इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के उपयोग क्या हैं?

विद्युत चुंबकत्व ब्रह्मांड की मूलभूत शक्तियों में से एक है, जो विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र से लेकर प्रकाश तक हर चीज के लिए जिम्मेदार है। मूल रूप से, वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि चुंबकत्व और बिजली अलग-अलग बल थे। लेकिन 19 वीं शताब्दी के अंत तक, यह दृश्य बदल गया, क्योंकि अनुसंधान ने निर्णायक रूप से प्रदर्शित किया कि सकारात्मक और नकारात्मक विद्युत प्रभार एक बल (यानी चुंबकत्व) द्वारा शासित थे।

उस समय से, वैज्ञानिकों ने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का परीक्षण करने और उन्हें मापने और उन्हें फिर से बनाने के लिए खोज की है। इस छोर की ओर, उन्होंने विद्युत चुंबक बनाए, एक ऐसा उपकरण जो चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करने के लिए विद्युत प्रवाह का उपयोग करता है। और एक वैज्ञानिक उपकरण के रूप में उनके प्रारंभिक आविष्कार के बाद से, इलेक्ट्रोमैग्नेट इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और औद्योगिक प्रक्रियाओं की एक नियमित विशेषता बन गए हैं।

इलेक्ट्रोमैग्नेट्स को स्थायी मैग्नेट से अलग किया जाता है, जिसमें वे केवल अन्य धात्विक वस्तुओं के लिए एक चुंबकीय आकर्षण प्रदर्शित करते हैं जब उनके माध्यम से एक करंट गुजरता है। यह कई फायदे प्रस्तुत करता है, जिसमें इसके चुंबकीय आकर्षण की शक्ति को नियंत्रित किया जा सकता है, और इच्छानुसार चालू और बंद किया जा सकता है। यह इस कारण से है कि उनका उपयोग अनुसंधान और उद्योग में बड़े पैमाने पर किया जाता है, जहां कहीं भी चुंबकीय बातचीत होती है।

इलेक्ट्रोमैग्नेट का इतिहास:

बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंध की पहली दर्ज की गई खोज 1820 में हुई, जब डेनिश वैज्ञानिक हंस क्रिस्चियन ऑर्स्टेड ने देखा कि उनके कंपास पर सुई ने चुंबकीय उत्तर से दूर की ओर इशारा किया था जब पास की बैटरी चालू थी। इस विक्षेपण ने उन्हें आश्वस्त किया कि चुंबकीय क्षेत्र एक विद्युत प्रवाह को ले जाने वाले तार के सभी पक्षों से विकिरण करते हैं, जैसे कि प्रकाश और गर्मी करते हैं।

इसके तुरंत बाद, उन्होंने अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए, गणितीय रूप से दिखाते हुए कि एक विद्युत प्रवाह एक चुंबकीय क्षेत्र पैदा करता है क्योंकि यह एक तार के माध्यम से बहता है। चार साल बाद, अंग्रेजी वैज्ञानिक विलियम स्टर्जन ने पहला इलेक्ट्रोमैग्नेट विकसित किया, जिसमें तांबे के तार से लिपटा लोहे के आकार का टुकड़ा शामिल था। जब करंट तार से गुजरा, तो वह लोहे के अन्य टुकड़ों को आकर्षित करेगा, और जब करंट को रोका गया, तो वह चुंबकत्व खो गया।

हालांकि आधुनिक मानकों से कमजोर, स्टर्जन के इलेक्ट्रोमैग्नेट उनकी संभावित उपयोगिता को प्रदर्शित करता है। केवल 200 ग्राम (7 औंस) वजन होने के बावजूद, यह उन वस्तुओं को उठा सकता है जिनका वजन लगभग 4 किलो (9 पाउंड) था जो केवल एकल-सेल बैटरी के वर्तमान के साथ था। परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रोमैग्नेट्स और इलेक्ट्रोडायनामिक्स दोनों की प्रकृति में अनुसंधान तेज होने लगा।

1930 के दशक तक, अमेरिकी वैज्ञानिक जोसेफ हेनरी ने विद्युत चुंबक के डिजाइन पर कई सुधार किए। अछूता तार का उपयोग करके, वह एक ही कोर पर हजारों तार लगाने में सक्षम था। नतीजतन, उनका एक विद्युत चुंबक 936 किलोग्राम (2,063 पाउंड) वजन का समर्थन कर सकता है। यह इलेक्ट्रोमैग्नेट के उपयोग पर एक लोकप्रिय प्रभाव था।

इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के प्रकार:

एक तार में बहने वाली विद्युत धारा एम्पीयर के नियम के कारण, तार के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। यह कानून बताता है कि किसी भी बंद लूप पथ के लिए, लंबाई तत्वों की लंबाई चुंबकीय तत्व की दिशा में लंबाई तत्व की दिशा में लूप में संलग्न विद्युत प्रवाह की पारगम्यता के समय के बराबर होती है।

एक विद्युत चुंबक में चुंबकीय क्षेत्र को केंद्रित करने के लिए, तार कई बार एक कुंडल में घाव होता है, यह सुनिश्चित करता है कि किनारे के साथ-साथ तार मुड़ रहे हैं। तार के घुमावों द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र, कुंडल के केंद्र से होकर गुजरता है, जिससे एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनता है। चुंबक का वह पक्ष जिससे क्षेत्र रेखाएं निकलती हैं, को परिभाषित किया जाता है उत्तरी ध्रुव.

तार का एक तार जो एक हेलिक्स का आकार लेता है, उसे "सोलनॉइड" कहा जाता है। हालांकि, बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन किया जा सकता है अगर एक फेरोमैग्नेटिक सामग्री (यानी लोहा) को कॉइल के अंदर रखा जाता है। इसे "फेरोमैग्नेटिक-कोर" (या "आयरन-कोर इलेक्ट्रोमैग्नेट") कहा जाता है, जो अकेले एक कॉइल की ताकत से हजार गुना चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर सकता है।

फिर एक "तोरोडल कोर" के रूप में जाना जाता है, जिसमें एक फेरोमैग्नेटिक कोर के चारों ओर तार को बंद किया जाता है, एक बंद लूप (उर्फ चुंबकीय सर्किट) का रूप ले लेता है। इस मामले में, चुंबकीय क्षेत्र एक बंद लूप का रूप लेते हैं, इस प्रकार हवा की तुलना में चुंबकीय क्षेत्र में बहुत कम "प्रतिरोध" पेश करते हैं। नतीजतन, एक मजबूत क्षेत्र प्राप्त किया जा सकता है यदि अधिकांश चुंबकीय क्षेत्र का मार्ग कोर के भीतर है।

और फिर "सुपरकंडक्टिंग" इलेक्ट्रोमैग्नेट्स हैं, जो सुपरकंडक्टिंग मटीरियल्स (जैसे नाइओबियम-टाइटेनियम या मैग्नीशियम डिबोराइड) से बने कुंडलित तार से बने होते हैं। इन तारों को क्रायोजेनिक तापमान पर भी रखा जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि विद्युत प्रतिरोध कम से कम हो। इस तरह के इलेक्ट्रोमैग्नेट्स साधारण तार की तुलना में बहुत बड़ी धाराओं का संचालन कर सकते हैं, जो किसी भी इलेक्ट्रोमैग्नेट के सबसे मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करते हैं, जबकि ऊर्जा की कमी के कारण इसे संचालित करना सस्ता भी होता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के लिए आधुनिक उपयोग:

आज, इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के लिए अनगिनत अनुप्रयोग हैं, जिनमें बड़े पैमाने पर औद्योगिक मशीनरी से लेकर छोटे पैमाने पर इलेक्ट्रॉनिक घटक शामिल हैं। इसके अलावा, वैज्ञानिक अनुसंधान और प्रयोगों के संचालन के लिए इलेक्ट्रोमैग्नेट का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से जहां अतिचालकता और तेजी से त्वरण के लिए कहा जाता है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सॉलोनॉइड्स के मामले में, वे एक समान (यानी नियंत्रित) चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है। आयरन-कोर इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए भी यही सही है, जहां चुंबक के क्षेत्र की ताकत बढ़ाने के लिए लोहे या अन्य फेरोमैग्नेटिक कोर को डाला या हटाया जा सकता है। नतीजतन, सोलनॉइड मैग्नेट को आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक पेंटबॉल मार्कर, पिनबॉल मशीन, डॉट मैट्रिक्स प्रिंटर और ईंधन इंजेक्टर में पाया जाता है, जहां चुंबकत्व को लागू किया जाता है और विशिष्ट घटकों के नियंत्रित आंदोलन को सुनिश्चित करने के लिए नियंत्रित किया जाता है।

