आइए फेरोमैग्नेट्स के आवेदन के मुख्य क्षेत्रों के साथ-साथ उनके वर्गीकरण की विशेषताओं पर विचार करें। आइए इस तथ्य से शुरू करें कि फेरोमैग्नेट्स को ठोस कहा जाता है जिसमें कम तापमान पर अनियंत्रित चुंबकत्व होता है। यह विरूपण, चुंबकीय क्षेत्र, तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रभाव में बदलता है।
लौहचुंबक के गुण
प्रौद्योगिकी में फेरोमैग्नेट के उपयोग को उनके भौतिक गुणों द्वारा समझाया गया है। उनके पास एक चुंबकीय पारगम्यता है जो वैक्यूम की तुलना में कई गुना अधिक है। इस संबंध में, एक प्रकार की ऊर्जा को दूसरे में बदलने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करने वाले सभी विद्युत उपकरणों में चुंबकीय प्रवाह का संचालन करने में सक्षम लौहचुंबकीय सामग्री से बने विशेष तत्व होते हैं।
फेरोमैग्नेट की विशेषताएं
लौहचुंबक की विशिष्ट विशेषताएं क्या हैं? इन पदार्थों के गुणों और उपयोग को आंतरिक संरचना की ख़ासियत द्वारा समझाया गया है। पदार्थ के चुंबकीय गुणों और चुंबकत्व के प्राथमिक वाहकों के बीच सीधा संबंध है, जो परमाणु के अंदर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन हैं।
वृत्ताकार कक्षाओं में घूमते हुए, वे प्राथमिक धाराएं और चुंबकीय बनाते हैंद्विध्रुव जिनमें चुंबकीय क्षण होता है। इसकी दिशा गिलेट नियम से निर्धारित होती है। किसी पिंड का चुंबकीय क्षण सभी भागों का ज्यामितीय योग होता है। वृत्ताकार कक्षाओं में घूमने के अलावा, इलेक्ट्रॉन भी अपने स्वयं के अक्षों के चारों ओर घूमते हैं, जिससे स्पिन क्षण बनते हैं। वे लौह चुम्बक के चुम्बकत्व की प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण कार्य करते हैं।
फेरोमैग्नेट्स का व्यावहारिक अनुप्रयोग स्पिन क्षणों के समानांतर अभिविन्यास के साथ सहज चुंबकीय क्षेत्रों के गठन से जुड़ा हुआ है। यदि फेरोमैग्नेट बाहरी क्षेत्र में स्थित नहीं है, तो अलग-अलग चुंबकीय क्षणों की अलग-अलग दिशाएँ होती हैं, उनका योग शून्य होता है और कोई चुंबकत्व गुण नहीं होता है।
फेरोमैग्नेट की विशिष्ट विशेषताएं
यदि पैरामैग्नेट किसी पदार्थ के व्यक्तिगत अणुओं या परमाणुओं के गुणों से जुड़े हैं, तो फेरोमैग्नेटिक गुणों को क्रिस्टल संरचना की बारीकियों से समझाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, वाष्प अवस्था में, लोहे के परमाणु थोड़े प्रतिचुंबकीय होते हैं, जबकि ठोस अवस्था में यह धातु फेरोमैग्नेट होती है। प्रयोगशाला अध्ययनों के परिणामस्वरूप, तापमान और लौहचुंबकीय गुणों के बीच संबंध का पता चला।
उदाहरण के लिए, लोहे के चुंबकीय गुणों के समान गोइस्लर मिश्र धातु में यह धातु नहीं होती है। जब क्यूरी बिंदु (एक निश्चित तापमान मान) पर पहुंच जाता है, तो लौहचुंबकीय गुण गायब हो जाते हैं।
उनकी विशिष्ट विशेषताओं के बीच, न केवल चुंबकीय पारगम्यता के उच्च मूल्य, बल्कि क्षेत्र की ताकत और के बीच संबंध को भी प्रतिष्ठित किया जा सकता है।चुम्बकत्व।
