§ 104. किसी धातु से निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों का कार्य फलन
अनुभव से पता चलता है कि सामान्य तापमान पर मुक्त इलेक्ट्रॉन व्यावहारिक रूप से धातु नहीं छोड़ते हैं। नतीजतन, धातु की सतह परत में एक मंद विद्युत क्षेत्र होना चाहिए, जो इलेक्ट्रॉनों को धातु से आसपास के निर्वात में जाने से रोकता है। किसी धातु से इलेक्ट्रॉन को निर्वात में निकालने के लिए आवश्यक कार्य को कहा जाता है समारोह का कार्य. आइए दो की ओर इशारा करें संभावित कारणकार्य फ़ंक्शन की उपस्थिति:
1. यदि किसी कारणवश किसी धातु से इलेक्ट्रॉन निकाल दिया जाता है, तो जिस स्थान पर इलेक्ट्रॉन छोड़ा गया है, उस स्थान पर अतिरिक्त धनात्मक आवेश उत्पन्न हो जाता है और इलेक्ट्रॉन स्वयं प्रेरित धनात्मक आवेश की ओर आकर्षित हो जाता है।
2. व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन, धातु को छोड़कर, परमाणु के क्रम पर दूरियों पर उससे दूर चले जाते हैं और इस तरह धातु की सतह के ऊपर एक "इलेक्ट्रॉन बादल" बनाते हैं, जिसका घनत्व दूरी के साथ तेजी से घटता जाता है। यह बादल जाली के धनात्मक आयनों की बाहरी परत के साथ मिलकर बनता है विद्युत दोहरी परत,जिसका क्षेत्र समानांतर-प्लेट संधारित्र के क्षेत्र के समान है। इस परत की मोटाई कई अंतरपरमाणु दूरियों (10-10-10-9 मीटर) के बराबर है। यह बाहरी अंतरिक्ष में विद्युत क्षेत्र नहीं बनाता है, लेकिन मुक्त इलेक्ट्रॉनों को धातु से निकलने से रोकता है।
इस प्रकार, जब एक इलेक्ट्रॉन धातु को छोड़ता है, तो उसे दोहरी परत के विद्युत क्षेत्र पर काबू पाना होगा जो उसे रोकता है। संभावित अंतर इस परत में, कहा जाता है सतह संभावित छलांग, कार्य फ़ंक्शन द्वारा निर्धारित किया जाता है ( ए) धातु से इलेक्ट्रॉन:
कहाँ इ -इलेक्ट्रॉन आवेश. चूँकि दोहरी परत के बाहर कोई विद्युत क्षेत्र नहीं है, माध्यम की क्षमता शून्य है, और धातु के अंदर क्षमता सकारात्मक है और के बराबर है . किसी धातु के अंदर मुक्त इलेक्ट्रॉन की स्थितिज ऊर्जा है - इ और निर्वात के सापेक्ष ऋणात्मक है। इसके आधार पर, हम मान सकते हैं कि चालन इलेक्ट्रॉनों के लिए धातु की पूरी मात्रा एक सपाट तल के साथ एक संभावित कुएं का प्रतिनिधित्व करती है, जिसकी गहराई कार्य फ़ंक्शन के बराबर है एक।
कार्य फलन को व्यक्त किया जाता है इलेक्ट्रॉन वोल्ट(ईवी): 1 ईवी एक प्राथमिक विद्युत आवेश (एक इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर आवेश) को 1 वी के संभावित अंतर से गुजरने पर क्षेत्र बलों द्वारा किए गए कार्य के बराबर है। चूंकि एक इलेक्ट्रॉन का आवेश होता है 1.610 –19 C, फिर 1 eV = 1.610 –19 J.
कार्य फ़ंक्शन धातुओं की रासायनिक प्रकृति और उनकी सतह की सफाई पर निर्भर करता है और कुछ इलेक्ट्रॉन वोल्ट के भीतर भिन्न होता है (उदाहरण के लिए, पोटेशियम के लिए) ए= 2.2 ईवी, प्लैटिनम के लिए ए=6.3 eV). एक निश्चित तरीके से सतह कोटिंग का चयन करके, आप कार्य फ़ंक्शन को काफी कम कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप सतह पर टंगस्टन लगाते हैं (ए= 4,5ईवी)क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड (Ca, Sr, Ba) की परत, फिर कार्य फलन 2 eV तक कम हो जाता है।
§ 105. उत्सर्जन घटनाएँ और उनका अनुप्रयोग
यदि हम धातुओं में इलेक्ट्रॉनों को कार्य फलन पर काबू पाने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते हैं, तो कुछ इलेक्ट्रॉन धातु छोड़ सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की घटना होती है, या इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन. इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा प्रदान करने की विधि के आधार पर, थर्मिओनिक, फोटोइलेक्ट्रॉनिक, द्वितीयक इलेक्ट्रॉन और क्षेत्र उत्सर्जन को प्रतिष्ठित किया जाता है।
1. तापायनिक उत्सर्जनगर्म धातुओं द्वारा इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन है। धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता काफी अधिक होती है, इसलिए, औसत तापमान पर भी, इलेक्ट्रॉन वेग (ऊर्जा) के वितरण के कारण, कुछ इलेक्ट्रॉनों में धातु सीमा पर संभावित अवरोध को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। बढ़ते तापमान के साथ, इलेक्ट्रॉनों की संख्या, जिनकी तापीय गति की गतिज ऊर्जा कार्य फलन से अधिक होती है, बढ़ जाती है और थर्मोनिक उत्सर्जन की घटना ध्यान देने योग्य हो जाती है।
तापायनिक उत्सर्जन के नियमों का अध्ययन सरलतम दो-इलेक्ट्रोड लैंप का उपयोग करके किया जा सकता है - वैक्यूम डायोड, जो एक खाली सिलेंडर है जिसमें दो इलेक्ट्रोड होते हैं: एक कैथोड कऔर एनोड एक।सबसे सरल मामले में, कैथोड एक दुर्दम्य धातु (उदाहरण के लिए, टंगस्टन) से बना एक फिलामेंट है, जिसे विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म किया जाता है। एनोड अक्सर कैथोड के चारों ओर एक धातु सिलेंडर का रूप लेता है। यदि डायोड सर्किट से जुड़ा है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 152, तब जब कैथोड को गर्म किया जाता है और एनोड (कैथोड के सापेक्ष) पर एक सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है, तो डायोड के एनोड सर्किट में एक करंट उत्पन्न होता है। यदि आप बैटरी की ध्रुवीयता बदलते हैं बीऔर फिर करंट रुक जाता है, चाहे कैथोड कितना भी गर्म क्यों न हो। नतीजतन, कैथोड नकारात्मक कणों - इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।
यदि हम गर्म कैथोड का तापमान स्थिर बनाए रखते हैं और एनोड करंट की निर्भरता को हटा देते हैं मैंऔर एनोड वोल्टेज से यूए, - वर्तमान-वोल्टेज विशेषता(चित्र 153), यह पता चला है कि यह रैखिक नहीं है, अर्थात, वैक्यूम डायोड के लिए ओम का नियम संतुष्ट नहीं है। तापायनिक धारा की निर्भरता मैंछोटे सकारात्मक मूल्यों के क्षेत्र में एनोड वोल्टेज से यूबताया गया है तीन सेकंड का नियम(रूसी भौतिक विज्ञानी एस. ए. बोगुस्लाव्स्की (1883-1923) और अमेरिकी भौतिक विज्ञानी आई. लैंगमुइर (1881-1957) द्वारा स्थापित):
कहाँ में-गुणांक इलेक्ट्रोड के आकार और आकार के साथ-साथ उनकी सापेक्ष स्थिति पर निर्भर करता है।
जैसे-जैसे एनोड वोल्टेज बढ़ता है, करंट एक निश्चित अधिकतम मान तक बढ़ जाता है मैंहमें, बुलाया संतृप्ति धारा. इसका मतलब यह है कि कैथोड छोड़ने वाले लगभग सभी इलेक्ट्रॉन एनोड तक पहुंचते हैं, इसलिए क्षेत्र की ताकत में और वृद्धि से थर्मिओनिक करंट में वृद्धि नहीं हो सकती है। नतीजतन, संतृप्ति वर्तमान घनत्व कैथोड सामग्री की उत्सर्जनता को दर्शाता है।
संतृप्ति धारा घनत्व निर्धारित किया जाता है रिचर्डसन-देशमान सूत्र,क्वांटम सांख्यिकी के आधार पर सैद्धांतिक रूप से व्युत्पन्न:
कहाँ ए -कैथोड छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों का कार्य कार्य, टी - थर्मोडायनामिक तापमान, साथ- सभी धातुओं का निरंतर, सैद्धांतिक रूप से समान दूध देना (यह प्रयोग द्वारा पुष्टि नहीं की गई है, जो स्पष्ट रूप से सतह प्रभावों द्वारा समझाया गया है)। कार्य क्षमता में कमी आती है तेज बढ़तसंतृप्ति वर्तमान घनत्व. इसलिए, ऑक्साइड कैथोड का उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड के साथ लेपित निकल), जिसका कार्य फलन 1-1.5 eV है।
चित्र में. 153 दो कैथोड तापमानों के लिए वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं को दर्शाता है: टी 1 और टी 2, और टी 2 >टी 1 . साथजैसे-जैसे कैथोड का तापमान बढ़ता है, कैथोड से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन अधिक तीव्र हो जाता है, और संतृप्ति धारा भी बढ़ जाती है। पर यू a =0, एक एनोड करंट देखा जाता है, यानी, कैथोड द्वारा उत्सर्जित कुछ इलेक्ट्रॉनों में कार्य फ़ंक्शन को दूर करने और विद्युत क्षेत्र को लागू किए बिना एनोड तक पहुंचने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है।
थर्मिओनिक उत्सर्जन की घटना का उपयोग उन उपकरणों में किया जाता है जिनमें निर्वात में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह प्राप्त करना आवश्यक होता है, उदाहरण के लिए वैक्यूम ट्यूब, एक्स-रे ट्यूब, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप आदि में। इलेक्ट्रॉन ट्यूब का व्यापक रूप से विद्युत और रेडियो इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है। , प्रत्यावर्ती धाराओं को सुधारने, विद्युत संकेतों और प्रत्यावर्ती धाराओं को प्रवर्धित करने, विद्युत चुम्बकीय दोलन उत्पन्न करने आदि के लिए स्वचालन और टेलीमैकेनिक्स। उद्देश्य के आधार पर, लैंप में अतिरिक्त नियंत्रण इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।
2. फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जनप्रकाश के प्रभाव के साथ-साथ लघु-तरंग विद्युत चुम्बकीय विकिरण (उदाहरण के लिए, एक्स-रे) के तहत किसी धातु से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर विचार करते समय इस घटना के मुख्य सिद्धांतों पर चर्चा की जाएगी।
3. द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन- धातुओं, अर्धचालकों या ढांकता हुआ पदार्थों की सतह से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है जब इलेक्ट्रॉनों की किरण से बमबारी की जाती है। द्वितीयक इलेक्ट्रॉन प्रवाह में सतह से परावर्तित इलेक्ट्रॉन (लोचदार और बेलोचदार रूप से परावर्तित इलेक्ट्रॉन) होते हैं, और "सच्चे" द्वितीयक इलेक्ट्रॉन - प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों द्वारा धातु, अर्धचालक या ढांकता हुआ इलेक्ट्रॉनों से बाहर निकलते हैं।