बहुत शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र, कम प्रतिरोध और उच्च दक्षता उत्पन्न करने की उनकी क्षमता को देखते हुए, सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट अक्सर वैज्ञानिक और चिकित्सा उपकरणों में पाए जाते हैं। इनमें अस्पतालों में चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) मशीनें, और परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोमीटर, द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर और कण त्वरक जैसे वैज्ञानिक उपकरण शामिल हैं।

जब संगीत उपकरण की बात आती है तो इलेक्ट्रोमैग्नेट का भी बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। इनमें लाउडस्पीकर, इयरफ़ोन, बिजली की घंटी और चुंबकीय रिकॉर्डिंग और डेटा भंडारण उपकरण शामिल हैं - जैसे टेप रिकॉर्डर। मल्टीमीडिया और मनोरंजन उद्योग वीसीआर और हार्ड डिस्क जैसे उपकरणों और घटकों को बनाने के लिए विद्युत चुंबक पर निर्भर करता है।

इलेक्ट्रिकल एक्ट्यूएटर्स, जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक टोक़ में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार मोटर होते हैं, विद्युत चुम्बकों पर भी निर्भर करते हैं। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण भी वह साधन है जिसके माध्यम से बिजली ट्रांसफार्मर कार्य करते हैं, जो विद्युत लाइनों के साथ वर्तमान के वोल्टेज को बढ़ाने या घटाने के लिए जिम्मेदार हैं।

इंडक्शन हीटिंग, जिसका उपयोग खाना पकाने, विनिर्माण और चिकित्सा उपचार के लिए किया जाता है, विद्युत चुम्बकों पर भी निर्भर करता है, जो विद्युत प्रवाह को ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का उपयोग औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए भी किया जाता है, जैसे कि चुंबकीय भारोत्तोलक जो भारी वस्तुओं या चुंबकीय विभाजक को उठाने के लिए चुंबकीय आकर्षण का उपयोग करते हैं जो स्क्रैप धातु से फेरोमैग्नेटिक धातुओं को छांटने के लिए जिम्मेदार होते हैं।

और अंतिम, लेकिन निश्चित रूप से कम से कम नहीं, वहाँ मैग्लेव ट्रेनों का अनुप्रयोग है। ट्रेन को ट्रैक से ऊपर ले जाने की अनुमति देने के लिए विद्युत चुम्बकीय बल का उपयोग करने के अलावा, सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट भी रेलगाड़ियों को उच्च गति के लिए तेज करने के लिए जिम्मेदार हैं।

संक्षेप में, इलेक्ट्रोमैग्नेट के लिए उपयोग वस्तुतः असीम हैं, उपभोक्ता उपकरणों और भारी उपकरणों से लेकर जन-पारगमन तक सब कुछ शक्ति प्रदान करते हैं। भविष्य में, वे अंतरिक्ष यात्रा के लिए भी जिम्मेदार हो सकते हैं, जहां आयन प्रणोदन प्रणाली आवेशित कणों (यानी आयनों) में तेजी लाने और जोर हासिल करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं।

हमने अंतरिक्ष पत्रिका में यहाँ इलेक्ट्रोमैग्नेट के बारे में कई दिलचस्प लेख लिखे हैं। यहाँ बिजली की खोज किसने की है ?, चुंबक किससे बने हैं ?, चुंबक कैसे काम करते हैं ?, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र और आयन प्रोपल्शन।

अधिक जानकारी के लिए, नासा एजुकेशनल रिसोर्सेज की इलेक्ट्रोमैग्नेट्स और अर्थ रोल विद ए इलेक्ट्रोमैग्नेट एंड क्रिएशन ऑफ ऑरोरास, और नासा वेवलेंथ के पेज को इलेक्ट्रोमैग्नेट पर देखना सुनिश्चित करें।

हाउ स्टफ वर्क्स के पास एक महान पृष्ठ भी है, जिसका शीर्षक है "इंट्रोडक्शन टू हाउ इलेक्ट्रोमैग्नेट्स वर्क", और नेशनल हाई मैग्नेटिक फील्ड प्रयोगशाला (मैगलैब) में इलेक्ट्रोमैग्नेट्स पर कुछ अद्भुत लेख हैं, उन्हें कैसे बनाया जाए और वे कैसे काम करते हैं।

आप एस्ट्रोनॉमी कास्ट की भी जांच कर सकते हैं। प्रकरण १०३ विद्युत चुंबकीय बलों के बारे में है।