चुंबकत्व के स्रोत - Study Search Point

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चुंबकत्व के स्रोत

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आइंस्टीन-डे हास प्रभाव "चुंबकन द्वारा घूर्णन" और उसके व्युत्क्रम में बार्नेट प्रभाव या "घूर्णन द्वारा चुंबकत्व" में स्थूल पैमाने पर कोणीय संवेग और चुंबकत्व के बीच बहुत निकट का संबंध मौजूद है। परमाणु और उप-परमाणु पैमाने पर, यह संबंध घूर्ण चुंबकीय अनुपात, कोणीय संवेग के प्रति चुंबकीय आघूर्ण के अनुपात द्वारा व्यक्त होता है।
चुंबकत्व का मूल दो स्रोतों से उभरता है : -
  1. विद्युत तरंग या अधिक सामान्यतः, गतिशील विद्युत आवेश चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं (देखें मैक्सवेल समीकरण).
  2. कई कणों में अशून्य "नैज" (या "प्रचक्रण") चुंबकीय आघूर्ण होते हैं। वैसे ही जैसे प्रत्येक कण में, सहज रूप से, एक निश्चित द्रव्यमान और आवेश होता है, प्रत्येक में निश्चित चुंबकीय आघूर्ण होता है, जो संभवतः शून्य हो सकता है।
चुंबकीय सामग्रियों में, चुंबकत्व के स्रोत नाभिक के आस-पास इलेक्ट्रॉन की कक्षीय कोणीय गति और इलेक्ट्रॉनों के आंतरिक चुंबकीय संवेग होते हैं (देखें इलेक्ट्रॉन चुंबकीय द्विध्रुवीय संवेग). चुंबकत्व के अन्य स्रोत हैं नाभिक के परमाणु चुंबकीय संवेग जो आम तौर पर इलेक्ट्रॉन चुंबकीय संवेगों से कई हज़ार गुणा छोटे होते हैं, अतः वे तत्वों के चुंबकन के सन्दर्भ में नगण्य हैं। नाभिक चुंबकीय संवेग अन्य सन्दर्भों में महत्वपूर्ण हैं, विशेषकर परमाणु चुंबकीय अनुनाद (NMR) और चुंबकीय अनुनाद प्रतिबिंबन (MRI).
आम तौर पर, किसी द्रव्य में इलेक्ट्रॉनों की भारी संख्या इस प्रकार व्यवस्थित होती है कि उनके चुंबकीय संवेग (कक्षीय और आंतरिक दोनों) रद्द हो जाते हैं। यह कुछ हद तक इलेक्ट्रॉनों का पाउली अपवर्जन सिद्धांत(देखें इलेक्ट्रॉन विन्यास) के परिणामस्वरूप विपरीत आंतरिक चुंबकीय संवेगों के साथ युग्मों में संयोजित होना, या शून्य निवल कक्षीय गति के साथ पूरित उपकोशों के साथ संयोजन. दोनों ही मामलों में, इलेक्ट्रॉन व्यवस्था प्रत्येक इलेक्ट्रॉन से चुंबकीय संवेगों को बिलकुल रद्द करने के लिए है। इसके अलावा, जब इलेक्ट्रॉन विन्यास ऐसा है कि अयुग्मित इलेक्ट्रॉन और/या अपूरित उपकोश मौजूद हैं, बहुधा ऐसा मामला होता है कि ठोस में विविध इलेक्ट्रॉन चुंबकीय संवेगों में योगदान देते हैं जो अलग, यादृच्छिक दिशाओं में इंगित होते हैं, जिससे सामग्री चुंबकीय नहीं होती है। लेकिन, कभी कभी - या तो अनायास या प्रयुक्त बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के कारण - प्रत्येक इलेक्ट्रॉन चुंबकीय संवेग, औसतन, व्यवस्थित हो जाते हैं। इसके बाद द्रव्य निवल कुल चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर सकता है, जो संभवतः काफी मजबूत हो सकता है। द्रव्य का चुंबकीय व्यवहार उसकी संरचना, विशेषकर उपरोक्त कारणों से इलेक्ट्रॉन विन्यास और साथ ही तापमान पर निर्भर करता है। उच्च तापमान पर, यादृच्छिक तापीय संवेग इलेक्ट्रॉन के लिए संरेखण का अनुरक्षण अधिक जटिल बना देता है।

चुंबकीय क्षेत्र और बल
चुंबकत्व तत्व की "मध्यस्थता" चुंबकीय क्षेत्र द्वारा किया जाता है। विद्युत धारा या चुंबकीय द्विध्रुव चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है और बदले में, वह क्षेत्र, क्षेत्रों में रहने वाले अन्य कणों पर चुंबकीय बल प्रदान करता है।
मैक्सवेल के समीकरण, जो स्थिर धाराओं के मामले में बायोट-सावर्ट सिद्धांत को सरल बनाते हैं, इन बलों को शासित करने वाले क्षेत्रों के मूल और व्यवहार को वर्णित करते हैं। इसलिए जब भी विद्युत आवेशित कण गतिशील होते हैं, चुंबकत्व को देखा जाता है --- उदाहरण के लिए, विद्युत धारा में इलेक्ट्रॉन के संचलन से, या कुछ मामलों में परमाणु के नाभिक के आस-पास इलेक्ट्रॉन की कक्षीय गति से. वे भी क्वांटम-यांत्रिक प्रचक्रण से उभरने वाले "आंतरिक" चुंबकीय द्विध्रुव से उत्पन्न होते हैं।
चुंबकीय क्षेत्र बनाने वाली स्थितियां ही - धारा में या एक परमाणु और आंतरिक चुंबकीय द्विध्रुव में गतिशील आवेश - भी ऐसी स्थितियां हैं जिनमें चुंबकीय क्षेत्र का बल उत्पन्न करते हुए, एक प्रभाव होता है। गतिशील आवेश के लिए सूत्र निम्नतः है; आंतरिक द्विध्रुव पर बलों के लिए, चुंबकीय द्विध्रुव देखें.
जब कोई आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र B के माध्यम से गुज़रता है, वह प्रति उत्पाद द्वारा दिए गए F लॉरेंज़ बल को महसूस करता है :
\mathbf{F} = q (\mathbf{v} \times \mathbf{B})
जहां
q कण का विद्युत आवेश है और
v कण का वेक्टर वेग है
क्योंकि यह प्रति-उत्पाद है, बल कण की गति और चुंबकीय क्षेत्र, दोनों के लंब में है। यह इसका अनुगमन करता है कि चुंबकीय बल कण पर कोई काम नहीं करता; वह कण की गति की दिशा को परिवर्तित कर सकता है, लेकिन उसकी चाल को तेज़ या धीमा नहीं कर सकता. बल का परिमाण है
F=qvB\sin\theta\,
जहां \theta v और B के बीच का कोण है
गतिशील आवेश के वेग सदिश की दिशा, चुंबकीय क्षेत्र और प्रयुक्त बल को निर्धारित करने के लिए एक उपकरण, आपके दाहिने हाथ की तर्जनी को "V", बीच की उंगली को "B" और अंगूठे को "F" लेबल करना है। जब बंदूक की तरह विन्यास बनाएं, जहां बीच की उंगली तर्जनी को पार करे, उंगलियां क्रमशः वेग सदिश, चुंबकीय क्षेत्र सदिश और बल सदिश का प्रतिनिधित्व करती हैं।
Note : - ( दाहिने हाथ का नियम भी देखें )

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