द्वितीयक इलेक्ट्रॉन संख्या अनुपात एनप्राथमिक की संख्या को 2 एन 1 , उत्सर्जन का कारण कहा जाता है द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन कारक:
गुणक यह सतह सामग्री की प्रकृति, बमबारी करने वाले कणों की ऊर्जा और सतह पर उनके आपतन कोण पर निर्भर करता है। अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स में धातुओं से भी अधिक. यह इस तथ्य से समझाया गया है कि धातुओं में जहां चालन इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता अधिक होती है, द्वितीयक इलेक्ट्रॉन, अक्सर उनसे टकराकर, अपनी ऊर्जा खो देते हैं और धातु नहीं छोड़ पाते हैं। अर्धचालकों और डाइलेक्ट्रिक्स में, चालन इलेक्ट्रॉनों की कम सांद्रता के कारण, उनके साथ द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों की टक्कर बहुत कम होती है और उत्सर्जक छोड़ने वाले द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों की संभावना कई गुना बढ़ जाती है।
उदाहरण के लिए चित्र में. 154 द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन गुणांक की गुणात्मक निर्भरता को दर्शाता है ऊर्जा से इ KCl के लिए आपतित इलेक्ट्रॉन। बढ़ती इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के साथ जैसे-जैसे प्राथमिक इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल जाली में गहराई तक प्रवेश करते हैं, बढ़ता जाता है और इसलिए, अधिक माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देता है। हालाँकि, प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों की कुछ ऊर्जा पर कम होने लगता है. यह इस तथ्य के कारण है कि जैसे-जैसे प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों के प्रवेश की गहराई बढ़ती है, द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों के लिए सतह पर भागना कठिन होता जाता है। अर्थ अधिकतम KCl के लिए12 तक पहुँच जाता है (शुद्ध धातुओं के लिए यह 2 से अधिक नहीं होता)।
द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की घटना का उपयोग किया जाता है फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब(पीएमटी), कमजोर विद्युत धाराओं को बढ़ाने के लिए लागू। फोटोमल्टीप्लायर एक वैक्यूम ट्यूब है जिसमें फोटोकैथोड K और एनोड A होता है, जिसके बीच कई इलेक्ट्रोड होते हैं - emitters(चित्र 155)। प्रकाश के प्रभाव में फोटोकैथोड से फटे इलेक्ट्रॉन, K और E 1 के बीच त्वरित संभावित अंतर से गुजरते हुए, उत्सर्जक E 1 में प्रवेश करते हैं। E 1 उत्सर्जक से बाहर निकल जाता है इलेक्ट्रॉन. इस प्रकार बढ़ाया गया इलेक्ट्रॉन प्रवाह उत्सर्जक ई 2 की ओर निर्देशित होता है, और गुणन प्रक्रिया सभी बाद के उत्सर्जकों पर दोहराई जाती है। यदि पीएमटी में शामिल है एनउत्सर्जक, फिर एनोड ए पर, कहा जाता है एकत्र करनेवाला,में सुदृढ़ हो जाता है एनफोटोइलेक्ट्रॉन धारा का गुना।
4. ऑटोइलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जनएक मजबूत बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में धातुओं की सतह से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है। इन घटनाओं को एक खाली ट्यूब में देखा जा सकता है, जिसके इलेक्ट्रोड का विन्यास (कैथोड - टिप, एनोड - ट्यूब की आंतरिक सतह) लगभग 10 3 वी के वोल्टेज पर, लगभग 10 की ताकत के साथ विद्युत क्षेत्र प्राप्त करने की अनुमति देता है। 7 वी/एम. वोल्टेज में क्रमिक वृद्धि के साथ, पहले से ही लगभग 10 5 -10 6 वी/एम की कैथोड सतह पर क्षेत्र की ताकत पर, कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों के कारण एक कमजोर धारा उत्पन्न होती है। इस धारा की ताकत ट्यूब में बढ़ते वोल्टेज के साथ बढ़ती है। कैथोड ठंडा होने पर धाराएँ उत्पन्न होती हैं, इसलिए वर्णित घटना को भी कहा जाता है शीत उत्सर्जन.इस घटना के तंत्र की व्याख्या क्वांटम सिद्धांत के आधार पर ही संभव है।
धातुओं में चालन इलेक्ट्रॉन होते हैं जो इलेक्ट्रॉन गैस बनाते हैं और तापीय गति में भाग लेते हैं। चूंकि चालन इलेक्ट्रॉनों को धातु के अंदर रखा जाता है, इसलिए, सतह के पास इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करने वाले बल होते हैं और धातु की ओर निर्देशित होते हैं। किसी इलेक्ट्रॉन को धातु से उसकी सीमा से परे छोड़ने के लिए, इन बलों के विरुद्ध एक निश्चित मात्रा में कार्य A करना होगा, जिसे धातु से इलेक्ट्रॉन छोड़ने का कार्य कहा जाता है। यह कार्य स्वाभाविक रूप से विभिन्न धातुओं के लिए अलग-अलग होता है।
किसी धातु के अंदर एक इलेक्ट्रॉन की स्थितिज ऊर्जा स्थिर और बराबर होती है:
Wp = -eφ, जहां j धातु के अंदर विद्युत क्षेत्र की क्षमता है।
21. संभावित अंतर से संपर्क करें - यह कंडक्टरों के बीच संभावित अंतर है जो तब होता है जब समान तापमान वाले दो अलग-अलग कंडक्टर संपर्क में आते हैं।
जब अलग-अलग कार्य फ़ंक्शन वाले दो कंडक्टर संपर्क में आते हैं, तो कंडक्टरों पर विद्युत आवेश दिखाई देते हैं। और उनके मुक्त सिरों के बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है। चालकों के बाहर, उनकी सतह के पास स्थित बिंदुओं के बीच संभावित अंतर को संपर्क संभावित अंतर कहा जाता है। चूंकि कंडक्टर एक ही तापमान पर होते हैं, लागू वोल्टेज की अनुपस्थिति में क्षेत्र केवल सीमा परतों (वोल्टा के नियम) में मौजूद हो सकता है। एक आंतरिक संभावित अंतर होता है (जब धातुएं संपर्क में आती हैं) और एक बाहरी (अंतराल में)। बाहरी संपर्क संभावित अंतर का मान इलेक्ट्रॉन चार्ज से संबंधित कार्य कार्यों में अंतर के बराबर है। यदि कंडक्टर एक रिंग में जुड़े हुए हैं, तो रिंग में ईएमएफ 0. के बराबर होगा अलग-अलग जोड़ेधातुओं के लिए, संपर्क संभावित अंतर का मान वोल्ट के दसवें हिस्से से लेकर वोल्ट की इकाइयों तक होता है।
थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर का संचालन थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव के उपयोग पर आधारित है, जिसका सार यह है कि जब दो अलग-अलग धातुओं के जंक्शन (जंक्शन) को गर्म किया जाता है, तो उनके मुक्त सिरों के बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है, जिसका तापमान कम होता है, या तथाकथित थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल (थर्मो-ईएमएफ)। यदि आप ऐसे थर्मोएलिमेंट (थर्मोकपल) को किसी बाहरी प्रतिरोध से बंद कर देते हैं, तो सर्किट के माध्यम से एक विद्युत धारा प्रवाहित होगी (चित्र 1)। इस प्रकार, थर्मोइलेक्ट्रिक घटना के दौरान, तापीय ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा में सीधा रूपांतरण होता है।
थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल का परिमाण लगभग सूत्र E = a(T1 – T2) द्वारा निर्धारित किया जाता है
22. एक चुंबकीय क्षेत्र - गतिमान विद्युत आवेशों और चुंबकीय क्षण वाले पिंडों पर कार्य करने वाला एक बल क्षेत्र, उनकी गति की स्थिति की परवाह किए बिना; इलेक्ट्रो का चुंबकीय घटक चुंबकीय क्षेत्र
मूविंग चार्ज क्यू, अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जिसका प्रेरण
इलेक्ट्रॉन की गति कहां है, इलेक्ट्रॉन से किसी दिए गए क्षेत्र बिंदु की दूरी है, μ - माध्यम की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता, μ 0 = 4π ·10 -7 जीएन/एम– चुंबकीय स्थिरांक.
चुंबकीय प्रेरण- वेक्टर मात्रा, जो है शक्ति विशेषताअंतरिक्ष में किसी दिए गए बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र (आवेशित कणों पर इसका प्रभाव)। उस बल को निर्धारित करता है जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र गति से चलने वाले चार्ज पर कार्य करता है।
अधिक विशेष रूप से, यह एक वेक्टर है जैसे कि गति के साथ चलने वाले चार्ज पर चुंबकीय क्षेत्र से कार्य करने वाला लोरेंत्ज़ बल बराबर होता है
23. बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून के अनुसार समोच्च तत्व डेली, जिससे करंट प्रवाहित होता है मैं, अपने चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जिसका प्रेरण एक निश्चित बिंदु पर होता है क
बिंदु से दूरी कहां है कवर्तमान तत्व के लिए डेली, α - त्रिज्या वेक्टर और वर्तमान तत्व के बीच का कोण डेली.
वेक्टर की दिशा इसके द्वारा ज्ञात की जा सकती है मैक्सवेल का नियम(जिम्लेट): यदि आप कंडक्टर तत्व में करंट की दिशा में दाहिने हाथ के धागे के साथ गिम्लेट को पेंच करते हैं, तो गिम्लेट हैंडल की गति की दिशा चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की दिशा को इंगित करेगी।
आकृतियों पर बायोट-सावर्ट-लाप्लास नियम लागू करना विभिन्न प्रकार के, हम पाते हैं:
· त्रिज्या के वृत्ताकार मोड़ के केंद्र में आरवर्तमान ताकत के साथ मैंचुंबकीय प्रेरण
वृत्ताकार धारा के अक्ष पर चुंबकीय प्रेरण 
कहाँ ए- उस बिंदु से दूरी जिस पर कोई खोज रहा है बीवृत्ताकार धारा के तल पर,
· दूरी पर धारा प्रवाहित करने वाले एक अनंत लंबे कंडक्टर द्वारा बनाया गया क्षेत्र आरकंडक्टर से
· दूरी पर सीमित लंबाई के एक कंडक्टर द्वारा बनाया गया क्षेत्र आरकंडक्टर से (चित्र 15) 
· टोरॉयड या असीम रूप से लंबे सोलनॉइड के अंदर का क्षेत्र एन- सोलनॉइड (टोरॉइड) की प्रति इकाई लंबाई में घुमावों की संख्या
चुंबकीय प्रेरण वेक्टर संबंध द्वारा चुंबकीय क्षेत्र की ताकत से संबंधित है
वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्वचुंबकीय क्षेत्र:
25 प्रेरण के साथ चुंबकीय क्षेत्र में घूम रहे एक आवेशित कण पर बीगति के साथ υ , चुंबकीय क्षेत्र से एक बल उत्पन्न होता है जिसे कहा जाता है लोरेंत्ज़ बल
और इस बल का मापांक बराबर है 
.
