં નથી (કોઈપણ સંજોગોમાં, તેઓ હજુ સુધી પ્રાયોગિક રીતે શોધાયા નથી). વીજળી અને ચુંબકત્વ વચ્ચે આ કદાચ સૌથી આકર્ષક અસમપ્રમાણતા છે.

ઇલેક્ટ્રિકલી ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓની જેમ, ચુંબક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે. જો કે, ચુંબક ફક્ત તેના પર કાર્ય કરે છે ખસેડવુંચાર્જ; જો ચાર્જ ચુંબકની તુલનામાં આરામ પર હોય, તો ચાર્જ પર ચુંબકીય બળની અસર જોવા મળતી નથી. તેનાથી વિપરીત, ઇલેક્ટ્રિફાઇડ બોડી કોઈપણ ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે, પછી ભલે તે આરામ અથવા ગતિમાં હોય.

દ્વારા આધુનિક વિચારોટૂંકા અંતરના સિદ્ધાંત, ચુંબકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે ચુંબકીય ક્ષેત્રજેમ કે, ચુંબક આસપાસની જગ્યામાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે અન્ય ચુંબક પર કાર્ય કરે છે અને આ ચુંબકને દૃશ્યમાન આકર્ષણ અથવા ભગાડવાનું કારણ બને છે.

ચુંબકનું ઉદાહરણ છે ચુંબકીય સોયહોકાયંત્ર ચુંબકીય સોયનો ઉપયોગ કરીને, તમે અવકાશના આપેલ પ્રદેશમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરી તેમજ ક્ષેત્રની દિશા નક્કી કરી શકો છો.

આપણો ગ્રહ પૃથ્વી એક વિશાળ ચુંબક છે. ઉત્તરથી દૂર નથી ભૌગોલિક ધ્રુવપૃથ્વીનો ચુંબકીય દક્ષિણ ધ્રુવ સ્થિત છે. તેથી, હોકાયંત્રની સોયનો ઉત્તરીય છેડો, દક્ષિણ તરફ વળે છે ચુંબકીય ધ્રુવપૃથ્વી, ભૌગોલિક ઉત્તર સૂચવે છે. આ તે છે જ્યાંથી ચુંબકનું "ઉત્તર ધ્રુવ" નામ આવ્યું છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ

અમે યાદ કરીએ છીએ કે ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડનો અભ્યાસ નાના ટેસ્ટ ચાર્જનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે, જેના આધારે તમે ક્ષેત્રની તીવ્રતા અને દિશા નક્કી કરી શકો છો. ચુંબકીય ક્ષેત્રના કિસ્સામાં ટેસ્ટ ચાર્જનું એનાલોગ એ નાની ચુંબકીય સોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, તમે કેટલાક મેળવી શકો છો ભૌમિતિક રજૂઆતચુંબકીય ક્ષેત્ર વિશે, જો મૂકવામાં આવે તો વિવિધ બિંદુઓજગ્યા ખૂબ જ નાના હોકાયંત્ર તીર. અનુભવ બતાવે છે કે તીર સાથે લાઇન થશે ચોક્કસ રેખાઓ-કહેવાતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ. ચાલો આ ખ્યાલને ફોર્મમાં વ્યાખ્યાયિત કરીએ આગામી ત્રણપોઈન્ટ

1. ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ, અથવા ચુંબકીય પાવર લાઈન- આ અવકાશમાં નિર્દેશિત રેખાઓ છે જેમાં છે નીચેની મિલકત: આવી લાઇન પર દરેક બિંદુએ મૂકેલી નાની હોકાયંત્રની સોય તે રેખા તરફ લક્ષી સ્પર્શક છે.

2. ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાની દિશા આ રેખા પરના બિંદુઓ પર સ્થિત હોકાયંત્રની સોયના ઉત્તરીય છેડાની દિશા માનવામાં આવે છે..

3. રેખાઓ જેટલી ગીચ છે, જગ્યાના આપેલ પ્રદેશમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર વધુ મજબૂત છે..

આયર્ન ફાઇલિંગ સફળતાપૂર્વક હોકાયંત્રની સોય તરીકે સેવા આપી શકે છે: ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં, નાની ફાઇલિંગ ચુંબકીય થાય છે અને ચુંબકીય સોયની જેમ બરાબર વર્તે છે.

તેથી, રેડવામાં કર્યા આયર્ન ફાઇલિંગઆસપાસ કાયમી ચુંબક, આપણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓનું લગભગ નીચેનું ચિત્ર જોઈશું (ફિગ. 1).

ચોખા. 1. કાયમી ચુંબક ક્ષેત્ર

ચુંબકનો ઉત્તર ધ્રુવ વાદળી રંગ અને અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે; દક્ષિણ ધ્રુવ - લાલ અને અક્ષરમાં. મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે ક્ષેત્ર રેખાઓ ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવને છોડીને દક્ષિણ ધ્રુવમાં પ્રવેશ કરે છે: છેવટે, તે ચુંબકના દક્ષિણ ધ્રુવ તરફ છે કે હોકાયંત્રની સોયનો ઉત્તર છેડો નિર્દેશિત કરવામાં આવશે.

ઓર્સ્ટેડનો અનુભવ

એ હકીકત હોવા છતાં કે ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ઘટનાપ્રાચીનકાળથી લોકો માટે જાણીતા છે, તેમની વચ્ચે કોઈ સંબંધ નથી લાંબા સમય સુધીઅવલોકન કરવામાં આવ્યું ન હતું. ઘણી સદીઓ સુધી, વીજળી અને ચુંબકત્વમાં સંશોધન એકબીજાની સમાંતર અને સ્વતંત્ર રીતે આગળ વધ્યું.

તે અદ્ભુત હકીકતવિદ્યુત અને ચુંબકીય ઘટનાઓ વાસ્તવમાં એકબીજા સાથે સંબંધિત છે તે સૌપ્રથમ 1820 માં શોધાયું હતું - ઓર્સ્ટેડના પ્રખ્યાત પ્રયોગમાં.

ઓર્સ્ટેડના પ્રયોગની રેખાકૃતિ ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 2 (સાઇટ rt.mipt.ru પરથી છબી). ચુંબકીય સોયની ઉપર (અને સોયના ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવો છે) વર્તમાન સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ મેટલ વાહક છે. જો તમે સર્કિટ બંધ કરો છો, તો તીર કંડક્ટરને કાટખૂણે વળે છે!
આ સરળ પ્રયોગ વીજળી અને ચુંબકત્વ વચ્ચેનો સંબંધ સીધો જ દર્શાવે છે. ઓર્સ્ટેડના પ્રયોગને અનુસરતા પ્રયોગોએ નીચેની પેટર્નને નિશ્ચિતપણે સ્થાપિત કરી: ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને પ્રવાહો પર કાર્ય કરે છે.

ચોખા. 2. ઓર્સ્ટેડનો પ્રયોગ

વર્તમાન-વહન વાહક દ્વારા પેદા થતી ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓની પેટર્ન વાહકના આકાર પર આધારિત છે.

પ્રવાહ વહન કરતા સીધા વાયરનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર

પ્રવાહ વહન કરતા સીધા વાયરની ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ કેન્દ્રિત વર્તુળો છે. આ વર્તુળોના કેન્દ્રો વાયર પર આવેલા છે, અને તેમના વિમાનો વાયર પર લંબ છે (ફિગ. 3).

ચોખા. 3. વર્તમાન સાથે સીધા વાયરનું ક્ષેત્ર

ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓની દિશા નક્કી કરવા સીધો પ્રવાહત્યાં બે વૈકલ્પિક નિયમો છે.

ઘડિયાળની દિશામાં નિયમ. ક્ષેત્રની રેખાઓ ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં જાય છે જો તમે જોશો કે વર્તમાન આપણી તરફ વહે છે.

સ્ક્રૂ નિયમ(અથવા જીમલેટ નિયમ, અથવા કોર્કસ્ક્રુ નિયમ- આ કોઈની નજીક કંઈક છે ;-)). ફીલ્ડ લાઈનો ત્યાં જાય છે જ્યાં તમારે સ્ક્રૂને ફેરવવાની જરૂર હોય છે (નિયમિત જમણા હાથના થ્રેડ સાથે) જેથી તે થ્રેડ સાથે પ્રવાહની દિશામાં આગળ વધે..