एक फेरोमैग्नेट के अलग-अलग परमाणुओं के चुंबकीय क्षणों की परस्पर क्रिया शक्तिशाली आंतरिक चुंबकीय क्षेत्रों के निर्माण में योगदान करती है जो एक दूसरे के समानांतर होते हैं। एक मजबूत बाहरी क्षेत्र से अभिविन्यास में परिवर्तन होता है, जिससे चुंबकीय गुणों में वृद्धि होती है।
लौह चुम्बक की प्रकृति
वैज्ञानिकों ने लौहचुम्बकत्व की स्पिन प्रकृति को स्थापित किया है। ऊर्जा परतों पर इलेक्ट्रॉनों का वितरण करते समय, पाउली अपवर्जन सिद्धांत को ध्यान में रखा जाता है। इसका सार यह है कि प्रत्येक परत पर उनमें से केवल एक निश्चित संख्या ही हो सकती है। पूरी तरह से भरे हुए कोश पर स्थित सभी इलेक्ट्रॉनों के कक्षीय और स्पिन चुंबकीय क्षणों के परिणामी मान शून्य के बराबर होते हैं।
लौहचुंबकीय गुणों वाले रासायनिक तत्व (निकल, कोबाल्ट, लोहा) आवर्त सारणी के संक्रमणकालीन तत्व हैं। उनके परमाणुओं में, इलेक्ट्रॉनों के साथ गोले भरने के लिए एल्गोरिथ्म का उल्लंघन होता है। सबसे पहले, वे ऊपरी परत (एस-ऑर्बिटल) में प्रवेश करते हैं, और इसके पूरी तरह से भरने के बाद ही, इलेक्ट्रॉन नीचे स्थित शेल (डी-ऑर्बिटल) में प्रवेश करते हैं।
फेरोमैग्नेट्स का बड़े पैमाने पर उपयोग, जिनमें से मुख्य लोहा है, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर संरचना में परिवर्तन द्वारा समझाया गया है।
समान गुण केवल उन्हीं पदार्थों के पास हो सकते हैं जिनके परमाणुओं में आंतरिक अधूरे कोश होते हैं। लेकिन यह स्थिति भी लौहचुंबकीय विशेषताओं के बारे में बात करने के लिए पर्याप्त नहीं है। उदाहरण के लिए, क्रोमियम, मैंगनीज, प्लेटिनम में भी होता हैपरमाणुओं के अंदर अधूरे गोले हैं, लेकिन वे अनुचुंबकीय हैं। सहज चुंबकीयकरण के उद्भव को एक विशेष क्वांटम क्रिया द्वारा समझाया गया है, जिसे शास्त्रीय भौतिकी का उपयोग करके समझाना मुश्किल है।
विभाग
ऐसी सामग्रियों का दो प्रकारों में सशर्त विभाजन होता है: कठोर और नरम लौह चुम्बक। हार्ड सामग्री का उपयोग सूचना भंडारण के लिए चुंबकीय डिस्क, टेप के निर्माण से जुड़ा है। इलेक्ट्रोमैग्नेट, ट्रांसफॉर्मर कोर के निर्माण में सॉफ्ट फेरोमैग्नेट अपरिहार्य हैं। इन पदार्थों की रासायनिक संरचना की ख़ासियत से दो प्रजातियों के बीच के अंतर को समझाया गया है।
उपयोग की विशेषताएं
आइए आधुनिक तकनीक की विभिन्न शाखाओं में फेरोमैग्नेट के उपयोग के कुछ उदाहरणों पर करीब से नज़र डालें। इलेक्ट्रिक मोटर, ट्रांसफार्मर, जनरेटर बनाने के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में नरम चुंबकीय सामग्री का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, रेडियो संचार और निम्न-वर्तमान प्रौद्योगिकी में इस प्रकार के फेरोमैग्नेट के उपयोग पर ध्यान देना महत्वपूर्ण है।
स्थायी चुम्बक बनाने के लिए कठोर प्रकारों की आवश्यकता होती है। यदि बाहरी क्षेत्र को बंद कर दिया जाता है, तो फेरोमैग्नेट्स अपने गुणों को बरकरार रखते हैं, क्योंकि प्राथमिक धाराओं का उन्मुखीकरण गायब नहीं होता है।
यह वह गुण है जो लौह चुम्बक के उपयोग की व्याख्या करता है। संक्षेप में हम कह सकते हैं कि ऐसी सामग्रियां आधुनिक तकनीक का आधार हैं।
विद्युत मापक यंत्र, टेलीफोन, लाउडस्पीकर, चुंबकीय कंपास, ध्वनि रिकॉर्डर बनाते समय स्थायी चुंबक की आवश्यकता होती है।
फेराइट्स
फेरोमैग्नेट के उपयोग को ध्यान में रखते हुए फेराइट्स पर विशेष ध्यान देना आवश्यक है। वे उच्च आवृत्ति रेडियो इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, क्योंकि वे अर्धचालक और फेरोमैग्नेट के गुणों को जोड़ते हैं। यह फेराइट्स से है कि वर्तमान में चुंबकीय टेप और फिल्में, इंडक्टर्स के कोर और डिस्क बनाए जाते हैं। वे प्रकृति में पाए जाने वाले आयरन ऑक्साइड हैं।
दिलचस्प तथ्य
विद्युत मशीनों में फेरोमैग्नेट के उपयोग के साथ-साथ हार्ड ड्राइव में रिकॉर्डिंग की तकनीक में रुचि है। आधुनिक शोध से संकेत मिलता है कि कुछ निश्चित तापमानों पर, कुछ फेरोमैग्नेट अनुचुंबकीय विशेषताओं को प्राप्त कर सकते हैं। यही कारण है कि इन पदार्थों को खराब समझा जाता है और भौतिकविदों के लिए विशेष रुचि रखते हैं।
स्टील कोर वर्तमान ताकत को बदले बिना चुंबकीय क्षेत्र को कई बार बढ़ाने में सक्षम है।
फेरोमैग्नेट के उपयोग से विद्युत ऊर्जा की काफी बचत हो सकती है। इसीलिए फेरोमैग्नेटिक गुणों वाली सामग्री का उपयोग जनरेटर, ट्रांसफार्मर, इलेक्ट्रिक मोटर के कोर के लिए किया जाता है।
चुंबकीय हिस्टैरिसीस
यह बाहरी क्षेत्र पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और चुंबकीयकरण वेक्टर की निर्भरता की घटना है। यह गुण फेरोमैग्नेट्स के साथ-साथ लौह, निकल, कोबाल्ट से बने मिश्र धातुओं में भी प्रकट होता है। इसी तरह की घटना न केवल क्षेत्र की दिशा और परिमाण में परिवर्तन के मामले में देखी जाती है, बल्कि इसके घूर्णन के मामले में भी देखी जाती है।
पारगम्यता
चुंबकीय पारगम्यता एक भौतिक मात्रा है जो एक निश्चित माध्यम में प्रेरण के अनुपात को निर्वात में दर्शाती है। यदि कोई पदार्थ अपना चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, तो उसे चुम्बकित माना जाता है। एम्पीयर की परिकल्पना के अनुसार, गुणों का मूल्य परमाणु में "मुक्त" इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय गति पर निर्भर करता है।
हिस्टैरिसीस लूप इंडक्शन के आकार में परिवर्तन पर बाहरी क्षेत्र में स्थित फेरोमैग्नेट के चुंबकीयकरण के आकार में परिवर्तन की निर्भरता का एक वक्र है। उपयोग किए गए शरीर को पूरी तरह से विचुंबकित करने के लिए, आपको बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बदलने की आवश्यकता है।
चुंबकीय प्रेरण के एक निश्चित मान पर, जिसे जबरदस्ती बल कहा जाता है, नमूने का चुंबकीयकरण शून्य हो जाता है।
यह हिस्टैरिसीस लूप का आकार और जबरदस्ती बल का परिमाण है जो आंशिक चुंबकत्व को बनाए रखने के लिए किसी पदार्थ की क्षमता को निर्धारित करता है, फेरोमैग्नेट के व्यापक उपयोग की व्याख्या करता है। संक्षेप में, विस्तृत हिस्टैरिसीस लूप के साथ हार्ड फेरोमैग्नेट्स के अनुप्रयोग के क्षेत्रों का वर्णन ऊपर किया गया है। टंगस्टन, कार्बन, एल्युमिनियम, क्रोमियम स्टील्स में जबरदस्त बल होता है, इसलिए उनके आधार पर विभिन्न आकृतियों के स्थायी चुम्बक बनाए जाते हैं: पट्टी, घोड़े की नाल।
एक छोटे बल के साथ नरम सामग्री के बीच, हम लौह अयस्क, साथ ही लौह-निकल मिश्र धातुओं को नोट करते हैं।
फेरोमैग्नेट्स के चुंबकीयकरण उत्क्रमण की प्रक्रिया सहज चुंबकीयकरण के क्षेत्र में परिवर्तन से जुड़ी है। इसके लिए बाहरी क्षेत्र द्वारा किए गए कार्य का उपयोग किया जाता है। मात्राइस स्थिति में उत्पन्न ऊष्मा हिस्टैरिसीस लूप के क्षेत्रफल के समानुपाती होती है।
निष्कर्ष
वर्तमान में, प्रौद्योगिकी की सभी शाखाओं में, फेरोमैग्नेटिक गुणों वाले पदार्थों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। ऊर्जा संसाधनों में महत्वपूर्ण बचत के अलावा, ऐसे पदार्थों का उपयोग तकनीकी प्रक्रियाओं को सरल बना सकता है।
उदाहरण के लिए, शक्तिशाली स्थायी चुम्बकों से लैस, आप वाहन बनाने की प्रक्रिया को बहुत सरल बना सकते हैं। शक्तिशाली इलेक्ट्रोमैग्नेट, जो वर्तमान में घरेलू और विदेशी ऑटोमोबाइल संयंत्रों में उपयोग किया जाता है, सबसे अधिक श्रम-गहन तकनीकी प्रक्रियाओं को पूरी तरह से स्वचालित करना संभव बनाता है, साथ ही साथ नए वाहनों को इकट्ठा करने की प्रक्रिया को भी तेज करता है।
रेडियो इंजीनियरिंग में, फेरोमैग्नेट उच्चतम गुणवत्ता और सटीकता के उपकरणों को प्राप्त करना संभव बनाता है।
वैज्ञानिकों ने चुंबकीय नैनोकणों के निर्माण के लिए एक-चरणीय विधि बनाने में सफलता प्राप्त की है जो चिकित्सा और इलेक्ट्रॉनिक्स में अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।
सर्वश्रेष्ठ अनुसंधान प्रयोगशालाओं में किए गए कई अध्ययनों के परिणामस्वरूप, सोने की एक पतली परत के साथ लेपित कोबाल्ट और लोहे के नैनोकणों के चुंबकीय गुणों को स्थापित करना संभव था। कैंसर रोधी दवाओं या रेडियोन्यूक्लाइड परमाणुओं को मानव शरीर के दाहिने हिस्से में स्थानांतरित करने और चुंबकीय अनुनाद छवियों के विपरीत को बढ़ाने की उनकी क्षमता की पुष्टि पहले ही हो चुकी है।
इसके अलावा, ऐसे कणों का उपयोग चुंबकीय मेमोरी उपकरणों को अपग्रेड करने के लिए किया जा सकता है, जो एक अभिनव बनाने में एक नया कदम होगाचिकित्सा प्रौद्योगिकी।
रूसी वैज्ञानिकों की एक टीम ने बेहतर चुंबकीय विशेषताओं वाली सामग्री बनाने के लिए उपयुक्त संयुक्त कोबाल्ट-लौह नैनोकणों को प्राप्त करने के लिए क्लोराइड के जलीय घोल को कम करने के लिए एक विधि विकसित और परीक्षण करने में कामयाबी हासिल की। वैज्ञानिकों द्वारा किए गए सभी शोधों का उद्देश्य पदार्थों के लौहचुंबकीय गुणों में सुधार करना, उत्पादन में उनके प्रतिशत उपयोग को बढ़ाना है।