लोरेंत्ज़ बल की दिशा किसके द्वारा निर्धारित की जा सकती है? बाएँ हाथ का नियम: यदि आप डालते हैं बायां हाथताकि गति के लंबवत प्रेरण वेक्टर का घटक हथेली में प्रवेश करे, और चार उंगलियां सकारात्मक चार्ज की गति की दिशा में (या नकारात्मक चार्ज की गति की दिशा के विपरीत) स्थित हों, तो झुका हुआ अँगूठालोरेंत्ज़ बल की दिशा का संकेत देगा
26 .चक्रीय आवेशित कण त्वरक का संचालन सिद्धांत।
चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण की घूर्णन अवधि टी की स्वतंत्रता का उपयोग अमेरिकी वैज्ञानिक लॉरेंस द्वारा साइक्लोट्रॉन - एक आवेशित कण त्वरक के विचार में किया गया था।
साइक्लोट्रॉनइसमें दो डीज़ डी 1 और डी 2 शामिल हैं - एक उच्च वैक्यूम में रखे गए खोखले धातु के आधे सिलेंडर। डीज़ के बीच के अंतराल में एक त्वरित विद्युत क्षेत्र निर्मित होता है। इस अंतराल में प्रवेश करने वाला एक आवेशित कण अपनी गति बढ़ा देता है और आधे सिलेंडर (डी) के स्थान में उड़ जाता है। डीज़ को एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया है, और डीज़ के अंदर कण का प्रक्षेप पथ एक वृत्त में घुमावदार होगा। जब कण दूसरी बार डीज़ के बीच के अंतराल में प्रवेश करता है, तो विद्युत क्षेत्र की ध्रुवीयता बदल जाती है और यह फिर से तेज हो जाता है। गति में वृद्धि प्रक्षेपवक्र की त्रिज्या में वृद्धि के साथ होती है। व्यवहार में, आवृत्ति ν= 1/T=(B/2π)(q/m) वाला एक वैकल्पिक क्षेत्र डीज़ पर लागू किया जाता है। विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में डीज़ के बीच के अंतराल में कण की गति हर बार बढ़ती है।
27.एम्पीयर शक्ति वह बल है जो किसी चालक पर कार्य करता है जिसके माध्यम से धारा प्रवाहित होती है मैं, एक चुंबकीय क्षेत्र में स्थित है
Δ एल- कंडक्टर की लंबाई, और दिशा चालक में धारा की दिशा से मेल खाता है।
एम्पीयर पावर मॉड्यूल: 
.
धारा प्रवाहित करने वाले दो समानांतर अनंत लंबे सीधे कंडक्टर मैं 1और मैं 2एक दूसरे के साथ बलपूर्वक बातचीत करें
कहाँ एल- कंडक्टर अनुभाग की लंबाई, आर- कंडक्टरों के बीच की दूरी.
28. समानांतर धाराओं की परस्पर क्रिया - एम्पीयर का नियम
अब आप दो समानांतर धाराओं के बीच परस्पर क्रिया के बल की गणना के लिए एक सूत्र आसानी से प्राप्त कर सकते हैं।
तो, दो लंबे सीधे समानांतर कंडक्टर (छवि 440) के माध्यम से, एक दूसरे से दूरी आर पर स्थित (जो कि कंडक्टर की लंबाई से कई गुना कम है), प्रत्यक्ष धाराएं I 1, I 2 प्रवाहित होती हैं।
क्षेत्र सिद्धांत के अनुसार, कंडक्टरों की परस्पर क्रिया को इस प्रकार समझाया गया है: पहले कंडक्टर में विद्युत प्रवाह एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो दूसरे कंडक्टर में विद्युत प्रवाह के साथ संपर्क करता है। पहले कंडक्टर पर कार्य करने वाले बल के उद्भव की व्याख्या करने के लिए, कंडक्टरों की "भूमिकाओं को बदलना" आवश्यक है: दूसरा एक क्षेत्र बनाता है जो पहले पर कार्य करता है। मानसिक रूप से दाएं पेंच को घुमाएं, अपने बाएं हाथ से घुमाएं (या क्रॉस उत्पाद का उपयोग करें) और सुनिश्चित करें कि जब धाराएं एक दिशा में बहती हैं, तो कंडक्टर आकर्षित होते हैं, और जब धाराएं विपरीत दिशाओं में बहती हैं, तो कंडक्टर पीछे हट जाते हैं1।
इस प्रकार, दूसरे कंडक्टर की लंबाई Δl के एक खंड पर कार्य करने वाला बल एम्पीयर बल है, यह बराबर है
जहां B1 पहले कंडक्टर द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण है। इस सूत्र को लिखते समय यह ध्यान में रखा जाता है कि प्रेरण वेक्टर B1 दूसरे कंडक्टर के लंबवत है। पहले कंडक्टर में दूसरे के स्थान पर प्रत्यक्ष धारा द्वारा निर्मित क्षेत्र का प्रेरण बराबर होता है
सूत्र (1), (2) से यह निष्कर्ष निकलता है कि दूसरे कंडक्टर के चयनित खंड पर कार्य करने वाला बल बराबर है
29. चुंबकीय क्षेत्र में विद्युत धारा वाली एक कुंडली।
यदि आप किसी चुंबकीय क्षेत्र में कोई चालक नहीं, बल्कि धारा युक्त एक कुंडल (या कुंडल) रखते हैं और इसे लंबवत रखते हैं, तो कुंडल के ऊपरी और निचले किनारों पर बाएं हाथ के नियम को लागू करने पर, हम पाते हैं कि विद्युत चुम्बकीय बल एफ उन पर कार्रवाई अलग-अलग दिशाओं में निर्देशित की जाएगी। इन दो बलों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप, एक विद्युत चुम्बकीय टोक़ एम उत्पन्न होता है, जो कुंडल को घूमने का कारण बनेगा। इस मामले मेंदक्षिणावर्त. इस पल
जहाँ D कुंडली के किनारों के बीच की दूरी है।
कुंडली चुंबकीय क्षेत्र में तब तक घूमती रहेगी जब तक यह चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के लंबवत स्थिति नहीं ले लेती (चित्र 50, बी)। इस स्थिति में, सबसे बड़ा चुंबकीय प्रवाह कुंडल से होकर गुजरेगा। नतीजतन, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में प्रवाहित धारा वाला एक कुंडल या कुंडल हमेशा ऐसी स्थिति लेता है कि अधिकतम संभव चुंबकीय प्रवाह कुंडल से होकर गुजरता है।
चुंबकीय क्षण, चुंबकीय द्विध्रुव क्षण- किसी पदार्थ के चुंबकीय गुणों को दर्शाने वाली मुख्य मात्रा (चुंबकत्व का स्रोत, के अनुसार)। शास्त्रीय सिद्धांतविद्युत चुम्बकीय घटनाएँ विद्युत स्थूल- और सूक्ष्मधाराएँ हैं; चुम्बकत्व का प्राथमिक स्रोत बंद धारा माना जाता है)। प्राथमिक कणों में एक चुंबकीय क्षण होता है, परमाणु नाभिक, परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉनिक गोले। चुंबकीय पल प्राथमिक कण(इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और अन्य), जैसा कि क्वांटम यांत्रिकी ने दिखाया है, उनके स्वयं के यांत्रिक क्षण - स्पिन के अस्तित्व के कारण है।
30. चुंबकीय प्रवाह - भौतिक मात्रा, एक अतिसूक्ष्म क्षेत्र dS से गुजरने वाली क्षेत्र रेखाओं के फ्लक्स घनत्व के बराबर। प्रवाह एफ इनचुंबकीय प्रेरण वेक्टर के अभिन्न अंग के रूप में मेंएक परिमित सतह के माध्यम से एस सतह पर एक अभिन्न के माध्यम से निर्धारित किया जाता है।
31. किसी विद्युत धारावाही चालक को चुंबकीय क्षेत्र में घुमाने का कार्य
आइए स्थिर तारों और उनके साथ सरकने वाले l लंबाई के एक जंगम जम्पर द्वारा निर्मित एक विद्युत धारा-वाहक सर्किट पर विचार करें (चित्र 2.17)। यह सर्किट सर्किट के तल के लंबवत एक बाहरी समान चुंबकीय क्षेत्र में स्थित है।
लंबाई l के एक वर्तमान तत्व I (गतिशील तार) पर दाईं ओर निर्देशित एम्पीयर बल द्वारा कार्य किया जाता है:
मान लीजिए कि चालक l अपने समानांतर दूरी dx पर चलता है। यह निम्नलिखित कार्य करेगा:
dA=Fdx=IBldx=IBdS=IdФ
चलते समय किसी चालक द्वारा धारा पर किया गया कार्य संख्यात्मक रूप से इस चालक द्वारा पार किए गए धारा और चुंबकीय प्रवाह के उत्पाद के बराबर होता है।
यदि किसी भी आकार का कंडक्टर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की रेखाओं के किसी भी कोण पर चलता है तो सूत्र मान्य रहता है।
32. पदार्थ का चुम्बकत्व . स्थायी चुम्बक अपेक्षाकृत कुछ ही पदार्थों से बनाए जा सकते हैं, लेकिन चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए सभी पदार्थ चुम्बकित होते हैं, यानी वे स्वयं चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत बन जाते हैं। परिणामस्वरूप, पदार्थ की उपस्थिति में चुंबकीय प्रेरण वेक्टर निर्वात में चुंबकीय प्रेरण वेक्टर से भिन्न होता है।
किसी परमाणु का चुंबकीय क्षण उसकी संरचना में शामिल इलेक्ट्रॉनों के कक्षीय और आंतरिक क्षणों के साथ-साथ नाभिक के चुंबकीय क्षण से बना होता है (जो नाभिक में शामिल प्राथमिक कणों - प्रोटॉन और के चुंबकीय क्षणों से निर्धारित होता है) न्यूट्रॉन)। नाभिक का चुंबकीय क्षण इलेक्ट्रॉनों के क्षण से बहुत छोटा होता है; इसलिए, कई मुद्दों पर विचार करते समय, इसे उपेक्षित किया जा सकता है और यह माना जा सकता है कि परमाणु का चुंबकीय क्षण इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षणों के वेक्टर योग के बराबर है। किसी अणु के चुंबकीय क्षण पर भी विचार किया जा सकता है राशि के बराबरइसकी संरचना में शामिल इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षण।
इस प्रकार, एक परमाणु एक जटिल चुंबकीय प्रणाली है, और समग्र रूप से परमाणु का चुंबकीय क्षण सभी इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षणों के वेक्टर योग के बराबर है
