बोराव्हनिकचा नियम आणि उजव्या हाताचा नियम वापरून चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा निश्चित करणे

पदार्थाच्या अस्तित्वाचा एक विशेष प्रकार, पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राने जीवनाची उत्पत्ती आणि संरक्षण करण्यास हातभार लावला. या शेतातील शार्ड्स, लोखंडाला आकर्षित करणारे धातूचे तुकडे आणले वीज मानवजातीच्या सेवेत. विजेशिवाय जगण्याची कल्पनाही करता येत नाही.

चुंबकीय प्रेरण रेषा काय आहेत

चुंबकीय क्षेत्र त्याच्या अंतराळातील प्रत्येक बिंदूवरील सामर्थ्याने परिभाषित केले जाते. समान मॉड्यूलो तीव्रतेच्या क्षेत्रात बिंदूंना जोडणाऱ्या वक्रांना चुंबकीय प्रेरण रेषा म्हणतात. एका विशिष्ट बिंदूवर चुंबकीय क्षेत्राची ताकद ही एक बल वैशिष्ट्य आहे आणि चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर बी याचा अंदाज लावण्यासाठी वापरला जातो. चुंबकीय प्रेरण रेषेवरील एका विशिष्ट बिंदूवर त्याची दिशा तिच्यासाठी स्पर्शिक असते.

जर अवकाशातील एका बिंदूवर अनेक चुंबकीय क्षेत्रांचा परिणाम होत असेल तर, प्रत्येक कार्य करणार्‍या चुंबकीय क्षेत्राच्या चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची बेरीज करून ताकद निश्चित केली जाते. या प्रकरणात, एका विशिष्ट बिंदूवरील सामर्थ्याचा सारांश मोड्यूलो केला जातो आणि चुंबकीय प्रेरण वेक्टर सर्व चुंबकीय क्षेत्रांच्या वेक्टरची बेरीज म्हणून परिभाषित केला जातो.

चुंबकीय प्रेरण रेषा अदृश्य आहेत हे असूनही, त्यांच्याकडे काही गुणधर्म आहेत:

• हे स्वीकारले जाते की चुंबकीय क्षेत्र रेषा ध्रुव (N) वरून बाहेर पडतात आणि (S) वरून परत येतात.
• चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा रेषेला स्पर्शिक असते.
• जटिल आकार असूनही, वक्र एकमेकांना छेदत नाहीत आणि आवश्यकतेनुसार शॉर्ट सर्किट केलेले असतात.
• चुंबकाच्या आत असलेले चुंबकीय क्षेत्र एकसंध असते आणि रेषेची घनता जास्तीत जास्त असते.
• फील्डमधील एका बिंदूमधून फक्त एक चुंबकीय प्रेरण रेषा जाते.

कायम चुंबकाच्या आत चुंबकीय प्रेरण रेषांची दिशा

ऐतिहासिकदृष्ट्या, लोखंडी वस्तूंना आकर्षित करण्यासाठी विशिष्ट दगडांची नैसर्गिक गुणवत्ता पृथ्वीवरील अनेक ठिकाणी फार पूर्वीपासून लक्षात आली आहे. कालांतराने, प्राचीन चीनमध्ये, लोह धातूच्या (चुंबकीय लोह धातू) तुकड्यांमधून विशिष्ट प्रकारे कोरलेले बाण होकायंत्रात बदलले, जे पृथ्वीच्या उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवाकडे दिशा दर्शविते आणि क्षेत्रामध्ये नेव्हिगेट करण्यास परवानगी देतात.

या नैसर्गिक घटनेच्या अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की लोह मिश्र धातु त्यांच्या मजबूत चुंबकीय गुणधर्म जास्त काळ टिकवून ठेवतात. कमकुवत नैसर्गिक चुंबक म्हणजे निकेल किंवा कोबाल्ट असलेले धातू. विजेचा अभ्यास करण्याच्या प्रक्रियेत, शास्त्रज्ञांनी लोह, निकेल किंवा कोबाल्ट असलेल्या मिश्र धातुंमधून कृत्रिमरित्या चुंबकीय वस्तू कशा मिळवायच्या हे शिकले. हे करण्यासाठी, त्यांना थेट विद्युत प्रवाहाद्वारे तयार केलेल्या चुंबकीय क्षेत्राशी ओळख करून दिली गेली आणि आवश्यक असल्यास, वैकल्पिक प्रवाहाद्वारे डिमॅग्नेटाइज केले गेले.

निसर्गात चुंबकीकृत किंवा कृत्रिमरित्या उत्पादित केलेल्या उत्पादनांमध्ये दोन भिन्न ध्रुव असतात - ज्या ठिकाणी चुंबकत्व सर्वाधिक केंद्रित असते. चुंबक एका चुंबकीय क्षेत्राद्वारे एकमेकांशी अशा प्रकारे संवाद साधतात की एकाच नावाचे ध्रुव मागे टाकतात आणि वेगवेगळ्या नावांचे ध्रुव आकर्षित करतात. हे पृथ्वीच्या क्षेत्रासारख्या मजबूत क्षेत्राच्या जागेत त्यांच्या अभिमुखतेसाठी फिरणारे क्षण बनवते.

कमकुवत चुंबकीय घटक आणि मजबूत चुंबक यांच्या परस्परसंवादाचे दृश्य प्रतिनिधित्व कार्डबोर्डवर विखुरलेले स्टील फाइलिंग आणि त्याखाली एक सपाट चुंबक यांचा उत्कृष्ट अनुभव देते. विशेषत: जर भूसा आयताकृती असेल, तर ते चुंबकीय क्षेत्राच्या बलाच्या रेषांवर कसे उभे आहेत हे तुम्ही स्पष्टपणे पाहू शकता. कार्डबोर्डच्या खाली चुंबकाची स्थिती बदलल्याने त्यांच्या प्रतिमेचे कॉन्फिगरेशन बदलते. या प्रयोगात होकायंत्राच्या वापरामुळे चुंबकीय क्षेत्राची रचना समजून घेण्याचा प्रभाव आणखी वाढतो.