તમારા માટે સૌથી યોગ્ય હોય તેવા નિયમનો ઉપયોગ કરો. ઘડિયાળની દિશામાં નિયમનો ઉપયોગ કરવો વધુ સારું છે - તમે પછીથી તમારા માટે જોશો કે તે વધુ સાર્વત્રિક અને ઉપયોગમાં સરળ છે (અને પછી જ્યારે તમે વિશ્લેષણાત્મક ભૂમિતિનો અભ્યાસ કરો છો ત્યારે તમારા પ્રથમ વર્ષમાં તેને કૃતજ્ઞતા સાથે યાદ રાખો).

ફિગ માં. 3 કંઈક નવું દેખાયું છે: આ વેક્ટર કહેવાય છે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઇન્ડક્શન, અથવા ચુંબકીય ઇન્ડક્શન. ચુંબકીય ઇન્ડક્શન વેક્ટર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ વેક્ટર સાથે સમાન છે: તે સેવા આપે છે શક્તિ લાક્ષણિકતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર, જે બળ સાથે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ગતિશીલ ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે તે નક્કી કરે છે.

આપણે પછીથી ચુંબકીય ક્ષેત્રના દળો વિશે વાત કરીશું, પરંતુ હમણાં માટે આપણે માત્ર એ નોંધ લઈશું કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા અને દિશા ચુંબકીય ઇન્ડક્શન વેક્ટર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. અવકાશમાં દરેક બિંદુએ, વેક્ટર એ જ દિશામાં નિર્દેશિત થાય છે જે રીતે હોકાયંત્રની સોયના ઉત્તરીય છેડામાં મૂકવામાં આવે છે. આ બિંદુ, એટલે કે આ રેખાની દિશામાં ક્ષેત્ર રેખાની સ્પર્શક. ચુંબકીય ઇન્ડક્શન માં માપવામાં આવે છે ટેસ્લા(Tl).

વિદ્યુત ક્ષેત્રના કિસ્સામાં, ચુંબકીય ક્ષેત્રના ઇન્ડક્શન માટે નીચેના લાગુ પડે છે: સુપરપોઝિશન સિદ્ધાંત. તે હકીકતમાં આવેલું છે કે આપેલ બિંદુ પર બનાવેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રોનું ઇન્ડક્શન વિવિધ પ્રવાહો, વેક્ટરીય રીતે ઉમેરો અને ચુંબકીય ઇન્ડક્શનના પરિણામી વેક્ટર આપો:.

વર્તમાન સાથે કોઇલનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર

ગોળાકાર કોઇલનો વિચાર કરો જેની સાથે ફરે છે ડી.સી.. અમે તે સ્ત્રોત બતાવતા નથી જે આકૃતિમાં વર્તમાન બનાવે છે.

આપણી ભ્રમણકક્ષાની ક્ષેત્ર રેખાઓનું ચિત્ર લગભગ નીચે મુજબ દેખાશે (ફિગ. 4).

ચોખા. 4. વર્તમાન સાથે કોઇલનું ક્ષેત્ર

ચુંબકીય ક્ષેત્ર કઈ અર્ધ-જગ્યામાં (કોઇલના પ્લેન સાથે સંબંધિત) નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે તે નિર્ધારિત કરવામાં સક્ષમ થવું આપણા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. ફરીથી અમારી પાસે બે વૈકલ્પિક નિયમો છે.

ઘડિયાળની દિશામાં નિયમ. ક્ષેત્રની રેખાઓ ત્યાં જાય છે, જ્યાંથી વર્તમાન ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં ફરતો દેખાય છે.

સ્ક્રૂ નિયમ. ફીલ્ડ લાઇન્સ ત્યાં જાય છે જ્યાં સ્ક્રૂ (સામાન્ય જમણા હાથના થ્રેડ સાથે) જો પ્રવાહની દિશામાં ફેરવવામાં આવે તો તે ખસી જશે..

જેમ તમે જોઈ શકો છો, વર્તમાન અને ક્ષેત્રની ભૂમિકા બદલાય છે - ડાયરેક્ટ કરંટના કિસ્સામાં આ નિયમોની રચનાની તુલનામાં.