आकर्षणविद्याऔर ऐसे पदार्थ कहलाते हैं जिन्हें बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में चुम्बकित किया जा सकता है, अर्थात। अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाने में सक्षम। पदार्थों का आंतरिक क्षेत्र उनके परमाणुओं के चुंबकीय गुणों पर निर्भर करता है। इस अर्थ में, चुंबक डाइलेक्ट्रिक्स के चुंबकीय एनालॉग हैं।
शास्त्रीय अवधारणाओं के अनुसार, एक परमाणु में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक के चारों ओर कक्षाओं में घूमने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसमें बदले में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं।
सभी पदार्थ चुंबकीय हैं, अर्थात्। सभी पदार्थ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में चुम्बकित होते हैं, लेकिन चुम्बकत्व की प्रकृति और डिग्री अलग-अलग होती है। इसके आधार पर, सभी चुम्बकों को तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है: 1) प्रतिचुंबकीय; 2) अनुचुंबकीय सामग्री; 3) लौह चुम्बक।
प्रतिचुम्बक. - इनमें कई धातुएँ (उदाहरण के लिए, तांबा, जस्ता, चांदी, पारा, बिस्मथ), अधिकांश गैसें, फास्फोरस, सल्फर, क्वार्ट्ज, पानी, विशाल बहुमत शामिल हैं कार्बनिक यौगिकवगैरह।
प्रतिचुम्बक की विशेषता निम्नलिखित गुणों से होती है:
2) इसका अपना चुंबकीय क्षेत्र बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के विरुद्ध निर्देशित होता है और इसे थोड़ा कमजोर कर देता है (एम<1);
3) कोई अवशिष्ट चुंबकत्व नहीं है (बाहरी क्षेत्र हटा दिए जाने के बाद प्रतिचुंबकीय का अपना चुंबकीय क्षेत्र गायब हो जाता है)।
पहले दो गुणों से संकेत मिलता है कि प्रतिचुंबकीय सामग्रियों की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता m केवल 1 से थोड़ा कम है। उदाहरण के लिए, प्रतिचुंबकीय सामग्रियों में सबसे मजबूत, बिस्मथ, का m = 0.999824 है।
अनुचुम्बक- इनमें क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएं, एल्यूमीनियम, टंगस्टन, प्लैटिनम, ऑक्सीजन आदि शामिल हैं।
पैरामैग्नेटिक सामग्रियों की विशेषता निम्नलिखित गुणों से होती है:
1) बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में बहुत कमजोर चुंबकत्व;
2) स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बाहरी के साथ निर्देशित होता है और इसे थोड़ा बढ़ाता है (एम>1);
3) कोई अवशिष्ट चुंबकत्व नहीं है।
पहले दो गुणों से यह पता चलता है कि m का मान 1 से थोड़ा ही अधिक है। उदाहरण के लिए, सबसे मजबूत पैरामैग्नेट में से एक के लिए - प्लैटिनम - सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता m = 1.00036।
33.लौह चुम्बक - इनमें लोहा, निकल, कोबाल्ट, गैडोलीनियम, उनके मिश्र धातु और यौगिक, साथ ही गैर-लौहचुंबकीय तत्वों के साथ मैंगनीज और क्रोमियम के कुछ मिश्र धातु और यौगिक शामिल हैं। इन सभी पदार्थों में केवल क्रिस्टलीय अवस्था में ही लौहचुम्बकीय गुण होते हैं।
लौह चुम्बकों की विशेषताएँ निम्नलिखित गुणों से होती हैं:
1) बहुत मजबूत चुम्बकत्व;
2) स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बाहरी के साथ निर्देशित होता है और इसे महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है (एम का मान कई सौ से कई सौ हजार तक होता है);
3) सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता एम चुंबकीयकरण क्षेत्र के परिमाण पर निर्भर करता है;
4) अवशिष्ट चुम्बकत्व है।
कार्यक्षेत्र- एक चुंबकीय क्रिस्टल में एक मैक्रोस्कोपिक क्षेत्र जिसमें सहज सजातीय चुंबकत्व वेक्टर या एंटीफेरोमैग्नेटिज्म वेक्टर का अभिविन्यास (क्रमशः क्यूरी या नील बिंदु से नीचे के तापमान पर) एक निश्चित - कड़ाई से आदेशित - तरीके से घुमाया या स्थानांतरित किया जाता है, अर्थात , ध्रुवीकृत, पड़ोसी डोमेन में संबंधित वेक्टर की दिशाओं के सापेक्ष।
डोमेन ऐसी संरचनाएं हैं जिनमें बड़ी संख्या में [आदेशित] परमाणु होते हैं और कभी-कभी नग्न आंखों को दिखाई देते हैं (आकार 10−2 सेमी3 के क्रम पर)।
डोमेन फेरो- और एंटीफेरोमैग्नेटिक, फेरोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल और सहज लंबी दूरी के क्रम वाले अन्य पदार्थों में मौजूद हैं।
क्यूरी बिंदु, या क्यूरी तापमान,- किसी पदार्थ के समरूपता गुणों में अचानक परिवर्तन से जुड़े दूसरे क्रम के चरण संक्रमण का तापमान (उदाहरण के लिए, चुंबकीय - फेरोमैग्नेट्स में, इलेक्ट्रिक - फेरोइलेक्ट्रिक्स में, क्रिस्टल रसायन - ऑर्डर किए गए मिश्र धातुओं में)। पी. क्यूरी के नाम पर रखा गया। क्यूरी बिंदु Q के नीचे तापमान T पर, लौहचुंबक में सहज चुंबकत्व और एक निश्चित चुंबकीय-क्रिस्टलीय समरूपता होती है। क्यूरी बिंदु (T=Q) पर, लौहचुंबक के परमाणुओं की तापीय गति की तीव्रता इसके सहज चुंबकत्व ("चुंबकीय क्रम") को नष्ट करने और इसकी समरूपता को बदलने के लिए पर्याप्त है, जिसके परिणामस्वरूप लौहचुंबक अनुचुंबकीय हो जाता है। इसी प्रकार, टी=क्यू (तथाकथित एंटीफेरोमैग्नेटिक क्यूरी बिंदु या नील बिंदु पर) पर एंटीफेरोमैग्नेट के लिए, उनकी विशिष्ट चुंबकीय संरचना (चुंबकीय उप-जाल) नष्ट हो जाती है, और एंटीफेरोमैग्नेट पैरामैग्नेटिक बन जाते हैं। T=Q पर फेरोइलेक्ट्रिक्स और एंटीफेरोइलेक्ट्रिक्स में, परमाणुओं की तापीय गति क्रिस्टल जाली की प्राथमिक कोशिकाओं के विद्युत द्विध्रुवों के सहज क्रमबद्ध अभिविन्यास को शून्य कर देती है। क्रमित मिश्रधातुओं में, क्यूरी बिंदु पर (मिश्रधातु के मामले में, इसे बिंदु भी कहा जाता है।
चुंबकीय हिस्टैरिसीसचुंबकीय रूप से क्रमबद्ध पदार्थों (एक निश्चित तापमान सीमा में) में देखा जाता है, उदाहरण के लिए, लौहचुंबक में, आमतौर पर सहज (सहज) चुंबकीयकरण के क्षेत्र के डोमेन में विभाजित किया जाता है, जिसमें चुंबकत्व का परिमाण (प्रति इकाई आयतन चुंबकीय क्षण) समान होता है, लेकिन दिशाएं अलग हैं.
बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, क्षेत्र द्वारा चुंबकित डोमेन की संख्या और आकार अन्य डोमेन की कीमत पर बढ़ जाते हैं। अलग-अलग डोमेन के चुंबकीयकरण वैक्टर क्षेत्र के साथ घूम सकते हैं। पर्याप्त रूप से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में, फेरोमैग्नेट को संतृप्ति के लिए चुंबकित किया जाता है, और इसमें बाहरी क्षेत्र एच के साथ निर्देशित संतृप्ति चुंबकीयकरण जेएस के साथ एक डोमेन होता है।
हिस्टैरिसीस के मामले में चुंबकीय क्षेत्र पर चुंबकत्व की विशिष्ट निर्भरता
34. पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र
जैसा कि आप जानते हैं, चुंबकीय क्षेत्र एक विशेष प्रकार का बल क्षेत्र है जो चुंबकीय गुणों वाले पिंडों के साथ-साथ गतिमान विद्युत आवेशों को भी प्रभावित करता है। एक निश्चित सीमा तक, चुंबकीय क्षेत्र को एक विशेष प्रकार का पदार्थ माना जा सकता है जो चुंबकीय क्षण के साथ विद्युत आवेशों और पिंडों के बीच सूचना प्रसारित करता है। तदनुसार, पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र एक चुंबकीय क्षेत्र है जो संबंधित कारकों के कारण बनता है कार्यात्मक विशेषताएंहमारे ग्रह का. अर्थात्, भू-चुंबकीय क्षेत्र स्वयं पृथ्वी द्वारा निर्मित होता है, न कि बाहरी स्रोतों द्वारा, हालाँकि बाद वाले का ग्रह के चुंबकीय क्षेत्र पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है।
इस प्रकार, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के गुण अनिवार्य रूप से इसकी उत्पत्ति की विशेषताओं पर निर्भर करते हैं। इस बल क्षेत्र के उद्भव की व्याख्या करने वाला मुख्य सिद्धांत ग्रह के तरल धातु कोर में धाराओं के प्रवाह से जुड़ा है (कोर पर तापमान इतना अधिक है कि धातुएं तरल अवस्था में हैं)। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा तथाकथित हाइड्रोमैग्नेटिक डायनेमो तंत्र द्वारा उत्पन्न होती है, जो विद्युत धाराओं की बहुदिशात्मकता और विषमता के कारण होती है। वे बढ़े हुए विद्युत निर्वहन उत्पन्न करते हैं, जिससे तापीय ऊर्जा निकलती है और नए चुंबकीय क्षेत्रों का उद्भव होता है। दिलचस्प बात यह है कि हाइड्रोमैग्नेटिक डायनेमो तंत्र में "स्व-उत्तेजित" करने की क्षमता होती है, यानी, पृथ्वी के कोर के भीतर सक्रिय विद्युत गतिविधि लगातार बाहरी प्रभाव के बिना एक भू-चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है।
35.आकर्षण संस्कार - वेक्टर भौतिक मात्रा एक स्थूल भौतिक शरीर की चुंबकीय स्थिति को दर्शाती है। इसे आमतौर पर एम नामित किया जाता है। इसे किसी पदार्थ की इकाई मात्रा के चुंबकीय क्षण के रूप में परिभाषित किया जाता है:
यहाँ, M चुम्बकत्व सदिश है; - चुंबकीय क्षण का वेक्टर; वी - मात्रा.
