Magnetism and magnetic substances 12th Physics Notes Pdf Download चुम्बकत्व एवं चुम्बकीय पदार्थ chapter 8

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चुम्बकत्व एवं चुम्बकीयपदार्थ(Magnetism and magnetic substances)

Lesson - 8

चुंबकत्व एवं चुंबकीय पदार्थ

चुंबक वह ठोस पदार्थ जिसे स्वतंत्रता पूर्वक लटकाए जाने पर वह सदैव उत्तर एवं दक्षिण दिशा में ठहरे व लोहे पदार्थों को अपनी ओर आकर्षित करें चुंबक कहलाता है

प्रकृति के आधार पर चुंबक निम्न दो प्रकार के होते हैं 

(1) प्राकृतिक चुंबक - प्रकृति के द्वारा प्राप्त चुंबक प्राकृतिक चुंबक कहलाते हैं इनकी क्षमता तुलनात्मक रूप से कम होती है 

जैसे हेमेटाइट(Fe2o3), मैग्नेटाइट (Fe3o4)

(2) कृत्रिम चुंबक - मनुष्य द्वारा निर्मित धातुओं से निर्मित चुंबक कृत्रिम चुंबक कहलाते हैं 

सामान्यता कृत्रिम चुंबक एल्युमीनियम निकिल एवं कोबाल्ट मिश्रित धातु से निर्मित होते हैं

चुंबक में दो उत्तरी एवं दक्षिणी ध्रुव पाए जाते हैं दोनों द्रव एक दूसरे के पूरक होते हैं अर्थात ध्रुव को पृथक करना असंभव होता है

चुंबकीय ध्रुव सामर्थ्य या ध्रुव प्रबलता (m) - चुंबकीय ध्रुव की व्यक्तिगत रूप से लोहे पदार्थों को आकर्षित करने की क्षमता चुंबकीय ध्रुव सामर्थ्य कहलाती है

चुंबकीय ध्रुव सामर्थ्य चुंबक की लंबाई पर निर्भर नहीं करता यह केवल चुंबक की मोटाई व अनुप्रस्थ काट पर क्षेत्रफल पर निर्भर करता है

Note - विद्युतकी के आवेश के स्थान पर ध्रुव सामर्थ्य क्रियान्वित होती है

चुंबकीय कूलाम बल (F) :- चुंबकीय कूलाम बल के नियम अनुसार ध्रूवों के मध्य उत्पन्न कुलाम बल सदैव ध्रुव सामर्थ्य के गुणनफल के समानुपाती व दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है इसका मान एवं प्रकृति ध्रुव प्रबलता पर निर्भर करती है

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चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता (B) :- किसी एकांत उत्तरी ध्रुव सामर्थ्य पर उत्पन्न चुंबकीय कूलाम बल चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता कहलाती है अथवा किसी निश्चित चुंबकीय उत्तरी ध्रुव सामर्थ्य पर उत्पन्न चुंबकीय कूलाम बल चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता कहलाती है

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चुंबकीय फ्लक्स (फाई) :- किसी क्षेत्रफल से निकलने वाली बल रेखाओं की संख्या चुंबकीय फ्लक्स कहलाती है अथवा चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता एवं क्षेत्रफल सदिस के  अदिस गुणनफल को चुंबकीय फ्लक्स में क्या कहा जाता है

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स्थायी चुंबक :- 

वह पदार्थ जिनके द्वारा धारा रोकने के पश्चात चुंबकत्व रह जाता है स्थाई चुंबक कहलाते हैं

जैसे - Al, Ni, Co, स्टिल।

अस्थायी चुंबक :- वे पदार्थ जिनके द्वारा केवल धारा प्रवाह के समय चुंबकत्व उत्पन्न होता है अस्थाई चुंबक कहलाते हैं

जैसे - तांबे के तार, विद्युत घंटी, विद्युत ट्रेन।

दंड चुंबक के गुण / छड़ चुंबक :- 

(1) छड़ चुंबक के विपरीत ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित व सामान ध्रुव एक दूसरे को प्रतिकृषित करते हैं

(2) चुंबक के ध्रुवो पर लोहे पदार्थों को आकर्षित करने की क्षमता सर्वाधिक होती है

(3) चुंबक के ध्रुव के मध्य की प्रभावी लंबाई सदैव क्रियाशील लंबाई के रूप में व्यक्त होती है इसका मान सदैव कुल लंबाई से कम होता है

(4) चुंबक के चुंबकीय गुणों को नष्ट करने की प्रवृत्ति विचुम्बकत्व कहलाती है यह सामान्य ताप में वृद्धि द्वारा किया जाता है

(5) चुंबक के ध्रुव सामर्थ्य से तात्पर्य है कि चुंबकीय ध्रुव द्वारा लोहे पदार्थ को आकर्षित करने की क्षमता ध्रुव प्रबलता कहलाती है इसका मान केवल चुंबक की मोटाई पर निर्भर करता है

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चुंबक से संबंधित परिभाषाएं - 

(1)  चुंबकीय आघूर्ण (M) - किसी चुंबक के ध्रुव सामर्थ्य व मध्य की दूरी के गुणनफल को चुंबकीय आघूर्ण कहा जाता है

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Q -(1) यदि छड़ चुंबक को ऊर्ध्वाधर रूप से दो भागों में काट दिया जाए तो चुंबकीय आघूर्ण किस दिशा में होगा?

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Q -(2) यदि छड़ चुंबक को क्षैतिज रूप से दो भागों में काट दिया जाए तो चुंबकीय आघूर्ण कितना होगा?

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Q -(3) यदि छड़ चुंबक को अर्धवृत्त में मोड़ दिया जाए तो चुंबकीय आघूर्ण का मान क्या होगा ?

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Note - अतः छड़ चुंबक को पूर्ण व्रत में बदल दिया जाए तो चुंबकीय आघूर्ण का मान्य होगा क्योंकि ध्रुव के मध्य की दूरी भी शून्य होगी

चुंबकीय शीलता या चुंबकीय पारगम्यता :- चुंबकीय शीलता निम्न तीन प्रकार की होती है

(1) निर्वात की चुंबकीय शीलता - निर्वात में चुंबकीय गुणों के संचरीत होने की प्रवृत्ति निर्वात की चुंबकीय शीलता या पारगम्यता कहलाती है इसका मान अत्यल्प होता है

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(2) माध्यम के चुंबकीय शीलता - माध्यम में चुंबकीय गुणों के संस्कृत होने की प्रवृत्ति माध्यम की चुंबकीय शीलता कहलाती है इसका मान भिन्न-भिन्न माध्यमों के लिए भिन्न-भिन्न होता है

(3)  आपेक्षिक सापेक्षिक चुंबकीय शीलता - माध्यम की चुंबकीय शीलता एवं निर्वात की चुंबकीय शीलता को आपेक्षिक चुंबकीय शीलता कहते हैं

चुंबकीय प्रवृत्ति :- पदार्थों द्वारा चुंबकीय गुणों को अवशोषित करने की क्षमता चुंबकीय प्रवृत्ति कहलाती है भिन्न-भिन्न पदार्थों के लिए इसका मान भिन्न-भिन्न होता है 

क्यूरी के अनुसार चुंबकीय प्रवृत्ति सदैव ताप व्युत्कमानुपाती होती है

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चुम्बकन तीव्रता (I) :- किसी पदार्थ के चुंबकीय आघूर्ण व आयतन का अनुपात चुंबकीय तीव्रता कहलाती है

I = M/V

अथवा किसी चुंबक के निश्चित क्षेत्रफल द्वारा उत्पन्न ध्रुव प्रबलता चुंबकीय तीव्रता कहलाती है

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चुंबकन क्षेत्र (H) :- चुंबकीय तीव्रता एवं चुंबकीय प्रवृत्ति का अनुपात चुंबक क्षेत्र कहलाता है 

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कक्षीय इलेक्ट्रॉन द्वारा उत्पन्न चुंबकीय आघूर्ण (M) :- बोर के अनुसार परमाणु में उपस्थित इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाओं में चक्कर लगाता है अर्थात परमाण्विक इलेक्ट्रॉन द्वारा अल्प मान की धारा उत्पन्न होती है इस आधार पर चुंबकीय आघूर्ण m होगा।

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=> कक्षीय इलेक्ट्रॉन द्वारा यह चुंबकीय आघूर्ण बोर मैग्नेट्रॉन के रूप में प्रदर्शित होता है

Q- (1)  हाइड्रोजन परमाणु की प्रथम कक्षा में गति कर रहे इलेक्ट्रॉन का चुंबकीय आघूर्ण ज्ञात करना?

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छड़ चुंबक के द्वारा चुंबक के अक्ष पर चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता :- 

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छड़ या दंड चुंबक के द्वारा निरक्ष पर चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता :-

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समरूप चुंबकीय क्षेत्र में चुंबक द्वारा उत्पन्न बलाघूर्ण :- 

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भू - चुंबकत्व :- पृथ्वी की सतह में उपस्थित परमाणु ओ के चुंबकीय आघूर्ण द्वारा भूपर्पटी दीर्घ चुंबक की तरह व्यवहार दर्शाती है।

अर्थात पृथ्वी काल्पनिक चुंबक की उपस्थिति पाई जाती है 

भू चुंबकत्व चुंबकीय बल रेखाओं के आधार पर भौगोलिक व चुंबकीय अक्षय दर्शाता है 

भौगोलिक अक्ष पर काल्पनिक लंबवत तल भौगोलिक याम्योत्तर कहलाता है

चुंबकीय अक्ष पर काल्पनिक लंबवत तल चुंबकीय याम्योत्तर कहलाता है

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भू चुंबकत्व में निम्न घटक उपस्थित है -

(1) दिक पात कोण - भौगोलिक याम्योत्तर व चुंबकीय याम्योत्तर के मध्य का कोण दिक पात कोण कहलाता है

