चुंबकीय माप के मूल सिद्धांत

1. चुंबकीय प्रेरण तीव्रता
चुंबकीय प्रेरण तीव्रता एक भौतिक मात्रा है जिसका उपयोग चुंबकीय क्षेत्र के गुणों का वर्णन करने के लिए किया जाता है, जिसे B द्वारा व्यक्त किया जाता है, चुंबकीय क्षेत्र में एक बिंदु पर B की दिशा उस बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा होती है, और B का आकार उस बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को इंगित करता है।

इकाइयों की SI प्रणाली (अंतर्राष्ट्रीय इकाइयों की प्रणाली) में, चुंबकीय प्रेरण शक्ति की इकाई [वोल्ट · सेकंड/मीटर 2] है, और [वोल्ट]·[सेकंड] को वेबर कहा जाता है, इसलिए चुंबकीय प्रेरण शक्ति की इकाई को [वेबर/मीटर 2] या [टेस्ला] कहा जाता है, जिसे [T] कहा जाता है, इकाइयों की CGSM प्रणाली में, चुंबकीय प्रेरण शक्ति की इकाई [गाउस] है। इकाइयों को प्रतीकों द्वारा दर्शाया जाता है: V [वोल्ट] है, s [सेकंड] है, m [मीटर] है, Wb [वेबर] है, T [T] है, Gs [गाउस] है, mT [मिलीट] है।

1T=1Wb/m2=104Gs=103mT (1)

2, चुंबकीय बल रेखा, चुंबकीय फ्लक्स और चुंबकीय फ्लक्स सातत्य प्रमेय

चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ ग्राफ़िक रूप से दर्शाया गया है। धारा द्वारा उत्पन्न विभिन्न चुंबकीय क्षेत्रों की चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ चित्र 1 में दर्शाई गई हैं। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ धारा के चारों ओर शीर्षहीन और पूंछहीन बंद रेखाएँ होती हैं, और धारा की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र रेखा की वापसी की दिशा दाएं हाथ के नियम के अनुरूप होती है।

हम निर्दिष्ट करते हैं कि चुंबकीय क्षेत्र रेखा के किसी भी बिंदु की स्पर्शरेखा दिशा उस बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र (यानी, B) की दिशा है, और B वेक्टर के लंबवत प्रति इकाई क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की संख्या उस बिंदु पर B वेक्टर के परिमाण के बराबर होती है। दूसरे शब्दों में, जहाँ चुंबकीय क्षेत्र मजबूत होता है, वहाँ चुंबकीय क्षेत्र रेखा सघन होती है, और जहाँ चुंबकीय क्षेत्र कमजोर होता है, वहाँ चुंबकीय क्षेत्र रेखा पतली होती है।

किसी सतह से गुजरने वाली चुंबकीय बल की रेखाओं की कुल संख्या को सतह से गुजरने वाला चुंबकीय प्रवाह कहा जाता है और इसे Φ द्वारा दर्शाया जाता है। चुंबकीय प्रवाह की गणना चित्र 2 में दिखाई गई है। सतह पर क्षेत्र तत्व लिया जाता है, और इसकी सामान्य रेखा की दिशा और बिंदु के B की दिशा के बीच एक θ कोण बनता है। क्षेत्र से गुजरने वाले तत्व का चुंबकीय प्रवाह है:

dφ=B×cosθ×ds (2)

अतः सतह के माध्यम से S का कुल फ्लक्स है

φ=# B×cosθ×ds (3)

जब B एकसमान है और S एक समतल है तथा B के लंबवत है, तो S समतल से होकर गुजरने वाला चुंबकीय फ्लक्स है:

φ = B×S (4)

यह वह संबंध है जिसका उपयोग अक्सर चुंबकीय माप में किया जाता है।

सतत प्रवाह प्रमेय: जब एस-तल एक बंद सतह है, क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र रेखा एक बंद रेखा है, तो बंद सतह के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र रेखा को बंद सतह के अन्य भागों के माध्यम से होना चाहिए, इसलिए किसी भी बंद सतह के माध्यम से कुल चुंबकीय प्रवाह शून्य के बराबर होना चाहिए। अर्थात:

φ=# क्योंकिθDS=0 (5)

चुंबकीय फ्लक्स की इकाई एसआई प्रणाली में [वेबर] है, इकाइयों की सीजीएसएम प्रणाली में [मैक्सवेल] है, और संक्षिप्त नाम [माई] प्रतीक एमएक्स द्वारा दर्शाया जाता है।

1Wb=108एमएक्स (6)

3, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, पारगम्यता और एम्पीयर-लूप कानून

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत एक भौतिक मात्रा है जिसे चुंबकीय क्षेत्र और धारा के बीच संबंध के विश्लेषण की सुविधा के लिए पेश किया गया है, यह एक वेक्टर भी है, जिसे H द्वारा व्यक्त किया जाता है, चुंबकीय प्रेरण तीव्रता के साथ इसका संबंध है:

H = B/μ (7)

जहाँ: μ चुंबकीय माध्यम की पारगम्यता है, जो चुंबकीय माध्यम की प्रकृति द्वारा निर्धारित होती है

सहमत हूँ। SI इकाइयों में, निर्वात की पारगम्यता है:

μ0=4π×10-7 हेनरी/मी (8)

H की इकाई [एम्पीयर/मीटर] है, CGSM इकाइयों की प्रणाली में, निर्वात की पारगम्यता 1 है, और H की इकाई [Oster] है, जो [Ao] का संक्षिप्त रूप है। इकाइयों को प्रतीकों द्वारा दर्शाया जाता है: A [एम्पीयर] है, Oe [O] है, और H [हेनरी] है।

1A/मी=4π×10-3 ओई (9)

एम्पीयर का लूप नियम: चुंबकीय क्षेत्र में, H वेक्टर एक मनमाने ढंग से बंद वक्र का अनुसरण करता है

सिग्मा का रेखा समाकलन इस बंद वक्र में संलग्न धाराओं के बीजगणितीय योग के बराबर है। अर्थात:

# H×cos ×dl=∑I (10)

जहाँ: वक्र की स्पर्शरेखा दिशा और बिंदु के चुंबकीय क्षेत्र दिशा के बीच का कोण है।

एम्पीयर-लूप कानून का उपयोग करके, हम एक निश्चित स्थानिक समरूपता के साथ एक धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की आसानी से गणना कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक समान रूप से कसकर लपेटे गए गोलाकार सोलेनोइड के अंदर P बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की गणना करें, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। बिंदु P के माध्यम से त्रिज्या r के संकेंद्रित वृत्तों को बंद अभिन्न वक्र के रूप में लें। समरूपता संबंध के कारण, संकेंद्रित वृत्त के चारों ओर प्रत्येक बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बराबर होती है, और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत की दिशा संकेंद्रित वृत्त की स्पर्शरेखा दिशा के साथ होती है, अर्थात=0, इसलिए:

# H×cos ×dl=H*2πr=NI (11)

अतः बिंदु P पर चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता: H=NI/ (2πr)

जहाँ N वाइंडिंग के घुमावों की संख्या है। इस संबंध से, यह देखा जा सकता है कि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत केवल चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाली धारा के वितरण से निर्धारित होती है, और इसका चुंबकीय माध्यम के गुणों से कोई लेना-देना नहीं है।