વર્તમાન કોઇલનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર

કોઇલતે કામ કરશે જો તમે વાયરને ચુસ્તપણે પવન કરો, વળવા માટે ફેરવો, પૂરતા પ્રમાણમાં લાંબા સર્પાકારમાં ફેરવો (ફિગ. 5 - en.wikipedia.org પરથી છબી). કોઇલમાં અનેક દસ, સેંકડો અથવા તો હજારો વળાંકો હોઈ શકે છે. કોઇલ પણ કહેવાય છે સોલેનોઇડ.

ચોખા. 5. કોઇલ (સોલેનોઇડ)

એક વળાંકનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર, જેમ આપણે જાણીએ છીએ, તે ખૂબ સરળ લાગતું નથી. ક્ષેત્રો? કોઇલના વ્યક્તિગત વળાંકો એકબીજા પર સુપરિમ્પોઝ કરવામાં આવે છે, અને એવું લાગે છે કે પરિણામ ખૂબ જ મૂંઝવણભર્યું ચિત્ર હોવું જોઈએ. જો કે, આ એવું નથી: લાંબી કોઇલનું ક્ષેત્ર અણધારી રીતે છે સરળ માળખું(ફિગ. 6).

ચોખા. 6. વર્તમાન કોઇલ ક્ષેત્ર

આ આકૃતિમાં, જ્યારે ડાબી બાજુથી જોવામાં આવે ત્યારે કોઇલમાંનો પ્રવાહ ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં વહે છે (જો આકૃતિ 5 માં કોઇલનો જમણો છેડો વર્તમાન સ્ત્રોતના "પ્લસ" સાથે જોડાયેલ હોય અને ડાબો છેડો " માઈનસ”). આપણે જોઈએ છીએ કે કોઇલનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બે લાક્ષણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે.

1. કોઇલની અંદર, તેની કિનારીઓથી દૂર, ચુંબકીય ક્ષેત્ર છે સજાતીય: દરેક બિંદુએ ચુંબકીય ઇન્ડક્શન વેક્ટર તીવ્રતા અને દિશામાં સમાન હોય છે. ક્ષેત્ર રેખાઓ સમાંતર સીધી રેખાઓ છે; જ્યારે તેઓ બહાર આવે છે ત્યારે તેઓ માત્ર કોઇલની કિનારીઓ પાસે જ વળે છે.

2. કોઇલની બહાર ક્ષેત્ર શૂન્યની નજીક છે. કોઇલમાં વધુ વળાંક, ધ નબળું ક્ષેત્રતેણીની બહાર.

નોંધ કરો કે અનંત લાંબો કોઇલ ક્ષેત્રને બહારની તરફ બિલકુલ મુક્ત કરતું નથી: કોઇલની બહાર કોઈ ચુંબકીય ક્ષેત્ર નથી. આવા કોઇલની અંદર, ક્ષેત્ર દરેક જગ્યાએ એકસમાન છે.

શું તમને કંઈપણ યાદ નથી આવતું? કોઇલ એ કેપેસિટરનું "ચુંબકીય" એનાલોગ છે. તમને યાદ છે કે કેપેસિટર પોતાની અંદર એક સમાન વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવે છે, જેની રેખાઓ ફક્ત પ્લેટોની કિનારીઓ પાસે જ વળે છે, અને કેપેસિટરની બહાર ક્ષેત્ર શૂન્યની નજીક છે; અનંત પ્લેટો ધરાવતું કેપેસિટર ક્ષેત્રને બહારથી બિલકુલ મુક્ત કરતું નથી, અને ક્ષેત્ર તેની અંદર દરેક જગ્યાએ એકસમાન છે.

અને હવે - મુખ્ય અવલોકન. કૃપા કરીને કોઇલ (ફિગ. 6) ની બહારના ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓના ચિત્રની ફિગમાં ચુંબક ક્ષેત્ર રેખાઓ સાથે સરખામણી કરો. 1. તે જ વસ્તુ છે, તે નથી? અને હવે અમે એક પ્રશ્ન પર આવીએ છીએ જે કદાચ તમારા મગજમાં લાંબા સમયથી ઉદ્ભવ્યું છે: જો ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રવાહો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને પ્રવાહો પર કાર્ય કરે છે, તો પછી કાયમી ચુંબકની નજીક ચુંબકીય ક્ષેત્ર દેખાવાનું કારણ શું છે? છેવટે, આ ચુંબક વર્તમાન સાથે વાહક હોય તેવું લાગતું નથી!