में सामान्य मामला(गैर-वर्दी के मामले में, किसी न किसी कारण से, माध्यम) चुंबकत्व को इस प्रकार व्यक्त किया जाता है
और निर्देशांक का एक कार्य है। आयतन dV में अणुओं का कुल चुंबकीय क्षण कहां है प्रतिचुंबकीय और अनुचुंबकीय सामग्रियों में एम और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत एच के बीच संबंध आमतौर पर रैखिक होता है (कम से कम जब चुंबकीय क्षेत्र बहुत बड़ा नहीं होता है):
जहाँ χm को चुंबकीय संवेदनशीलता कहा जाता है। लौहचुंबकीय सामग्रियों में चुंबकीय हिस्टैरिसीस के कारण एम और एच के बीच कोई स्पष्ट संबंध नहीं है, और निर्भरता का वर्णन करने के लिए चुंबकीय संवेदनशीलता टेंसर का उपयोग किया जाता है।
चुंबकीय क्षेत्र की ताकत(मानक पदनाम एच) चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बी और चुंबकीयकरण वेक्टर एम के बीच अंतर के बराबर एक वेक्टर भौतिक मात्रा है।
में अंतर्राष्ट्रीय व्यवस्थाइकाइयाँ (SI): H = (1/µ 0)B - M जहाँ µ 0 चुंबकीय स्थिरांक है।
चुम्बकीय भेद्यता- भौतिक मात्रा, गुणांक (माध्यम के गुणों के आधार पर) पदार्थ में चुंबकीय प्रेरण बी और चुंबकीय क्षेत्र शक्ति एच के बीच संबंध को दर्शाता है। यह गुणांक विभिन्न मीडिया के लिए अलग-अलग है, इसलिए वे किसी विशेष माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता (अर्थात इसकी संरचना, स्थिति, तापमान, आदि) के बारे में बात करते हैं।
आमतौर पर ग्रीक अक्षर µ द्वारा दर्शाया जाता है। यह या तो एक अदिश (आइसोट्रोपिक पदार्थों के लिए) या एक टेंसर (अनिसोट्रोपिक पदार्थों के लिए) हो सकता है।
सामान्य तौर पर, चुंबकीय पारगम्यता के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के बीच संबंध को इस प्रकार पेश किया जाता है
और सामान्य स्थिति में यहां इसे एक टेंसर के रूप में समझा जाना चाहिए, जो घटक संकेतन से मेल खाता है
विद्युत क्षेत्र में प्रत्येक आवेश के लिए एक बल होता है जो इस आवेश को स्थानांतरित कर सकता है। एक बिंदु धनात्मक आवेश q को बिंदु O से बिंदु n तक ले जाने का कार्य A निर्धारित करें, जो ऋणात्मक आवेश Q के विद्युत क्षेत्र के बलों द्वारा किया जाता है। कूलम्ब के नियम के अनुसार, आवेश को स्थानांतरित करने वाला बल परिवर्तनशील और बराबर होता है
जहाँ r आवेशों के बीच परिवर्तनशील दूरी है।
. यह अभिव्यक्ति इस प्रकार प्राप्त की जा सकती है:
यह मात्रा विद्युत क्षेत्र में किसी दिए गए बिंदु पर आवेश की संभावित ऊर्जा Wp को दर्शाती है:
चिह्न (-) से पता चलता है कि जब किसी क्षेत्र द्वारा चार्ज को स्थानांतरित किया जाता है, तो इसकी संभावित ऊर्जा कम हो जाती है, जो आंदोलन के कार्य में बदल जाती है।
किसी इकाई धनात्मक आवेश की स्थितिज ऊर्जा (q = +1) के बराबर मान को विद्युत क्षेत्र विभव कहा जाता है।
तब 
. क्यू = +1 के लिए.
इस प्रकार, क्षेत्र के दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर एक इकाई सकारात्मक चार्ज को एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाने के लिए क्षेत्र बलों के काम के बराबर है।
एक विद्युत क्षेत्र बिंदु की क्षमता एक इकाई धनात्मक आवेश को किसी दिए गए बिंदु से अनंत तक ले जाने के लिए किए गए कार्य के बराबर होती है:। माप की इकाई - वोल्ट = जे/सी.
विद्युत क्षेत्र में किसी आवेश को स्थानांतरित करने का कार्य पथ के आकार पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल पथ के आरंभ और समाप्ति बिंदुओं के बीच संभावित अंतर पर निर्भर करता है।
वह सतह जिसके सभी बिंदुओं पर विभव समान हो, समविभव कहलाता है।
क्षेत्र की ताकत इसकी शक्ति विशेषता है, और क्षमता इसकी ऊर्जा विशेषता है।
क्षेत्र की ताकत और उसकी क्षमता के बीच संबंध सूत्र द्वारा व्यक्त किया गया है
,
चिन्ह (-) इस तथ्य के कारण है कि क्षेत्र की ताकत घटती क्षमता की दिशा में और बढ़ती क्षमता की दिशा में निर्देशित होती है।
5. चिकित्सा में विद्युत क्षेत्रों का उपयोग।
फ्रैंकलिनाइजेशन,या "इलेक्ट्रोस्टैटिक शावर", एक चिकित्सीय विधि है जिसमें रोगी के शरीर या उसके कुछ हिस्सों को लगातार उच्च-वोल्टेज विद्युत क्षेत्र के संपर्क में रखा जाता है।
सामान्य एक्सपोज़र प्रक्रिया के दौरान निरंतर विद्युत क्षेत्र 50 kV तक पहुँच सकता है स्थानीय प्रभाव 15 - 20 के.वी.
चिकित्सीय क्रिया का तंत्र.फ्रैंकलिनाइजेशन प्रक्रिया इस तरह से की जाती है कि रोगी का सिर या शरीर का दूसरा हिस्सा कैपेसिटर प्लेटों में से एक जैसा हो जाता है, जबकि दूसरा इलेक्ट्रोड सिर के ऊपर निलंबित होता है या 6 की दूरी पर एक्सपोजर की साइट से ऊपर स्थापित होता है। - 10 सेमी. इलेक्ट्रोड से जुड़ी सुइयों की युक्तियों के नीचे उच्च वोल्टेज के प्रभाव में, वायु आयन, ओजोन और नाइट्रोजन ऑक्साइड के निर्माण के साथ वायु आयनीकरण होता है।
ओजोन और वायु आयनों के अंतःश्वसन से संवहनी नेटवर्क में प्रतिक्रिया होती है। रक्त वाहिकाओं की एक अल्पकालिक ऐंठन के बाद, केशिकाएं न केवल सतही ऊतकों में, बल्कि गहरे ऊतकों में भी फैलती हैं। नतीजतन, चयापचय और ट्रॉफिक प्रक्रियाओं में सुधार होता है, और ऊतक क्षति की उपस्थिति में, पुनर्जनन और कार्यों की बहाली की प्रक्रियाएं उत्तेजित होती हैं।
रक्त परिसंचरण में सुधार के परिणामस्वरूप, सामान्यीकरण चयापचय प्रक्रियाएंऔर तंत्रिका कार्य, सिरदर्द में कमी, वृद्धि हुई है रक्तचाप, बढ़ा हुआ नशीला स्वर, हृदय गति कम हो गई।
फ्रैंकलिनाइजेशन के उपयोग का संकेत दिया गया है कार्यात्मक विकार तंत्रिका तंत्र
समस्या समाधान के उदाहरण
1. जब फ्रेंकलिनाइजेशन उपकरण संचालित होता है, तो हवा के 1 सेमी 3 में हर सेकंड 500,000 हल्के वायु आयन बनते हैं। एक उपचार सत्र (15 मिनट) के दौरान 225 सेमी 3 हवा में समान मात्रा में वायु आयन बनाने के लिए आवश्यक आयनीकरण का कार्य निर्धारित करें। वायु अणुओं की आयनीकरण क्षमता 13.54 V मानी जाती है, और वायु को पारंपरिक रूप से एक सजातीय गैस माना जाता है।
- आयनीकरण क्षमता, ए - आयनीकरण कार्य, एन - इलेक्ट्रॉनों की संख्या।
2. इलेक्ट्रोस्टैटिक शावर से उपचार करते समय, इलेक्ट्रिक मशीन के इलेक्ट्रोड पर 100 केवी का संभावित अंतर लगाया जाता है। निर्धारित करें कि एक उपचार प्रक्रिया के दौरान इलेक्ट्रोड के बीच कितना चार्ज गुजरता है, यदि यह ज्ञात है कि विद्युत क्षेत्र बल 1800 J का कार्य करता है।
यहाँ से 
चिकित्सा में विद्युत द्विध्रुव
एंथोवेन के सिद्धांत के अनुसार, जो इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी का आधार है, हृदय है विद्युत द्विध्रुव, एक समबाहु त्रिभुज (एंथोवेन त्रिकोण) के केंद्र में स्थित है, जिसके शीर्षों को पारंपरिक रूप से माना जा सकता है 
में स्थित दांया हाथ, बायां हाथ और बायां पैर।
दौरान हृदय चक्रअंतरिक्ष में द्विध्रुव की स्थिति और द्विध्रुव क्षण दोनों बदल जाते हैं। एंथोवेन त्रिभुज के शीर्षों के बीच संभावित अंतर को मापने से हम त्रिभुज के किनारों पर हृदय के द्विध्रुवीय क्षण के अनुमानों के बीच संबंध को निम्नानुसार निर्धारित कर सकते हैं:
वोल्टेज यू एबी, यू बीसी, यू एसी को जानकर, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि द्विध्रुव त्रिभुज के किनारों के सापेक्ष कैसे उन्मुख है।
इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी में, शरीर पर दो बिंदुओं (इस मामले में, एंथोवेन त्रिकोण के शीर्षों के बीच) के बीच संभावित अंतर को लीड कहा जाता है।
समय के आधार पर लीड में संभावित अंतर का पंजीकरण कहा जाता है इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम
हृदय चक्र के दौरान द्विध्रुव आघूर्ण वेक्टर के अंतिम बिंदुओं की ज्यामितीय स्थिति को कहा जाता है वेक्टर कार्डियोग्राम.
व्याख्यान संख्या 4
संपर्क घटनाएँ
1. संभावित अंतर से संपर्क करें. वोल्टा के नियम.
2. थर्मोइलेक्ट्रिसिटी।
3. थर्मोकपल, चिकित्सा में इसका उपयोग।
4. आराम करने की क्षमता. कार्य क्षमता और उसका वितरण।
- संभावित अंतर से संपर्क करें. वोल्टा के नियम.
जब असमान धातुएँ निकट संपर्क में आती हैं, तो उनके बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है, जो केवल उन पर निर्भर करता है रासायनिक संरचनाऔर तापमान (वोल्टा का पहला नियम)। इस संभावित अंतर को संपर्क कहा जाता है।
धातु को छोड़ने और पर्यावरण में जाने के लिए, इलेक्ट्रॉन को धातु के प्रति आकर्षण बलों के विरुद्ध कार्य करना होगा। इस कार्य को धातु से निकलने वाले इलेक्ट्रॉन का कार्य फलन कहा जाता है।
आइए हम दो अलग-अलग धातुओं 1 और 2 को संपर्क में लाएं, जिनका कार्य फलन क्रमशः A 1 और A 2 है, और A 1 है।< A 2 . Очевидно, что свободный электрон, попавший в процессе теплового движения на поверхность раздела металлов, будет втянут во второй металл, так как со стороны этого металла на электрон действует большая сила притяжения (A 2 >ए 1). नतीजतन, धातुओं के संपर्क के माध्यम से, मुक्त इलेक्ट्रॉनों को पहली धातु से दूसरी धातु में "पंप" किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप पहली धातु सकारात्मक रूप से चार्ज होती है, दूसरी - नकारात्मक रूप से। इस मामले में उत्पन्न होने वाला संभावित अंतर तीव्रता ई का एक विद्युत क्षेत्र बनाता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को आगे "पंप करना" मुश्किल हो जाता है और जब संपर्क संभावित अंतर के कारण इलेक्ट्रॉन को स्थानांतरित करने का काम अंतर के बराबर हो जाता है तो यह पूरी तरह से बंद हो जाएगा। कार्य कार्य:
(1)
आइए अब हम A 1 = A 2 वाली दो धातुओं को संपर्क में लाएं, जिनमें मुक्त इलेक्ट्रॉनों की अलग-अलग सांद्रता n 01 > n 02 है। फिर पहली धातु से दूसरी धातु में मुक्त इलेक्ट्रॉनों का अधिमान्य स्थानांतरण शुरू हो जाएगा। परिणामस्वरूप, पहली धातु सकारात्मक रूप से चार्ज होगी, दूसरी - नकारात्मक। धातुओं के बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न होगा, जो आगे इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण को रोक देगा। परिणामी संभावित अंतर अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है:
, (2)
जहाँ k बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है।
धातुओं के बीच संपर्क के सामान्य मामले में जो कार्य फ़ंक्शन और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की एकाग्रता दोनों में भिन्न होते हैं, सी.आर.पी. (1) और (2) से बराबर होगा:
(3)
यह दिखाना आसान है कि श्रृंखला से जुड़े कंडक्टरों के संपर्क संभावित अंतर का योग अंतिम कंडक्टरों द्वारा बनाए गए संपर्क संभावित अंतर के बराबर है और यह मध्यवर्ती कंडक्टरों पर निर्भर नहीं करता है:
इस स्थिति को वोल्टा का दूसरा नियम कहा जाता है।
यदि अब हम अंत कंडक्टरों को सीधे जोड़ते हैं, तो उनके बीच मौजूद संभावित अंतर की भरपाई संपर्क 1 और 4 में उत्पन्न होने वाले समान संभावित अंतर से होती है। इसलिए, सी.आर.पी. समान तापमान वाले धातु कंडक्टरों के बंद सर्किट में करंट पैदा नहीं करता है।
2. थर्मोइलेक्ट्रिसिटीतापमान पर संपर्क संभावित अंतर की निर्भरता है।
आइए दो असमान धातु कंडक्टरों 1 और 2 का एक बंद सर्किट बनाएं।
संपर्कों a और b का तापमान अलग-अलग तापमान T a > T b पर बनाए रखा जाएगा। फिर सूत्र (3) के अनुसार सी.आर.पी. गर्म जंक्शन में ठंडे जंक्शन की तुलना में अधिक: . परिणामस्वरूप, जंक्शन ए और बी के बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है, जिसे थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल कहा जाता है, और धारा I बंद सर्किट में प्रवाहित होगी। सूत्र (3) का उपयोग करके, हम प्राप्त करते हैं
कहाँ 
धातुओं की प्रत्येक जोड़ी के लिए.
- थर्मोकपल, चिकित्सा में इसका उपयोग।
कंडक्टरों का एक बंद सर्किट जो कंडक्टरों के बीच संपर्क तापमान में अंतर के कारण करंट पैदा करता है, कहलाता है थर्मोकपल.
सूत्र (4) से यह निष्कर्ष निकलता है कि थर्मोकपल का थर्मोइलेक्ट्रोमोटिव बल जंक्शनों (संपर्कों) के तापमान अंतर के समानुपाती होता है।
फॉर्मूला (4) सेल्सियस पैमाने पर तापमान के लिए भी मान्य है:
एक थर्मोकपल केवल तापमान अंतर को माप सकता है। आमतौर पर एक जंक्शन को 0ºC पर बनाए रखा जाता है। इसे शीत जंक्शन कहा जाता है। दूसरे जंक्शन को गर्म या मापने वाला जंक्शन कहा जाता है।
पारा थर्मामीटर की तुलना में थर्मोकपल के महत्वपूर्ण फायदे हैं: यह संवेदनशील, जड़ता-मुक्त है, आपको छोटी वस्तुओं का तापमान मापने की अनुमति देता है, और दूरस्थ माप की अनुमति देता है।
मानव शरीर के तापमान क्षेत्र प्रोफ़ाइल को मापना।
ऐसा माना जाता है कि मानव शरीर का तापमान स्थिर रहता है, लेकिन यह स्थिरता सापेक्ष है, क्योंकि शरीर के विभिन्न भागों में तापमान समान नहीं होता है और अलग-अलग होता है। कार्यात्मक अवस्थाशरीर।
त्वचा के तापमान की अपनी सुपरिभाषित स्थलाकृति होती है। इनका तापमान सबसे कम (23-30º) होता है दूरस्थ अनुभागअंग, नाक की नोक, कान. सबसे गर्मी- वी अक्षीय क्षेत्र, पेरिनेम, गर्दन, होंठ, गाल में। शेष क्षेत्रों का तापमान 31 - 33.5 ºС है।
यू स्वस्थ व्यक्तितापमान वितरण शरीर की मध्य रेखा के सापेक्ष सममित है। इस समरूपता का उल्लंघन संपर्क उपकरणों का उपयोग करके तापमान क्षेत्र प्रोफ़ाइल का निर्माण करके रोगों के निदान के लिए मुख्य मानदंड के रूप में कार्य करता है: एक थर्मोकपल और एक प्रतिरोध थर्मामीटर।
4. विराम विभव। कार्य क्षमता और उसका वितरण।
कोशिका की सतह झिल्ली विभिन्न आयनों के लिए समान रूप से पारगम्य नहीं होती है। इसके अलावा, किसी विशिष्ट आयन की सांद्रता झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर भिन्न होती है; आयनों की सबसे अनुकूल संरचना कोशिका के अंदर बनी रहती है। ये कारक सामान्य रूप से कार्य करने वाली कोशिका में साइटोप्लाज्म और के बीच संभावित अंतर की उपस्थिति का कारण बनते हैं पर्यावरण(विराम विभव)
उत्तेजित होने पर, कोशिका और पर्यावरण के बीच संभावित अंतर बदल जाता है, एक क्रिया क्षमता उत्पन्न होती है, जो तंत्रिका तंतुओं में फैलती है।
तंत्रिका तंतु के साथ क्रिया संभावित प्रसार के तंत्र को प्रसार के अनुरूप माना जाता है विद्युत चुम्बकीय तरंगदो-तार वाली लाइन के माध्यम से। हालाँकि, इस सादृश्य के साथ-साथ मूलभूत अंतर भी हैं।
एक विद्युत चुम्बकीय तरंग, एक माध्यम में फैलती हुई, कमजोर हो जाती है क्योंकि इसकी ऊर्जा समाप्त हो जाती है, आणविक-थर्मल गति की ऊर्जा में बदल जाती है। विद्युत चुम्बकीय तरंग की ऊर्जा का स्रोत उसका स्रोत है: जनरेटर, चिंगारी, आदि।
उत्तेजना तरंग का क्षय नहीं होता है, क्योंकि यह उसी माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करती है जिसमें यह फैलती है (आवेशित झिल्ली की ऊर्जा)।
इस प्रकार, तंत्रिका फाइबर के साथ एक ऐक्शन पोटेंशिअल का प्रसार एक ऑटोवेव के रूप में होता है। सक्रिय वातावरण उत्तेजनशील कोशिकाएँ हैं।
समस्या समाधान के उदाहरण
1. मानव शरीर की सतह के तापमान क्षेत्र की प्रोफ़ाइल का निर्माण करते समय, r 1 = 4 ओम के प्रतिरोध के साथ एक थर्मोकपल और r 2 = 80 ओम के प्रतिरोध के साथ एक गैल्वेनोमीटर का उपयोग किया जाता है; I=26 µA जंक्शन तापमान अंतर पर ºС। थर्मोकपल स्थिरांक क्या है?
थर्मोकपल में उत्पन्न होने वाली थर्मोपावर बराबर होती है, जहां थर्मोकपल जंक्शनों के बीच तापमान का अंतर होता है।
ओम के नियम के अनुसार, सर्किट के एक भाग के लिए जहां U को लिया जाता है। तब
व्याख्यान क्रमांक 5
विद्युत चुंबकत्व
1. चुम्बकत्व की प्रकृति.
2. निर्वात में धाराओं की चुंबकीय अंतःक्रिया। एम्पीयर का नियम.
4. दीया-, पैरा- और लौहचुंबकीय पदार्थ। चुंबकीय पारगम्यता और चुंबकीय प्रेरण।
5. शरीर के ऊतकों के चुंबकीय गुण।
1. चुंबकत्व की प्रकृति.
गतिमान विद्युत आवेशों (धाराओं) के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जिसके माध्यम से ये आवेश चुंबकीय या अन्य गतिमान विद्युत आवेशों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।
चुंबकीय क्षेत्र एक बल क्षेत्र है और इसे बल की चुंबकीय रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है। विद्युत क्षेत्र रेखाओं के विपरीत, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ हमेशा बंद रहती हैं।
किसी पदार्थ के चुंबकीय गुण इस पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं में प्राथमिक गोलाकार धाराओं के कारण होते हैं।
2 . निर्वात में धाराओं की चुंबकीय अंतःक्रिया। एम्पीयर का नियम.
चलती तार सर्किट का उपयोग करके धाराओं की चुंबकीय बातचीत का अध्ययन किया गया था। एम्पीयर ने स्थापित किया कि कंडक्टर 1 और 2 के दो छोटे खंडों के बीच धाराओं के साथ परस्पर क्रिया के बल का परिमाण इन खंडों की लंबाई, उनमें वर्तमान शक्तियों I 1 और I 2 के समानुपाती होता है और दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। आर अनुभागों के बीच:
यह पता चला कि दूसरे पर पहले खंड के प्रभाव का बल उनकी सापेक्ष स्थिति पर निर्भर करता है और कोणों की ज्याओं के समानुपाती होता है।
त्रिज्या वेक्टर आर 12 के बीच का कोण कहां है, और खंड और त्रिज्या वेक्टर आर 12 वाले विमान क्यू के बीच और सामान्य एन के बीच का कोण है।
(1) और (2) को मिलाकर और आनुपातिकता गुणांक k का परिचय देते हुए, हम एम्पीयर के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति प्राप्त करते हैं:
(3)
बल की दिशा भी गिम्लेट नियम द्वारा निर्धारित की जाती है: यह गिम्लेट के स्थानान्तरणीय गति की दिशा से मेल खाती है, जिसका हैंडल सामान्य n 1 से घूमता है।
एक वर्तमान तत्व एक कंडक्टर की लंबाई डीएल के एक असीम छोटे खंड के उत्पाद आईडीएल और इसमें वर्तमान शक्ति I के परिमाण के बराबर एक वेक्टर है और इस धारा के साथ निर्देशित होता है। फिर, (3) को छोटे से अतिसूक्ष्म डीएल में बदलते हुए, हम एम्पीयर का नियम लिख सकते हैं विभेदक रूप:
. (4)
गुणांक k को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है
चुंबकीय स्थिरांक (या निर्वात की चुंबकीय पारगम्यता) कहां है।
(5) और (4) को ध्यान में रखते हुए युक्तिकरण का मूल्य फॉर्म में लिखा जाएगा
. (6)
3 . चुंबकीय क्षेत्र की ताकत। एम्पीयर का सूत्र. बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून.
चूँकि विद्युत धाराएँ अपने चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, इस अंतःक्रिया के आधार पर चुंबकीय क्षेत्र की एक मात्रात्मक विशेषता स्थापित की जा सकती है - एम्पीयर का नियम। ऐसा करने के लिए, हम कंडक्टर एल को वर्तमान I के साथ कई प्राथमिक खंडों dl में विभाजित करते हैं। यह अंतरिक्ष में एक क्षेत्र बनाता है।
इस क्षेत्र के बिंदु O पर, dl से दूरी r पर स्थित, हम I 0 dl 0 रखते हैं। फिर, एम्पीयर के नियम (6) के अनुसार, इस तत्व पर एक बल कार्य करेगा
(7)
खंड dl (क्षेत्र का निर्माण) में धारा I की दिशा और त्रिज्या वेक्टर r की दिशा के बीच का कोण कहां है, और धारा I 0 dl 0 की दिशा और सामान्य n से युक्त समतल Q के बीच का कोण है डीएल और आर.
सूत्र (7) में हम उस भाग का चयन करते हैं जो वर्तमान तत्व I 0 dl 0 पर निर्भर नहीं है, इसे dH द्वारा निरूपित करते हुए:
बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून (8)
डीएच का मान केवल वर्तमान तत्व आईडीएल पर निर्भर करता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, और बिंदु ओ की स्थिति पर।
मान dH चुंबकीय क्षेत्र की एक मात्रात्मक विशेषता है और इसे चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कहा जाता है। (8) को (7) में प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है
धारा I 0 की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र dH के बीच का कोण कहां है। सूत्र (9) को एम्पीयर सूत्र कहा जाता है और यह उस बल की निर्भरता को व्यक्त करता है जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र इस क्षेत्र की ताकत पर इसमें स्थित वर्तमान तत्व I 0 dl 0 पर कार्य करता है। यह बल Q तल में dl 0 के लंबवत स्थित है। इसकी दिशा "बाएँ हाथ के नियम" से निर्धारित होती है।
(9) में =90º मानने पर, हमें मिलता है:
वे। चुंबकीय क्षेत्र की ताकत क्षेत्र रेखा की स्पर्शरेखीय रूप से निर्देशित होती है और परिमाण में उस बल के अनुपात के बराबर होती है जिसके साथ क्षेत्र एक इकाई वर्तमान तत्व पर चुंबकीय स्थिरांक पर कार्य करता है।
4 . प्रतिचुंबकीय, अनुचुंबकीय और लौहचुंबकीय पदार्थ। चुंबकीय पारगम्यता और चुंबकीय प्रेरण।
चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए सभी पदार्थ चुंबकीय गुण प्राप्त कर लेते हैं, अर्थात। चुम्बकित होते हैं और इसलिए बाहरी क्षेत्र को बदल देते हैं। इस मामले में, कुछ पदार्थ बाहरी क्षेत्र को कमजोर करते हैं, जबकि अन्य इसे मजबूत करते हैं। पहले वालों को बुलाया जाता है प्रति-चुंबकीय, दूसरा - अनुचुंबकीयपदार्थ. अनुचुंबकीय पदार्थों के बीच, पदार्थों का एक समूह तेजी से सामने आता है, जिससे बाहरी क्षेत्र में बहुत बड़ी वृद्धि होती है। यह लौह चुम्बक.
प्रतिचुम्बक- फास्फोरस, सल्फर, सोना, चांदी, तांबा, पानी, कार्बनिक यौगिक।
अनुचुम्बक- ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, एल्यूमीनियम, टंगस्टन, प्लैटिनम, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएँ।
लौह चुम्बक- लोहा, निकल, कोबाल्ट, उनकी मिश्रधातुएँ।
ज्यामितीय योगइलेक्ट्रॉनों के कक्षीय और स्पिन चुंबकीय क्षण और नाभिक के आंतरिक चुंबकीय क्षण किसी पदार्थ के परमाणु (अणु) के चुंबकीय क्षण का निर्माण करते हैं।
प्रतिचुंबकीय पदार्थों में, एक परमाणु (अणु) का कुल चुंबकीय क्षण शून्य होता है, क्योंकि चुंबकीय क्षण एक दूसरे को रद्द कर देते हैं। हालाँकि, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, इन परमाणुओं में एक चुंबकीय क्षण प्रेरित होता है, जो बाहरी क्षेत्र के विपरीत निर्देशित होता है। परिणामस्वरूप, प्रतिचुंबकीय माध्यम चुम्बकित हो जाता है और अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो बाहरी के विपरीत निर्देशित होता है और इसे कमजोर कर देता है।
प्रतिचुंबकीय परमाणुओं के प्रेरित चुंबकीय क्षण तब तक संरक्षित रहते हैं जब तक कोई बाहरी चुंबकीय क्षेत्र मौजूद रहता है। जब बाहरी क्षेत्र समाप्त हो जाता है, तो परमाणुओं के प्रेरित चुंबकीय क्षण गायब हो जाते हैं और प्रतिचुंबकीय पदार्थ विचुंबकीय हो जाता है।
पैरामैग्नेटिक परमाणुओं में, कक्षीय, स्पिन और परमाणु क्षण एक दूसरे की क्षतिपूर्ति नहीं करते हैं। हालाँकि, परमाणु चुंबकीय क्षणों को यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है, इसलिए अनुचुंबकीय माध्यम चुंबकीय गुण प्रदर्शित नहीं करता है। एक बाहरी क्षेत्र अनुचुंबकीय परमाणुओं को घुमाता है ताकि उनके चुंबकीय क्षण मुख्य रूप से क्षेत्र की दिशा में स्थापित हो जाएं। परिणामस्वरूप, अनुचुंबकीय पदार्थ चुम्बकित हो जाता है और अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, बाहरी के साथ मेल खाता है और इसे बढ़ाता है।
(4), माध्यम की पूर्ण चुंबकीय पारगम्यता कहां है। निर्वात में =1, , और
लौहचुंबक में ऐसे क्षेत्र (~10 -2 सेमी) होते हैं जिनके परमाणुओं के चुंबकीय क्षण समान रूप से उन्मुख होते हैं। हालाँकि, डोमेन का अभिविन्यास स्वयं भिन्न है। इसलिए, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में लौहचुम्बक चुम्बकित नहीं होता है।
बाहरी क्षेत्र की उपस्थिति के साथ, इस क्षेत्र की दिशा में उन्मुख डोमेन पड़ोसी डोमेन के चुंबकीय क्षण के विभिन्न अभिविन्यास के कारण मात्रा में वृद्धि करना शुरू कर देते हैं; लौहचुम्बक चुम्बकित हो जाता है। पर्याप्त रूप से मजबूत क्षेत्र के साथ, सभी डोमेन को क्षेत्र के साथ पुन: उन्मुख किया जाता है, और फेरोमैग्नेट को जल्दी से संतृप्ति के लिए चुंबकित किया जाता है।
जब बाहरी क्षेत्र समाप्त हो जाता है, तो लौहचुंबक पूरी तरह से विचुंबकित नहीं होता है, लेकिन अवशिष्ट चुंबकीय प्रेरण को बरकरार रखता है, क्योंकि थर्मल गति डोमेन को भटका नहीं सकती है। विचुंबकीकरण को गर्म करने, हिलाने या रिवर्स फ़ील्ड लगाने से प्राप्त किया जा सकता है।
क्यूरी बिंदु के बराबर तापमान पर, थर्मल गति डोमेन में परमाणुओं को भटकाने में सक्षम होती है, जिसके परिणामस्वरूप लौहचुंबक एक पैरामैग्नेट में बदल जाता है।
एक निश्चित सतह S के माध्यम से चुंबकीय प्रेरण का प्रवाह इस सतह में प्रवेश करने वाली प्रेरण लाइनों की संख्या के बराबर है:
(5)
माप की इकाई बी - टेस्ला, एफ-वेबर।
इलेक्ट्रॉन कार्य फलन का सूत्र
धातुओं में चालन इलेक्ट्रॉन होते हैं जो इलेक्ट्रॉन गैस बनाते हैं और तापीय गति में भाग लेते हैं। चूंकि चालन इलेक्ट्रॉनों को धातु के अंदर रखा जाता है, इसलिए, सतह के पास इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करने वाले बल होते हैं और धातु की ओर निर्देशित होते हैं। किसी इलेक्ट्रॉन को धातु को उसकी सीमा से परे छोड़ने के लिए, इन बलों के विरुद्ध एक निश्चित मात्रा में कार्य A करना पड़ता है, जिसे कहा जाता है इलेक्ट्रॉन कार्य फ़ंक्शनधातु से बना। यह कार्य स्वाभाविक रूप से विभिन्न धातुओं के लिए अलग-अलग होता है।
किसी धातु के अंदर एक इलेक्ट्रॉन की स्थितिज ऊर्जा स्थिर और बराबर होती है:
डब्ल्यू पी = -ईφ , जहां j धातु के अंदर विद्युत क्षेत्र की क्षमता है।
जब एक इलेक्ट्रॉन सतह इलेक्ट्रॉन परत से गुजरता है, तो कार्य फलन द्वारा संभावित ऊर्जा तेजी से कम हो जाती है और धातु के बाहर शून्य हो जाती है। किसी धातु के अंदर इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के वितरण को एक संभावित कुएं के रूप में दर्शाया जा सकता है।
ऊपर चर्चा की गई व्याख्या में, इलेक्ट्रॉन का कार्य फ़ंक्शन संभावित कुएं की गहराई के बराबर है, यानी।
औट = ईφ
यह परिणाम धातुओं के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉन सिद्धांत के अनुरूप है, जो मानता है कि धातु में इलेक्ट्रॉनों की गति मैक्सवेल के वितरण कानून का पालन करती है और पूर्ण शून्य तापमान पर शून्य है। हालाँकि, वास्तव में, चालन इलेक्ट्रॉन फ़र्मी-डिराक क्वांटम आँकड़ों का पालन करते हैं, जिसके अनुसार पूर्ण शून्य पर इलेक्ट्रॉनों की गति और, तदनुसार, उनकी ऊर्जा गैर-शून्य होती है।
परम शून्य पर इलेक्ट्रॉनों का अधिकतम ऊर्जा मान फर्मी ऊर्जा ईएफ कहलाता है। इन आँकड़ों के आधार पर धातुओं की चालकता का क्वांटम सिद्धांत, कार्य फलन की एक अलग व्याख्या देता है। इलेक्ट्रॉन कार्य फलनकिसी धातु से संभावित अवरोध eφ की ऊंचाई और फर्मी ऊर्जा के बीच अंतर के बराबर है।
ए आउट = ईφ" - ई एफ
जहां φ" धातु के अंदर विद्युत क्षेत्र क्षमता का औसत मूल्य है।
सरल पदार्थों से इलेक्ट्रॉनों के कार्य फलन की तालिका
तालिका पॉलीक्रिस्टलाइन नमूनों के लिए इलेक्ट्रॉन कार्य फ़ंक्शन मान दिखाती है, जिसकी सतह को कैल्सीनेशन या यांत्रिक उपचार द्वारा वैक्यूम में साफ किया जाता है। अपर्याप्त रूप से विश्वसनीय डेटा कोष्ठकों में संलग्न है।
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पदार्थ |
द्रव्य सूत्र |
इलेक्ट्रॉन कार्य फलन (W, eV) |
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अल्युमीनियम |
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फीरोज़ा |
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कार्बन (ग्रेफाइट) |
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जर्मेनियम |
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मैंगनीज |
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मोलिब्डेनम |
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दुर्ग |
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प्रेसियोडीमियम |
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टिन (γ-रूप) |
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टिन (β फॉर्म) |
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स्ट्रोंटियम |
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टंगस्टन |
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zirconium |
वास्तव में तनाव क्या है? यह विद्युत क्षेत्र की ताकत का वर्णन करने और मापने का एक तरीका है। सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों के आसपास इलेक्ट्रॉन क्षेत्र के बिना वोल्टेज स्वयं मौजूद नहीं हो सकता है। ठीक वैसे ही जैसे कोई चुंबकीय क्षेत्र उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों को घेरे रहता है.
द्वारा आधुनिक अवधारणाएँइलेक्ट्रान एक दूसरे को प्रभावित नहीं करते। विद्युत क्षेत्र वह चीज़ है जो एक आवेश से आती है और इसकी उपस्थिति दूसरे द्वारा महसूस की जा सकती है।
तनाव की अवधारणा के बारे में भी यही कहा जा सकता है! यह हमें यह कल्पना करने में मदद करता है कि विद्युत क्षेत्र कैसा दिख सकता है। सच कहूँ तो इसका कोई आकार, आकार, ऐसा कुछ भी नहीं है। लेकिन क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों पर एक निश्चित बल के साथ संचालित होता है।
आवेशित कण पर बल और उनकी क्रिया
एक आवेशित इलेक्ट्रॉन कुछ त्वरण के साथ एक बल के अधीन होता है, जिससे वह तेजी से आगे बढ़ता है। यह बल इलेक्ट्रॉन को गति देने का कार्य करता है।
बल की रेखाएँ काल्पनिक आकृतियाँ हैं जो आवेशों के चारों ओर दिखाई देती हैं (विद्युत क्षेत्र द्वारा निर्धारित) और यदि हम उस क्षेत्र में कोई आवेश रखते हैं, तो उस पर एक बल का अनुभव होगा।
विद्युत लाइनों के गुण:
- उत्तर से दक्षिण की ओर यात्रा करें;
- कोई आपसी प्रतिच्छेदन नहीं है.
बल की दो रेखाएँ प्रतिच्छेद क्यों नहीं करतीं? क्योंकि ऐसा नहीं होता है वास्तविक जीवन. जो कहा जा रहा है वह एक भौतिक मॉडल है और इससे अधिक कुछ नहीं। भौतिकविदों ने विद्युत क्षेत्र के व्यवहार और विशेषताओं का वर्णन करने के लिए इसका आविष्कार किया। यह मॉडल इस काम में बहुत अच्छा है. लेकिन यह याद रखते हुए कि यह सिर्फ एक मॉडल है, हमें जानना चाहिए कि ऐसी रेखाओं की आवश्यकता क्यों है।
बल की रेखाएँ दर्शाती हैं:
- विद्युत क्षेत्रों की दिशाएँ;
- तनाव। रेखाएँ जितनी करीब होंगी, क्षेत्र की ताकत उतनी ही अधिक होगी और इसके विपरीत।
यदि हमारे मॉडल की खींची गई बल रेखाएं एक दूसरे को काटती हैं, तो उनके बीच की दूरी अनंत हो जाएगी। ऊर्जा के रूप में क्षेत्र की ताकत के कारण, और क्योंकि मौलिक कानूनभौतिकी यह असंभव है.
क्षमता क्या है?
विभव वह ऊर्जा है जो किसी आवेशित कण को पहले बिंदु, जिसकी क्षमता शून्य है, से दूसरे बिंदु तक ले जाने के लिए खर्च की जाती है।
बिंदु ए और बी के बीच संभावित अंतर एक निश्चित सकारात्मक इलेक्ट्रॉन को ए से बी तक मनमाने रास्ते पर ले जाने के लिए बलों द्वारा किया गया कार्य है।
इलेक्ट्रॉन की क्षमता जितनी अधिक होगी, प्रति इकाई क्षेत्र में फ्लक्स घनत्व उतना ही अधिक होगा। यह घटना गुरुत्वाकर्षण के समान है। जितना अधिक द्रव्यमान, उतनी अधिक क्षमता, प्रति इकाई क्षेत्र में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र उतना ही अधिक तीव्र और सघन।
कम फ्लक्स घनत्व के साथ एक छोटा कम संभावित चार्ज निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है।
और नीचे एक उच्च क्षमता और फ्लक्स घनत्व वाला चार्ज है।
उदाहरण के लिए: तूफान के दौरान, इलेक्ट्रॉन एक बिंदु पर ख़त्म हो जाते हैं और दूसरे बिंदु पर एकत्र हो जाते हैं, जिससे एक विद्युत क्षेत्र बनता है। जब बल ढांकता हुआ स्थिरांक को तोड़ने के लिए पर्याप्त होता है, तो बिजली का झटका (इलेक्ट्रॉनों से बना) उत्पन्न होता है। जब संभावित अंतर बराबर हो जाता है, तो विद्युत क्षेत्र नष्ट हो जाता है।
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र
यह एक प्रकार का विद्युत क्षेत्र है, जो समय में स्थिर होता है, जो गतिहीन आवेशों द्वारा निर्मित होता है। एक इलेक्ट्रॉन को गति देने का कार्य संबंधों द्वारा निर्धारित होता है,
जहाँ r1 और r2 आवेश q की गति प्रक्षेपवक्र के आरंभ और समाप्ति बिंदुओं से दूरियाँ हैं। परिणामी सूत्र से यह देखा जा सकता है कि किसी चार्ज को एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर ले जाने पर किया गया कार्य प्रक्षेपवक्र पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल गति की शुरुआत और अंत पर निर्भर करता है।
प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक बल के अधीन होता है, और इसलिए, जब एक इलेक्ट्रॉन किसी क्षेत्र से होकर गुजरता है, तो एक निश्चित मात्रा में कार्य किया जाता है।
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में, कार्य केवल यात्रा के अंतिम बिंदुओं पर निर्भर करता है, न कि प्रक्षेपवक्र पर। इसलिए, जब एक बंद लूप के साथ गति होती है, तो चार्ज अपनी मूल स्थिति में लौट आता है, और काम की मात्रा शून्य के बराबर हो जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि संभावित गिरावट शून्य है (चूंकि इलेक्ट्रॉन उसी बिंदु पर लौट आता है)। चूंकि संभावित अंतर शून्य है, इसलिए शुद्ध कार्य भी शून्य होगा, क्योंकि गिरती क्षमता कूलॉम में व्यक्त चार्ज के मूल्य से विभाजित कार्य के बराबर है।
एक समान विद्युत क्षेत्र के बारे में
दो विपरीत आवेशित समतल धातु प्लेटों के बीच का विद्युत क्षेत्र, जहाँ तनाव रेखाएँ एक दूसरे के समानांतर होती हैं, सजातीय कहलाता है।
ऐसे क्षेत्र में आवेश पर लगने वाला बल सदैव एक समान क्यों होता है? समरूपता को धन्यवाद. जब प्रणाली सममित होती है और केवल एक माप भिन्नता होती है, तो सभी निर्भरता गायब हो जाती है। उत्तर के लिए कई अन्य मूलभूत कारण हैं, लेकिन समरूपता कारक सबसे सरल है।
धनात्मक आवेश को स्थानांतरित करने का कार्य
विद्युत क्षेत्र- यह "+" से "-" तक इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह है, जिससे क्षेत्र में उच्च तनाव होता है।
प्रवाहइससे गुजरने वाली विद्युत क्षेत्र रेखाओं की संख्या है। धनात्मक इलेक्ट्रॉन किस दिशा में गति करेंगे? उत्तर: विद्युत क्षेत्र की दिशा धनात्मक (उच्च विभव) से ऋणात्मक (निम्न विभव) की ओर। इसलिए, एक धनात्मक आवेशित कण इस दिशा में गति करेगा।
किसी भी बिंदु पर क्षेत्र की तीव्रता को उस बिंदु पर रखे गए धनात्मक आवेश पर कार्य करने वाले बल के रूप में परिभाषित किया गया है।
कार्य एक कंडक्टर के साथ इलेक्ट्रॉन कणों को परिवहन करना है। ओम के नियम के अनुसार, आप गणना करने के लिए विभिन्न प्रकार के सूत्रों का उपयोग करके कार्य निर्धारित कर सकते हैं।
ऊर्जा संरक्षण के नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि कार्य श्रृंखला के एक अलग खंड पर ऊर्जा में परिवर्तन है। किसी विद्युत क्षेत्र के विरुद्ध धनात्मक आवेश को स्थानांतरित करने के लिए कार्य करने की आवश्यकता होती है और इसके परिणामस्वरूप स्थितिज ऊर्जा में वृद्धि होती है।
निष्कर्ष
से स्कूल के पाठ्यक्रमहमें याद है कि आवेशित कणों के चारों ओर एक विद्युत क्षेत्र बनता है। विद्युत क्षेत्र में कोई भी आवेश एक बल के अधीन होता है, और परिणामस्वरूप, जब आवेश गति करता है तो कुछ कार्य होता है। एक बड़ा चार्ज अधिक क्षमता पैदा करता है, जो अधिक तीव्र या मजबूत विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। इसका मतलब है कि प्रति इकाई क्षेत्र में अधिक प्रवाह और घनत्व है।
महत्वपूर्ण बात यह है कि आवेश को उच्च विभव से निम्न विभव की ओर ले जाने के लिए एक निश्चित बल द्वारा कार्य किया जाना चाहिए। इससे ध्रुवों के बीच चार्ज अंतर कम हो जाता है। इलेक्ट्रॉनों को धारा से बिंदु तक ले जाने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
लेख में टिप्पणियाँ, परिवर्धन लिखें, शायद मुझसे कुछ छूट गया हो। देखिये, अगर आपको मेरी ओर से कुछ और उपयोगी मिला तो मुझे ख़ुशी होगी।