एम. फॅराडे यांनी शोधलेल्या चुंबकीय क्षेत्र रेषांचा एक गुण असे सूचित करतो की त्या बंद आणि सतत असतात. कायम चुंबकाच्या उत्तर ध्रुवातून बाहेर पडणाऱ्या रेषा दक्षिण ध्रुवात प्रवेश करतात. तथापि, चुंबकाच्या आत ते खंडित होत नाहीत आणि दक्षिण ध्रुवापासून उत्तर ध्रुवात प्रवेश करतात. तुकड्याच्या आतील ओळींची संख्या जास्तीत जास्त आहे, चुंबकीय क्षेत्र एकसंध आहे आणि डिमॅग्नेटाइझ केल्यावर प्रेरण कमकुवत होऊ शकते.

ड्रिलचा नियम वापरून चुंबकीय प्रेरण वेक्टरची दिशा निश्चित करणे

19व्या शतकाच्या सुरुवातीस, शास्त्रज्ञांनी शोधून काढले की विद्युत प्रवाह असलेल्या कंडक्टरभोवती चुंबकीय क्षेत्र तयार होते. परिणामी शक्तीच्या रेषा नैसर्गिक चुंबकाप्रमाणेच नियमांनुसार वागतात. अधिक महत्त्वाचे म्हणजे, विद्युत् प्रवाहासह कंडक्टरचे विद्युत क्षेत्र आणि चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील परस्परसंवाद इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक डायनॅमिक्सचा आधार म्हणून काम करतो.

परस्परसंवादी फील्डमधील बलांच्या अंतराळातील अभिमुखता समजून घेणे आपल्याला अक्षीय वेक्टरची गणना करण्यास अनुमती देते:

• चुंबकीय प्रेरण;
• प्रेरण प्रवाहाचे परिमाण आणि दिशानिर्देश;
• कोनीय गती.

ही समज बोरावनिकच्या नियमात तयार केली गेली.

कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेसह उजव्या हाताच्या बोराव्हनिकची भाषांतरित गती एकत्रित करून, आम्ही चुंबकीय क्षेत्र रेषांची दिशा प्राप्त करतो, जी क्रॅंकच्या रोटेशनद्वारे दर्शविली जाते.

भौतिकशास्त्राचा नियम नसल्यामुळे, विद्युत अभियांत्रिकीतील बुराव्हनिकचा नियम कंडक्टरमधील विद्युत् प्रवाहाच्या वेक्टरवर अवलंबून चुंबकीय क्षेत्र रेषांची दिशा निश्चित करण्यासाठीच नव्हे तर त्याउलट, विद्युत् प्रवाहाची दिशा निश्चित करण्यासाठी वापरला जातो. चुंबकीय इंडक्शन लाईन्सच्या रोटेशनच्या संबंधात सोलेनोइड वायर्स.

हे संबंध समजून घेतल्याने अँपिअरला फिरत्या फील्डचा नियम सिद्ध करण्याची परवानगी मिळाली, ज्यामुळे विविध तत्त्वांच्या इलेक्ट्रिक मोटर्सची निर्मिती झाली. इंडक्टन्स कॉइल्स वापरणारी सर्व खेचणारी उपकरणे बोरॅक्सच्या नियमाचे पालन करतात.

उजव्या हाताचा नियम

कंडक्टरच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये (कंडक्टरच्या बंद कॉइलची एक बाजू) विद्युतप्रवाहाची दिशा ठरवणे उजव्या हाताचा नियम स्पष्टपणे दर्शवते.

त्यात असे म्हटले आहे की उजवा तळहात ध्रुवा N कडे वळला आहे (पॉवर लाईन्स तळहातात प्रवेश करतात), आणि अंगठा 90 अंशांनी विचलित झाला आहे तो कंडक्टरची दिशा दर्शवितो, नंतर बंद लूप (कॉइल) मध्ये चुंबकीय क्षेत्र विद्युत प्रवाह आणते, गतीचा सदिश चार बोटांनी दर्शविला जातो.

हा नियम प्रत्यक्ष वर्तमान जनरेटर मूळतः कसे दिसले हे दर्शवितो. निसर्गाच्या काही शक्तीने (पाणी, वारा) वीज निर्माण करणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये कंडक्टरचा बंद लूप फिरवला. मग मोटर्सने, स्थिर चुंबकीय क्षेत्रात विद्युत प्रवाह प्राप्त करून, त्याचे यांत्रिक गतीमध्ये रूपांतर केले.

उजव्या हाताचा नियम इंडक्टन्स कॉइलच्या बाबतीत देखील सत्य आहे. त्यांच्यातील चुंबकीय कोरच्या हालचालीमुळे प्रेरण प्रवाह होतो.

जर उजव्या हाताची चार बोटे गुंडाळीच्या कॉइलमध्ये विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेशी संरेखित केली असतील, तर अंगठा, 90 अंश विचलित, उत्तर ध्रुवाकडे निर्देशित करेल.

बोराव्हनिक आणि उजव्या हाताचे नियम इलेक्ट्रिक आणि चुंबकीय क्षेत्रांचे परस्परसंवाद यशस्वीरित्या प्रदर्शित करतात. ते इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमधील विविध उपकरणांचे कार्य समजून घेणे केवळ शास्त्रज्ञांनाच नव्हे तर जवळजवळ प्रत्येकासाठी प्रवेशयोग्य बनवतात.

संबंधित लेख: