ચુંબક એ આકર્ષક વસ્તુઓ છે જેણે સદીઓથી માનવ કલ્પનાને કબજે કરી છે.પ્રાચીન ગ્રીકથી લઈને આધુનિક વૈજ્ઞાનિકો સુધી, લોકો ચુંબકની કાર્ય કરવાની રીત અને તેમની ઘણી એપ્લિકેશનોથી રસ ધરાવતા હતા.કાયમી ચુંબક એ ચુંબકનો એક પ્રકાર છે જે બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં ન હોય ત્યારે પણ તેના ચુંબકીય ગુણધર્મોને જાળવી રાખે છે. અમે સ્થાયી ચુંબક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો પાછળના વિજ્ઞાનની શોધ કરીશું, જેમાં તેમની રચના, ગુણધર્મો અને એપ્લિકેશનનો સમાવેશ થાય છે.
વિભાગ 1: મેગ્નેટિઝમ શું છે?
મેગ્નેટિઝમ એ ચોક્કસ સામગ્રીની ભૌતિક મિલકતનો ઉલ્લેખ કરે છે જે તેમને ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે અન્ય સામગ્રીને આકર્ષવા અથવા દૂર કરવાની મંજૂરી આપે છે.આ સામગ્રીઓ ચુંબકીય હોવાનું કહેવાય છે અથવા ચુંબકીય ગુણધર્મો ધરાવે છે.
ચુંબકીય સામગ્રી ચુંબકીય ડોમેન્સની હાજરી દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે માઇક્રોસ્કોપિક પ્રદેશો છે જેમાં વ્યક્તિગત અણુઓના ચુંબકીય ક્ષેત્રો ગોઠવાયેલ છે.જ્યારે આ ડોમેન્સ યોગ્ય રીતે સંરેખિત થાય છે, ત્યારે તેઓ એક મેક્રોસ્કોપિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે જે સામગ્રીની બહાર શોધી શકાય છે.
ચુંબકીય સામગ્રીને બે કેટેગરીમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે: ફેરોમેગ્નેટિક અને પેરામેગ્નેટિક.ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રી મજબૂત રીતે ચુંબકીય હોય છે અને તેમાં આયર્ન, નિકલ અને કોબાલ્ટનો સમાવેશ થાય છે.તેઓ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં પણ તેમના ચુંબકીય ગુણધર્મોને જાળવી રાખવામાં સક્ષમ છે.બીજી તરફ પેરામેગ્નેટિક સામગ્રીઓ નબળી રીતે ચુંબકીય હોય છે અને તેમાં એલ્યુમિનિયમ અને પ્લેટિનમ જેવી સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે.જ્યારે તેઓ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રને આધિન હોય ત્યારે જ તેઓ ચુંબકીય ગુણધર્મો દર્શાવે છે.
ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ, જનરેટર અને ટ્રાન્સફોર્મર્સ સહિત આપણા રોજિંદા જીવનમાં મેગ્નેટિઝમનો અસંખ્ય વ્યવહારુ ઉપયોગ છે.મેગ્નેટિક મટિરિયલ્સનો ઉપયોગ હાર્ડ ડ્રાઈવ જેવા ડેટા સ્ટોરેજ ડિવાઇસમાં અને મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ (MRI) જેવી મેડિકલ ઇમેજિંગ ટેક્નોલોજીમાં પણ થાય છે.
વિભાગ 2: ચુંબકીય ક્ષેત્રો
ચુંબકીય ક્ષેત્રો ચુંબકત્વનું મૂળભૂત પાસું છે અને ચુંબક અથવા વર્તમાન વહન કરતા વાયરની આસપાસના વિસ્તારનું વર્ણન કરે છે જ્યાં ચુંબકીય બળ શોધી શકાય છે.આ ક્ષેત્રો અદ્રશ્ય છે, પરંતુ તેમની અસરો ચુંબકીય સામગ્રીની હિલચાલ અથવા ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા જોઈ શકાય છે.
ચુંબકીય ક્ષેત્રો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની હિલચાલ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, જેમ કે વાયરમાં ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ અથવા અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનનું સ્પિનિંગ.ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા અને શક્તિ આ શુલ્કની દિશા અને હિલચાલ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.ઉદાહરણ તરીકે, બાર મેગ્નેટમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્ર ધ્રુવો પર સૌથી મજબૂત અને કેન્દ્રમાં સૌથી નબળું હોય છે, અને ક્ષેત્રની દિશા ઉત્તર ધ્રુવથી દક્ષિણ ધ્રુવ સુધીની હોય છે.
ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત સામાન્ય રીતે ટેસ્લા (T) અથવા ગૌસ (G) ના એકમોમાં માપવામાં આવે છે, અને ક્ષેત્રની દિશા જમણા હાથના નિયમનો ઉપયોગ કરીને વર્ણવી શકાય છે, જે જણાવે છે કે જો જમણા હાથનો અંગૂઠો નિર્દેશ કરે છે પ્રવાહની દિશા, પછી આંગળીઓ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં વળશે.
ચુંબકીય ક્ષેત્રોમાં મોટર અને જનરેટર, મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ (MRI) મશીનો અને હાર્ડ ડ્રાઈવ જેવા ડેટા સ્ટોરેજ ઉપકરણો સહિત અસંખ્ય વ્યવહારુ એપ્લિકેશનો છે.તેઓ વિવિધ વૈજ્ઞાનિક અને ઇજનેરી કાર્યક્રમોમાં પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે, જેમ કે પાર્ટિકલ એક્સિલરેટર્સ અને મેગ્નેટિક લેવિટેશન ટ્રેનમાં.
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ, ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ અને સામગ્રી વિજ્ઞાન સહિતના અભ્યાસના ઘણા ક્ષેત્રો માટે ચુંબકીય ક્ષેત્રોની વર્તણૂક અને ગુણધર્મોને સમજવું આવશ્યક છે.
વિભાગ 3: કાયમી ચુંબકની રચના
કાયમી ચુંબક, જેને "કાયમી ચુંબકીય સામગ્રી" અથવા "કાયમી ચુંબક સામગ્રી" તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે સામાન્ય રીતે ફેરોમેગ્નેટિક અથવા ફેરીમેગ્નેટિક સામગ્રીના મિશ્રણથી બનેલું હોય છે.આ સામગ્રીઓ ચુંબકીય ક્ષેત્રને જાળવી રાખવાની તેમની ક્ષમતા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે, જે તેમને સમય જતાં સતત ચુંબકીય અસર ઉત્પન્ન કરવાની મંજૂરી આપે છે.
કાયમી ચુંબકમાં વપરાતી સૌથી સામાન્ય ફેરોમેગ્નેટિક સામગ્રી લોખંડ, નિકલ અને કોબાલ્ટ છે, જે તેમના ચુંબકીય ગુણધર્મોને સુધારવા માટે અન્ય તત્વો સાથે મિશ્રિત કરી શકાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, નિયોડીમિયમ ચુંબક એ દુર્લભ-પૃથ્વી ચુંબકનો એક પ્રકાર છે જે નિયોડીમિયમ, આયર્ન અને બોરોનથી બનેલો હોય છે, જ્યારે સમેરિયમ કોબાલ્ટ ચુંબક સમેરિયમ, કોબાલ્ટ, આયર્ન અને તાંબાના બનેલા હોય છે.
સ્થાયી ચુંબકની રચના પણ કયા તાપમાને તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે, ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઇચ્છિત તાકાત અને દિશા અને હેતુપૂર્વકનો ઉપયોગ જેવા પરિબળોથી પણ પ્રભાવિત થઈ શકે છે.ઉદાહરણ તરીકે, કેટલાક ચુંબકને ઊંચા તાપમાનનો સામનો કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી શકે છે, જ્યારે અન્ય ચોક્કસ દિશામાં મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી શકે છે.
તેમની પ્રાથમિક ચુંબકીય સામગ્રી ઉપરાંત, કાયમી ચુંબકમાં કાટ અથવા નુકસાનને રોકવા માટે કોટિંગ્સ અથવા રક્ષણાત્મક સ્તરો તેમજ વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં ઉપયોગ માટે ચોક્કસ આકારો અને કદ બનાવવા માટે આકાર અને મશીનિંગનો સમાવેશ થઈ શકે છે.
વિભાગ 4: કાયમી ચુંબકના પ્રકાર
કાયમી ચુંબકને તેમની રચના, ચુંબકીય ગુણધર્મો અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાના આધારે ઘણા પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.અહીં કાયમી ચુંબકના કેટલાક સામાન્ય પ્રકારો છે:
1.નિયોડીમિયમ ચુંબક: આ દુર્લભ પૃથ્વી ચુંબક નિયોડીમિયમ, આયર્ન અને બોરોનથી બનેલા છે અને તે ઉપલબ્ધ કાયમી ચુંબકનો સૌથી મજબૂત પ્રકાર છે.તેમની પાસે ઉચ્ચ ચુંબકીય ઉર્જા છે અને તેનો ઉપયોગ મોટર, જનરેટર અને તબીબી સાધનો સહિત વિવિધ કાર્યક્રમોમાં થઈ શકે છે.
2.સમેરિયમ કોબાલ્ટ ચુંબક: આ દુર્લભ પૃથ્વી ચુંબક સમેરિયમ, કોબાલ્ટ, આયર્ન અને તાંબાના બનેલા છે અને તે તેમની ઉચ્ચ-તાપમાન સ્થિરતા અને કાટ પ્રતિકાર માટે જાણીતા છે.તેનો ઉપયોગ એરોસ્પેસ અને ડિફેન્સ જેવી એપ્લિકેશનમાં અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન મોટર્સ અને જનરેટરમાં થાય છે.
3. ફેરાઇટ ચુંબક: સિરામિક ચુંબક તરીકે પણ ઓળખાય છે, ફેરાઇટ ચુંબક આયર્ન ઓક્સાઇડ સાથે મિશ્રિત સિરામિક સામગ્રીથી બનેલા હોય છે.તેમની પાસે દુર્લભ પૃથ્વી ચુંબક કરતાં ઓછી ચુંબકીય ઊર્જા હોય છે, પરંતુ તે વધુ સસ્તું અને સ્પીકર્સ, મોટર્સ અને રેફ્રિજરેટર ચુંબક જેવા કાર્યક્રમોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
4.આલ્નીકો ચુંબક: આ ચુંબક એલ્યુમિનિયમ, નિકલ અને કોબાલ્ટથી બનેલા છે અને તેમની ઉચ્ચ ચુંબકીય શક્તિ અને તાપમાન સ્થિરતા માટે જાણીતા છે.તેઓ ઘણીવાર સેન્સર, મીટર અને ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ જેવા ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.
5.બોન્ડેડ ચુંબક: આ ચુંબક બાઈન્ડર સાથે ચુંબકીય પાવડરને મિશ્રિત કરીને બનાવવામાં આવે છે, અને જટિલ આકાર અને કદમાં ઉત્પાદન કરી શકાય છે.તેઓ ઘણીવાર સેન્સર, ઓટોમોટિવ ઘટકો અને તબીબી સાધનો જેવી એપ્લિકેશનમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.
સ્થાયી ચુંબકના પ્રકારની પસંદગી ચોક્કસ એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓ પર આધાર રાખે છે, જેમાં જરૂરી ચુંબકીય શક્તિ, તાપમાન સ્થિરતા, ખર્ચ અને ઉત્પાદન મર્યાદાઓનો સમાવેશ થાય છે.
વિભાગ 5: ચુંબક કેવી રીતે કામ કરે છે?
ચુંબક એક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવીને કામ કરે છે જે અન્ય ચુંબકીય પદાર્થો સાથે અથવા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.ચુંબકીય ક્ષેત્ર સામગ્રીમાં ચુંબકીય ક્ષણોના સંરેખણ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, જે માઇક્રોસ્કોપિક ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવો છે જે ચુંબકીય બળ ઉત્પન્ન કરે છે.
કાયમી ચુંબકમાં, જેમ કે બાર મેગ્નેટમાં, ચુંબકીય ક્ષણો ચોક્કસ દિશામાં સંરેખિત હોય છે, તેથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર ધ્રુવો પર સૌથી મજબૂત અને કેન્દ્રમાં સૌથી નબળું હોય છે.જ્યારે ચુંબકીય સામગ્રીની નજીક મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર સામગ્રી પર બળ લગાવે છે, કાં તો ચુંબકીય ક્ષણોની દિશાના આધારે તેને આકર્ષિત કરે છે અથવા દૂર કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્ર વાયરના કોઇલમાંથી વહેતા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.વિદ્યુત પ્રવાહ એક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે જે વર્તમાન પ્રવાહની દિશાને કાટખૂણે હોય છે, અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ કોઇલમાંથી વહેતા પ્રવાહની માત્રાને સમાયોજિત કરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે.મોટર, સ્પીકર્સ અને જનરેટર જેવી એપ્લિકેશનમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.
ચુંબકીય ક્ષેત્રો અને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પણ જનરેટર, ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ સહિતની ઘણી તકનીકી એપ્લિકેશનો માટેનો આધાર છે.જનરેટરમાં, ઉદાહરણ તરીકે, વાયરના કોઇલની નજીક ચુંબકનું પરિભ્રમણ વાયરમાં વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રેરિત કરે છે, જેનો ઉપયોગ વિદ્યુત શક્તિ ઉત્પન્ન કરવા માટે થઈ શકે છે.ઇલેક્ટ્રિક મોટરમાં, મોટરના ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને વાયરના કોઇલમાંથી વહેતા પ્રવાહ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એક ટોર્ક બનાવે છે જે મોટરના પરિભ્રમણને ચલાવે છે.
આ લાક્ષણિકતા અનુસાર, અમે કામ દરમિયાન ખાસ વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ વધારવા માટે સ્પ્લિસિંગ માટે ખાસ ચુંબકીય ધ્રુવની ગોઠવણી ડિઝાઇન કરી શકીએ છીએ, જેમ કે હેલ્બેક
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-24-2023