इसका मान भिन्न-भिन्न स्थानों पर भिन्न भिन्न होता हैं

 दिल्ली एवं मुंबई में इसका मान क्रमश: 0°.41' व 0°.58' होता है।

(2) नती या नमन कोण - पृथ्वी में उपस्थित काल्पनिक चुंबक एवं क्षेतिज अक्ष के साथ निर्मित को नति कोण कहलाता है

(3)  क्षेतिज एवं ऊर्ध्वाधर घटक - चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता सदिश राशि है अर्थात चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता के से तीसरे ऊर्ध्वाधर घटक उपस्थित है।

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चुम्बकीय पदार्थ :-  वे पदार्थ जिनके द्वारा चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में अनुक्रियाए प्रदर्शित की जाती है चुंबकीय पदार्थ कहलाते हैं

प्रकृति के आधार पर चुंबकीय पदार्थों के प्रकार -

(1) प्रति चुंबकीय पदार्थ -  वे पदार्थ जिनके द्वारा स्वयं चुंबकीय से प्रतिक्रषित किया जाता है या चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में पदार्थ प्रति कृषित हो जाता है प्रति चुंबकीय पदार्थ कहलाता है

जैसे - Na, H2o, O2 etc.

रासायनिक तौर पर युग्मित इलेक्ट्रॉनों की सहायता से प्रति चुंबकत्व की व्याख्या की जाती है

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(2) अनु चुंबकीय पदार्थ - वे पदार्थ जिनके द्वारा चुंबकीय क्षेत्र को आंशिक रूप से आकर्षित किया जाता है अनु चुंबकीय पदार्थ कहलाते हैं अर्थात अनु चुंबकीय पदार्थों द्वारा चुंबकीय क्षेत्र की परिस्थिति में आंशिक आकर्षण प्रदर्शित किया जाता है

Ex - Stil, Coper, mg, N2,H2 etc..

अनु चुंबकीय पदार्थों की आपेक्षिक चुंबकीय शीलता व चुंबकीय प्रवृत्ति का मान धनात्मक व अधिक होता है

अनु चुंबकीय पदार्थों के द्वारा क्यूरी के नियम की पालना की जाती है अनु चुंबकीय पदार्थों की चुंबकीय प्रवृत्ति ताप के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

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(3) लोहे चुंबकीय पदार्थ - वे पदार्थ जिनके द्वारा चुंबकीय बल रेखाओं को प्रबल रूप से आकर्षित किया जाता है लौह चुंबकीय पदार्थ कहलाते हैं अर्थात लौह चुंबकीय पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में प्रबलता से आकर्षण का अनुभव करते हैं

Ex- fe, fe2o2,fe3o3,Al-Ni-Co etc.

लोहे चुंबकीय पदार्थों की आपेक्षिक चुंबकीय शीलता एवं चुंबकीय प्रवृत्ति अत्यधिक होती है

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लोहा चुंबकीय पदार्थों के एकांकी विलगित परमाण्विक इकाई जिनमें चुंबकीय आघूर्ण उपस्थित होता है डोमेन कहलाते हैं

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क्यूरी ताप :- क्यूरी ताप वह ताप होता है जिस पर लोहे चुंबकीय पदार्थ अनु चुंबकीय पदार्थ में बदल जाते हैं

क्यूरी ताप को Tc से व्यक्त किया जाता है 

लोहे के लिए क्यूरी ताप का मान 1043k होता है कोबाल्ट के लिए क्यूरी ताप का मान 1394k होता है निकील के लिए क्यूरी ताप का मान 631k होता है

गैलरी नियम के लिए क्यूरी ताप का मान 317k होता है।

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क्यूरी नियम :- क्यूरी ताप के अनुसार अनु चुंबकीय पदार्थों की चुंबकीय प्रवृत्ति परम ताप के व्यक्ति मानुपाती होती है

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क्यूरी वाइस नियम :- लोहे चुंबकीय पदार्थों की चुंबकीय प्रवृत्ति की ताप पर निर्भरता के लिए क्यूरी और वॉइस ने नियम दिया जिसे क्यूरी वाइज नियम कहा जाता है 

इस नियम के अनुसार किसी परम ताप पर लोहे चुंबकीय पदार्थों की चुंबकीय प्रवृत्ति परम ताप एवं क्यूरी ताप के अंतर के व्युत्क्रमानुपाती होती है

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चुंबकीय शैथिल्य वक्र :- चुंबकीय क्षेत्र B एवं चुंबकीय क्षेत्र के साथ परिवर्तन शैथिल्य वक्र कहलाता है इसको B-H वक्र भी कहा जाता हैं।

शैथिल्यता :- शैथिल्य वक्र में चुंबकीय क्षेत्र का चुंबकन क्षेत्र से पीछे रह जाना शैथिल्यता कहलाता है 

यह गुण केवल लोह चुंबकीय पदार्थ ही प्रदर्शित करते हैं।

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