એમ્પીયરની પૂર્વધારણા. પ્રાથમિક પ્રવાહો

શરૂઆતમાં એવું માનવામાં આવતું હતું કે ચુંબકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ધ્રુવો પર કેન્દ્રિત વિશેષ ચુંબકીય ચાર્જ દ્વારા સમજાવવામાં આવી હતી. પરંતુ, વીજળીથી વિપરીત, કોઈ ચુંબકીય ચાર્જને અલગ કરી શક્યું નથી; છેવટે, આપણે પહેલેથી જ કહ્યું છે તેમ, ચુંબકના ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવોને અલગથી મેળવવાનું શક્ય ન હતું - ધ્રુવો હંમેશા ચુંબકમાં જોડીમાં હાજર હોય છે.

અંગે શંકા ચુંબકીય શુલ્કજ્યારે તે બહાર આવ્યું કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર જનરેટ થયું છે ત્યારે ઓર્સ્ટેડના પ્રયોગમાં વધારો થયો ઇલેક્ટ્રિક આંચકો. તદુપરાંત, તે બહાર આવ્યું છે કે કોઈપણ ચુંબક માટે યોગ્ય રૂપરેખાંકનના વર્તમાન સાથે વાહક પસંદ કરવાનું શક્ય છે, જેમ કે આ વાહકનું ક્ષેત્ર ચુંબકના ક્ષેત્ર સાથે એકરુપ છે.

એમ્પીયરે એક બોલ્ડ પૂર્વધારણા આગળ મૂકી. ત્યાં કોઈ ચુંબકીય શુલ્ક નથી. ચુંબકની ક્રિયા તેની અંદરના બંધ વિદ્યુત પ્રવાહો દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.

આ પ્રવાહો શું છે? આ પ્રાથમિક પ્રવાહોઅણુઓ અને અણુઓની અંદર પ્રસારિત થાય છે; તેઓ ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ સાથે સંકળાયેલા છે અણુ ભ્રમણકક્ષા. કોઈપણ શરીરના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં આ પ્રાથમિક પ્રવાહોના ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રાથમિક પ્રવાહો એકબીજાની સાપેક્ષમાં અવ્યવસ્થિત રીતે સ્થિત થઈ શકે છે. પછી તેમના ક્ષેત્રો પરસ્પર રદ કરવામાં આવે છે, અને શરીર ચુંબકીય ગુણધર્મો પ્રદર્શિત કરતું નથી.

પરંતુ જો પ્રાથમિક પ્રવાહો સમન્વયિત રીતે ગોઠવવામાં આવે છે, તો પછી તેમના ક્ષેત્રો, ઉમેરીને, એકબીજાને મજબૂત બનાવે છે. શરીર ચુંબક બની જાય છે (ફિગ. 7; ચુંબકીય ક્ષેત્ર આપણી તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવશે; ચુંબકનો ઉત્તર ધ્રુવ પણ આપણી તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવશે).

ચોખા. 7. પ્રાથમિક ચુંબક પ્રવાહો

પ્રાથમિક પ્રવાહો વિશે એમ્પીયરની પૂર્વધારણાએ ચુંબકના ગુણધર્મોને સ્પષ્ટ કર્યું અને ચુંબકને હલાવવાથી તેના પ્રાથમિક પ્રવાહોનો ક્રમ નાશ પામે છે ચુંબકીય ગુણધર્મોનબળા ચુંબકના ધ્રુવોની અવિભાજ્યતા સ્પષ્ટ થઈ ગઈ છે: જ્યાં ચુંબક કાપવામાં આવે છે તે બિંદુએ, આપણને છેડા પર સમાન પ્રાથમિક પ્રવાહો મળે છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં શરીરની ચુંબકીય ક્ષમતા એ પ્રાથમિક પ્રવાહોના સંકલિત સંરેખણ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે જે યોગ્ય રીતે "વળાંક" કરે છે (રોટેશન વિશે પરિપત્ર પ્રવાહચુંબકીય ક્ષેત્રમાં (આગળની શીટ વાંચો).

એમ્પીયરની પૂર્વધારણા સાચી નીકળી - આ દર્શાવે છે વધુ વિકાસભૌતિકશાસ્ત્ર પ્રારંભિક પ્રવાહો વિશેના વિચારો એ અણુના સિદ્ધાંતનો એક અભિન્ન ભાગ બની ગયો, જે વીસમી સદીમાં પહેલેથી જ વિકસિત થયો હતો - એમ્પીયરના તેજસ્વી અનુમાનના લગભગ સો વર્ષ પછી.

વાહકમાંથી વહેતો વિદ્યુત પ્રવાહ આ વાહકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે (ફિગ. 7.1). પરિણામી ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા વર્તમાનની દિશા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
વાહકમાં વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા દર્શાવવાની પદ્ધતિ ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 7.2: ફિગમાં બિંદુ. 7.2(a) ને નિરીક્ષક તરફના પ્રવાહની દિશા દર્શાવતા તીરની ટોચ તરીકે અને ક્રોસને તીરની પૂંછડી તરીકે માનવામાં આવે છે જે નિરીક્ષકથી દૂર પ્રવાહની દિશા દર્શાવે છે.
વર્તમાન વહન કરનાર વાહકની આસપાસ ઉદ્ભવતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 7.3. આ ક્ષેત્રની દિશા જમણા સ્ક્રૂના નિયમ (અથવા ગિમલેટના નિયમ) નો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી નક્કી કરવામાં આવે છે: જો ગિમલેટની ટોચ વર્તમાનની દિશા સાથે સંરેખિત હોય, તો જ્યારે તેને સ્ક્રૂ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પરિભ્રમણની દિશા હેન્ડલ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા સાથે સુસંગત રહેશે.

ચોખા. 7.1. વર્તમાન વહન કરતા વાહકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર.

ચોખા. 7.2. પ્રવાહની દિશા (a) નિરીક્ષક તરફ અને (b) નિરીક્ષકથી દૂર.

બે સમાંતર વાહક દ્વારા બનાવવામાં આવેલ ક્ષેત્ર

1. વાહકમાં પ્રવાહોની દિશાઓ એકરૂપ થાય છે. ફિગ માં. 7.4(a) બે બતાવે છે સમાંતર વાહક, એકબીજાથી અમુક અંતરે સ્થિત છે, અને દરેક વાહકનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર અલગથી દર્શાવવામાં આવ્યું છે. વાહક વચ્ચેના અંતરમાં, તેઓ જે ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે તે દિશામાં વિરુદ્ધ હોય છે અને એકબીજાને રદ કરે છે. પરિણામી ચુંબકીય ક્ષેત્ર ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 7.4(b). જો બંને પ્રવાહોની દિશા ઉલટી હોય, તો પરિણામી ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પણ ઉલટી થશે (ફિગ. 7.4(b)).

ચોખા. 7.4. પ્રવાહોની સમાન દિશાઓ સાથેના બે વાહક (a) અને તેમના પરિણામી ચુંબકીય ક્ષેત્ર (6, c).

2. વાહકમાં પ્રવાહોની દિશાઓ વિરુદ્ધ છે. ફિગ માં. આકૃતિ 7.5(a) દરેક વાહક માટે અલગથી ચુંબકીય ક્ષેત્રો દર્શાવે છે. આ કિસ્સામાં, કંડક્ટર વચ્ચેના અંતરમાં, તેમના ક્ષેત્રોનો સારાંશ આપવામાં આવે છે અને અહીં પરિણામી ક્ષેત્ર (ફિગ. 7.5(b)) મહત્તમ છે.

ચોખા. 7.5. સાથે બે કંડક્ટર વિરુદ્ધ દિશામાંપ્રવાહો (a) અને તેમના પરિણામી ચુંબકીય ક્ષેત્ર (b).

ચોખા. 7.6. સોલેનોઇડનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર.

સોલેનોઇડ એ એક નળાકાર કોઇલ છે જેમાં સમાવેશ થાય છે મોટી સંખ્યામાંવાયરના વળાંક (ફિગ. 7.6). જ્યારે સોલેનોઇડના વળાંકોમાંથી પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે સોલેનોઇડ ઉત્તર સાથે સ્ટ્રીપ મેગ્નેટની જેમ વર્તે છે અને દક્ષિણ ધ્રુવો. તે જે ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે તે કાયમી ચુંબકના ક્ષેત્રથી અલગ નથી. સ્ટીલ, આયર્ન અથવા અન્યથી બનેલા ચુંબકીય કોરની આસપાસ કોઇલને વાઇન્ડ કરીને સોલેનોઇડની અંદરના ચુંબકીય ક્ષેત્રને મજબૂત બનાવી શકાય છે. ચુંબકીય સામગ્રી. સોલેનોઇડના ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ (તીવ્રતા) પણ પ્રસારિત ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની શક્તિ અને વળાંકોની સંખ્યા પર આધારિત છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ

સોલેનોઇડનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ તરીકે કરી શકાય છે, જેનો કોર નરમ ચુંબકીય સામગ્રી જેમ કે ડ્યુક્ટાઇલ આયર્નથી બનેલો છે. જ્યારે કોઇલમાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ વહે છે ત્યારે જ સોલેનોઇડ ચુંબકની જેમ વર્તે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રીક બેલ અને રિલેમાં થાય છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહક

ફિગ માં. આકૃતિ 7.7 ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલ વર્તમાન-વહન વાહક દર્શાવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે આ વાહકનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર વાહકની ઉપરના વિસ્તારમાં કાયમી ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ઉમેરવામાં આવે છે અને વાહકની નીચેના વિસ્તારમાં બાદબાકી કરવામાં આવે છે. આમ, એક મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્ર કંડક્ટરની ઉપર સ્થિત છે, અને એક નબળું ક્ષેત્ર નીચે છે (ફિગ. 7.8).
જો તમે વાહકમાં વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઉલટાવી દો છો, તો ચુંબકીય ક્ષેત્રનો આકાર એ જ રહેશે, પરંતુ તેની તીવ્રતા વાહકની નીચે વધુ હશે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર, વર્તમાન અને ગતિ

જો વર્તમાન વહન કરનાર વાહકને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે, તો તેના પર એક બળ કાર્ય કરશે, જે કંડક્ટરને વધુ વિસ્તારમાંથી ખસેડવાનો પ્રયાસ કરશે. મજબૂત ક્ષેત્રનબળા પ્રદેશમાં, ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 7.8. આ બળની દિશા વર્તમાનની દિશા તેમજ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પર આધારિત છે.

ચોખા. 7.7. ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વર્તમાન સાથે વાહક.

ચોખા. 7.8. પરિણામ ક્ષેત્ર

વર્તમાન-વહન વાહક પર કાર્ય કરતા બળની તીવ્રતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા અને આ વાહકમાંથી વહેતી તેજીના બળ બંને દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલા વાહકની હિલચાલ જ્યારે તેમાંથી પ્રવાહ પસાર થાય છે ત્યારે તેને મોટર સિદ્ધાંત કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ, મૂવિંગ કોઇલ સાથે મેગ્નેટોઇલેક્ટ્રિક માપન સાધનો અને અન્ય ઉપકરણોનું સંચાલન આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે. જો વાહકને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ખસેડવામાં આવે છે, તો તેમાં પ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે. આ ઘટનાને જનરેટર સિદ્ધાંત કહેવામાં આવે છે. સતત અને સતત જનરેટર્સનું સંચાલન આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે. એસી.

અત્યાર સુધી, અમે ફક્ત સીધા વિદ્યુત પ્રવાહ સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રને ધ્યાનમાં લીધું છે. આ કિસ્સામાં, ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા અપરિવર્તિત છે અને કાયમી ડોકની દિશા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. જ્યારે વૈકલ્પિક પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવામાં આવે છે. જો આ વૈકલ્પિક ક્ષેત્રમાં એક અલગ કોઇલ મૂકવામાં આવે, તો તેમાં એક emf (વોલ્ટેજ) પ્રેરિત (પ્રેરિત) થશે. અથવા જો બે અલગ-અલગ કોઇલ એકબીજાની નજીકમાં મૂકવામાં આવ્યા હોય, તો ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 7.9. અને એક વિન્ડિંગ (W1) પર વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ લાગુ કરો, પછી બીજા વિન્ડિંગ (W2) ના ટર્મિનલ્સ વચ્ચે નવું વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ (પ્રેરિત EMF) આવશે. આ ટ્રાન્સફોર્મરનું કાર્ય સિદ્ધાંત છે.

ચોખા. 7.9. પ્રેરિત ઇએમએફ.

આ વિડીયો મેગ્નેટિઝમ અને ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમની વિભાવનાઓને સમજાવે છે: