Magnetic Materials MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Magnetic Materials - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

किसी पदार्थ की चुंबकीय पारगम्यता (μ) उसकी चुंबकीय प्रवृत्ति (χ_m) से इस प्रकार संबंधित है:

μ = μ₀(1 + χ_m)

जहाँ:

• μ = पदार्थ की चुंबकीय पारगम्यता
• μ₀ = मुक्त स्थान (निर्वात) की पारगम्यता
• χ_m = पदार्थ की चुंबकीय प्रवृत्ति

यह अधिकांश पदार्थों के लिए चुंबकीय प्रवृत्ति और चुंबकीय पारगम्यता के बीच रैखिक संबंध को दर्शाता है।

हालांकि, कई व्यावहारिक चुंबकीय पदार्थों में, जब सुग्राह्यता काफी बढ़ जाती है, तो प्रभावी पारगम्यता कुछ संदर्भों जैसे विचुंबकीय क्षेत्रों या सापेक्ष तुलना में व्युत्क्रमानुपाती रूप से बदलती हुई प्रतीत हो सकती है।

सही संबंध: μ = μ₀(1 + χ_m) ⇒ रैखिक संबंध

उत्तर (4)

हल:

A. बाह्य चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, प्रतिचुंबकीय पदार्थ का कुल चुंबकीय आघूर्ण शून्य होता है।

E. प्रतिचुंबकीय पदार्थों की प्रवृत्ति, χ < 0

उत्तर (2)

हल:

प्रतिचुंबकीय पदार्थ के लिए, χ < 0

यह प्रतिचुंबकीय पदार्थ है।

संप्रत्यय:

ट्रांसफॉर्मर कोर के लिए फेरोमैग्नेटिक पदार्थों का चुनाव उनके चुंबकीय फ्लक्स लिंकेज को बढ़ाने की क्षमता के कारण किया जाता है। इन पदार्थों में आदर्श रूप से उच्च पारगम्यता होनी चाहिए ताकि कुशल चुम्बकीकरण सुनिश्चित हो सके और ऊर्जा अपव्यय को कम करने के लिए कम हिस्टैरिसीस हानि हो।

व्याख्या:

पारगम्यता एक पदार्थ की अपनी ही क्षमता को संदर्भित करती है जो अपने भीतर एक चुंबकीय क्षेत्र के निर्माण का समर्थन करती है। एक उच्च पारगम्यता वाला पदार्थ चुंबकीय बल रेखाओं को अधिक आसानी से गुजरने की अनुमति देता है, जो कुशल ट्रांसफॉर्मर संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।

हिस्टैरिसीस हानि ऊर्जा का वह रूप है जो गर्मी के रूप में खो जाता है जब पदार्थ चक्रीय चुम्बकीकरण और विचुम्बकीकरण से गुजरता है। ऊर्जा हानि को कम करने और दक्षता में सुधार के लिए ट्रांसफॉर्मर कोर में कम हिस्टैरिसीस हानि वांछनीय है।

इसलिए, ट्रांसफॉर्मर में प्रयुक्त फेरोमैग्नेटिक पदार्थ में उच्च पारगम्यता और कम हिस्टैरिसीस हानि होनी चाहिए।

सही विकल्प (2) है।

संप्रत्यय:

चुम्बकीय सुग्राह्यता (χ) यह दर्शाती है कि बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र में रखे जाने पर कोई पदार्थ कितना चुम्बकित होता है। इसे चुम्बकन (M) और आरोपित चुम्बकीय क्षेत्र (H) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, अर्थात्, χ = M / H।

चुम्बकीय गुणों के आधार पर, विभिन्न पदार्थ चुम्बकीय सुग्राह्यता की विभिन्न श्रेणियों को प्रदर्शित करते हैं:

• प्रतिचुम्बकीय पदार्थ: χ ऋणात्मक और बहुत छोटा होता है (χ < 0)
• अनुचुम्बकीय पदार्थ: χ धनात्मक लेकिन छोटा होता है (χ > 0)
• लौहचुम्बकीय पदार्थ: χ धनात्मक और बहुत बड़ा होता है (χ ≫ 0)

व्याख्या:

दिए गए चुम्बकीय पदार्थ हैं:

• (A) अनुचुम्बकीय
• (B) प्रतिचुम्बकीय
• (C) लौहचुम्बकीय

चुम्बकीय सुग्राह्यता के बढ़ते क्रम में:

प्रतिचुम्बकीय (B) < अनुचुम्बकीय (A) < लौहचुम्बकीय (C)

सही विकल्प (3) है।

संकल्पना:

• डायमेग्नेटिक पदार्थ ऐसे होते हैं कि वे चुंबकीय क्षेत्र में रखे जाने पर कमजोर चुंबकत्व प्राप्त करते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के विपरीत होता है। उदाहरण - बिस्मथ, तांबा, जस्ता, चांदी, सोना, हीरा, पारा आदि।
• पैरामैग्नेटिक पदार्थ ऐसे होते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में रखे जाने पर कमजोर चुंबकत्व प्राप्त करते हैं। उदाहरण एल्यूमीनियम, मैंगनीज, प्लैटिनम आदि हैं।
• फेरोमैग्नेटिक पदार्थ ऐसे होते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र में रखे जाने पर मजबूत चुंबकत्व प्राप्त कर लेते हैं जो क्षेत्र के समान दिशा में होता है। उदाहरण लोहा, कोबाल्ट, निकल आदि हैं।

• फेरिमैग्नेटिक पदार्थ: इस प्रभाव को तब देखा जाता है जब पदार्थ में डोमेन का चुंबकीय आघूर्ण समानांतर और असमान संख्याओं में गैर-समानांतर रूप से संरेखित होता है। फेरिमैग्नेटिक पदार्थ लौहचौम्बिक पदार्थों की तुलना में चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं।

  उदाहरण: NiFe2O4, CoFe2O4, Fe3O4 (or FeO.Fe2O3), CuFe2O4 आदि

स्पष्टीकरण:

• फेरोमैग्नेटिक धातुएं एक चुंबकीय बल द्वारा दृढ़ता से आकर्षित होती हैं ।
• सामान्य फेरोमैग्नेटिक धातुओं में लोहा, निकल, कोबाल्ट और मिश्र धातु जैसे मिश्र धातु शामिल हैं।
• फेरोमैग्नेटिक धातुओं का उपयोग आमतौर पर स्थायी मैग्नेट बनाने के लिए किया जाता है ।

अवधारणा:

• चुंबक: इसे एक ऐसी सामग्री के रूप में परिभाषित किया गया है जो अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन कर सकती है। चुंबक दो प्रकार के होते हैं,
  • स्थायी चुंबक
  • अस्थायी चुंबक

स्थाई चुम्बक: ये चुम्बक एक बार चुम्बकित होने के बाद अपना चुंबकीय गुणधर्म नहीं खोते हैं। उदाहरण के लिए अलनीको, समैरियम कोबाल्ट, फेराइट।

अस्थाई चुम्बक: ये चुम्बक स्थायी चुम्बक की तरह ही कार्य करते हैं जब वे एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में होते हैं। यह नरम लोहे से बने होते है। उदाहरण के लिए विद्युत चुम्बक ।

अल्निको:

• मिश्र धातु जो स्थायी चुम्बक हैं जो मुख्य रूप से एल्यूमीनियम, निकल और कोबाल्ट के संयोजन से बने होते हैं, लेकिन इसमें तांबा, लोहा और टाइटेनियम भी शामिल हो सकते हैं।
• इसे बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में आसानी से चुंबकित किया जा सकता है।
• इसकी उच्च निग्राहिता और कम धारणशीलता के कारण, यह अपना चुंबकीय गुणधर्म नहीं खोएगा।
• इसमें उत्कृष्ट तापमान स्थिरता है।

व्याख्या:

• एल्यूमीनियम एक बहुत कमजोर चुंबक की तरह व्यवहार करता है। स्थायी चुम्बकके संपर्क में आने पर, अनुचुंबकीय पदार्थ कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं।
• नरम लोहा स्थायी रूप से चुंबकत्व को बनाए नहीं रखता है, इसलिए नरम लोहे की कोर का उपयोग विद्युत चुंबक में किया जाता है।
• तांबा स्वयं चुंबकीय नहीं है। हम इसे बहुत बड़े चुंबकीय क्षेत्रों के बिना नहीं देख सकते।
• उपरोक्त चर्चा से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि स्थायी चुंबक बनाने के लिए अलनीको सबसे अच्छी सामग्री है।

अवधारणा:

प्रतिचुंबकीय पदार्थ:

• प्रतिचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं, जो चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत दिशा में दुर्बल चुंबकन विकसित करते हैं।
  • इस प्रकार के पदार्थों को चुंबक द्वारा दुर्बल रूप से प्रतिकर्षित कर दिया जाता है और चुंबकीय क्षेत्र के प्रबल से दुर्बल हिस्सों में स्थानांतरित कर जाता है। 
  • चुंबकीय प्रवृत्ति न्यून और ऋणात्मक अर्थात -1 ≤ χ ≤ 0 होती है। 
  • उदाहरण: बिस्मथ, तांबा, सीसा, जस्ता आदि।

अनुचुंबकीय पदार्थ:

• अनुचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं, जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में दुर्बल चुंबकन का निर्माण करते हैं।
  • ऐसे पदार्थ चुंबक द्वारा आकर्षित होते हैं और चुंबकीय क्षेत्र के दुर्बल से प्रबल भागों में स्थानांतरित होते हैं।
  • चुंबकीय प्रवृत्ति न्यून और धनात्मक अर्थात χ > 0 होती है।
  • उदाहरण: मैंगनीज, ऐलुमिनियम, क्रोमियम, प्लैटिनम आदि।

लौहचुंबकीय पदार्थ:

• लौहचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं, जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में प्रबल चुंबकन विकसित करते हैं।
  • ये एक चुंबक द्वारा प्रबलता से आकर्षित होते हैं और चुंबकीय क्षेत्र के दुर्बल से प्रबल हिस्से मे स्थानांतरित होते हैं।
  • चुंबकीय ग्राहकत्व बहुत अधिक और धनात्मक अर्थात χ > 1000 होती है। ​
  • उदाहरण: लोहा, कोबाल्ट, निकैल, गिडोलिनियम और ऐलनिको जैसी मिश्र धातु।

​​व्याख्या:

• उपरोक्त विकल्पों से, केवल लकड़ी में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन चक्रण नहीं होते हैं, जो एक चुंबक के साथ पंक्तिबद्ध हो सकते हैं और इसलिए यह एक अचुंबकीय  पदार्थ है।

धारणा:

• चुंबकीय पारगम्यता: चुंबकीय तीव्रता (H) के लिए चुंबकीय प्रेरण (B) के अनुपात को चुंबकीय पारगम्यता के रूप में परिभाषित किया गया है।
  • चुंबकीय पारगम्यता को आमतौर पर ग्रीक अक्षर μ (इटैलिसाइज्ड) द्वारा परिभाषित किया जाता है।
  • यह एक लागू चुंबकीय क्षेत्र की प्रतिक्रिया में एक सामग्री द्वारा उत्पादित चुंबककरण की डिग्री है।

चुंबकीय पारगम्यता का सूत्र निम्न द्वारा दिया जाता है:

μ = B/H

• चुंबकीय प्रतिष्टम्भता: चुम्बक की पारस्परिक पारगम्यता को चुंबकीय प्रतिष्टम्भता कहते हैं। 
• चुंबकीकरण की तीव्रता: प्रति इकाई आयतन में बने चुंबकीय द्विध्रुवीय के आघूर्ण को चुंबकीकरण की तीव्रता कहते हैं जब एक चुंबकीय सामग्री चुंबकीकरण क्षेत्र से गुजरती है।
• चुंबकीय संवेदनशीलता: चुंबकीकरण और चुंबकीय तीव्रता के अनुपात को चुंबकीय संवेदनशीलता के रूप में परिभाषित किया गया है।

व्याख्या:

• चुंबकीय तीव्रता के लिए चुंबकीय प्रेरण के अनुपात को चुंबकीय पारगम्यता के रूप में परिभाषित किया गया है। तो विकल्प 4 सही है।

अवधारणा:

• चुंबकीय सुग्राह्यता(χ_m): यह पदार्थ का गुणधर्म  है जो दिखाता है कि किसी पदार्थ को कितनी आसानी से चुंबकीय किया जा सकता है।
• इसे पदार्थ पर लागू, पदार्थ में चुंबकीयकरण (M) की तीव्रता और चुंबकीय तीव्रता (H) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, अर्थात  \(\chi = \frac{M}{H}\)
• यह बिना इकाइयों और आयामों के साथ एक अदिश राशि है।
• चुंबकीय पारगम्यता (μ): यह डिग्री या सीमा है जिस तक बल की चुंबकीय रेखाएं एक पदार्थ में प्रवेश कर सकती हैं ।

व्याख्या:

पारगम्यता और सुग्राह्यता के बीच संबंध: एक सामग्री में कुल चुंबकीय प्रवाह घनत्व B, सामग्री Bm के चुंबकीयकरण के कारण चुंबकीय बल और चुंबकीय प्रवाह घनत्व द्वारा उत्पादित निर्वात Bo में चुंबकीय प्रवाह घनत्व का योग है।

अर्थात ,B = Bo + B_m

उपरोक्त समीकरण का उपयोग करके हम सामग्री की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता प्राप्त कर सकते हैं।

⇒ μr = 1 + χ

इसलिए, विकल्प 3 सही है।

अतिरिक्त बिंदु:

उपरोक्त व्युत्पत्ति को इस रूप में व्यक्त किया जा सकता है-

 B = Bo + Bm ⇒ B = μ₀H + μ₀M = μ₀H (1 + χ) 

μ_r = 1 + χ   (∵ μ_r = B/H ) 

अवधारणा:

चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ: वे काल्पनिक रेखाएँ जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को प्रदर्शित करती हैं, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ कहलाती हैं।

चुंबकीय बल रेखाओं की विशेषताएं इस प्रकार हैं:

1. ये संवृत वक्र होती हैं। चुंबक के बाहर, वे उत्तर से दक्षिण ध्रुव तक हैं, जबकि चुंबक के अंदर, यह अन्य मार्ग है।
2.  यदि किसी स्थान पर चुंबकीय बल की रेखाएं अधिक है, तो वहाँ चुंबकीय क्षेत्र मजबूत होता है।
3. यदि चुंबकीय बल की रेखाएं समानांतर और समान दूरी पर हैं, तो संबंधित चुंबकीय क्षेत्र प्रकृति में समान होगा।
4. चुंबकीय बल की दो चुंबकीय रेखाएं कभी भी एक दूसरे को प्रतिच्छेद नहीं करेंगी।
5. क्षेत्र रेखाओं पर किसी भी बिंदु पर स्पर्शरेखा उस बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र सदिश की दिशा प्रदान करती है।
6.  चुंबकीय एकध्रुवीय मौजूद नहीं हैं।

चुंबकीय सुग्राह्यता: किसी चुंबकीय क्षेत्र में किसी चुंबकीय सामग्री को कितनी मात्रा में चुंबकित किया जाएगा इसका मापन सुग्राह्यता कहलाती है। इसे χ द्वारा निरूपित किया जाता है।

लोहचुंबकीय पदार्थ: वह पदार्थ जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में किसी चुंबकीय क्षेत्र में मजबूत चुंबकत्व प्रदर्शित करता है, लोहचुंबकीय पदार्थ कहलाता है।

लोहचुंबकीय  पदार्थ के लिए χ ≫ 1

चुंबकशीलता(μ₀): किसी भी सामग्री की क्षमता का मापन जो बल की चुंबकीय रेखाओं को निर्मित करने की अनुमति देता है, चुंबकशीलता है।

यह एक अदिश राशि है।

व्याख्या:

1. चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं संवृत पाश का निर्माण करती हैं। अतः कथन 1 गलत है।
2. चुंबकीय एकध्रुवीय मौजूद नहीं हैं। अतः कथन 2 सही है।
3. लोहचुंबकीय सामग्रियों में अधिक चुंबकीय सुग्राह्यता होती है (χ ≫ 1) अतः कथन 3 सही है।
4. निर्वात चुंबकशीलता नियतांक एक अदिश राशि है अतः कथन 4 सही है।

संकल्पना -

• किसी दिए गए चुंबकीय क्षेत्र में एक चुंबकीय पदार्थ कितना चुंबकित होगा, इसका मापन चुंबकीय संवेदनशीलता कहलाता है।
• इसे χ द्वारा दर्शाया गया है।
• चुंबकीय संवेदनशीलता चुंबकीयकरण और लागू चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता का अनुपात होता है।
• चुंबकीय संवेदनशीलता (χ) = चुंबकीयकरण/चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता 
• वह पदार्थ जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में किसी चुंबकीय क्षेत्र में मजबूत चुंबकत्व प्रदर्शित करता है, लौहचौम्बिक पदार्थ कहलाता है।
• वह चुंबकीय पदार्थ जो किसी चुंबक द्वारा कमजोरी से आकर्षित होते हैं, उन्हें अनुचुंबकीय पदार्थ कहा जाता है।
• वह चुंबकीय पदार्थ जिसका विकर्षण एक चुंबक द्वारा किया जाता है, विषम चुंबकीय पदार्थ कहलाता है।

वर्णन -

• चूँकि लौहचौम्बिक पदार्थ एक चुंबकीय क्षेत्र में मजबूत चुंबकत्व प्रदर्शित करता है इसलिए लौहचौम्बिक की संवेदनशीलता 1 से बहुत अधिक होती है।
• इसलिए विकल्प 1 सभी के बीच सही है

अतिरिक्त बिंदु:

ये विभिन्न सामग्रियों की संवेदनशीलता हैं

लौहचौम्बिक पदार्थ के लिए χ ≫ 1

अनुचुंबकीय पदार्थ के लिए χ > 0 

विषम चुंबकीय पदार्थ के लिए χ < 0 

अवधारणा:

• किसी चुंबकीय क्षेत्र में किसी चुंबकीय पदार्थ का चुंबकीयकरण कितना होगा इसकी माप को संवेदनशीलता कहा जाता है। इसे χ द्वारा निरूपित किया जाता है।
• चुंबकीय संवेदनशीलता चुम्बकीयकरण और अनुप्रयुक्त चुम्बकीकरणीय क्षेत्र तीव्रता का अनुपात है।

\(Magnetic\;Susceptibility\;\left( \chi \right) = \frac{{Magnetization\;\left( M \right)}}{{magnetizing\;field\;intensity\;\left( H \right)}}\)

व्याख्या:

1. ध्रुव का सामर्थ्य और प्रभावी लंबाई के गुणनफल को एक चुंबकीय आघूर्ण कहा जाता है।
2. मुक्त स्थान की पारगम्यता के लिए एक माध्यम की पारगम्यता के अनुपात को सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता कहा जाता है।
3. लंबवत रूप से सतह क्षेत्र से गुजरने वाले कुल चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय अभिवाह कहा जाता है।
4. M/H चुंबकीय संवेदनशीलता के बराबर है । तो विकल्प 4 सही है।

अवधारणा:

चुंबकीकरण की तीव्रता:

• जब चुंबकीय सामग्री को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो यह चुंबकीय हो जाता है।
• चुंबकीय क्षेत्र में रखे जाने पर सामग्री के प्रति इकाई आयतन में विकसित चुंबकीय आघूर्ण को चुंबकीयकरण की तीव्रता या केवल  चुंबकीयकरण कहा जाता है। इस प्रकार-

\(\vec M = \frac{{\vec m}}{V}\)
अथवा
BM = μonIM = μoM

व्याख्या:

• चुंबकीय सुग्राह्यता को पदार्थ पर लागू पदार्थ में चुंबकीय करण की तीव्रता (I) और चुंबकीय तीव्रता (H) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, अर्थात  अर्थात  \(\chi = \frac{I}{H}\).  इसलिए विकल्प 1 गलत है।
• एक चुंबकीय आघूर्ण या चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण (M) चुंबक की तीव्रता  का प्रतिनिधित्व करता है।  इसे ध्रुव या प्रभावी लंबाई की तीव्रता के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया गया है। इसलिए विकल्प 2 गलत है।
• ऊपर से यह स्पष्ट है कि  B/μo = M चुंबकीय तीव्रता है । इसलिए विकल्प 3 सही है।
• चुंबकीय प्रवाह (Φ) को चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए क्षेत्र के माध्यम से लम्बवत रूप से गुजरने वाले बल की चुंबकीय लाइनों की कुल संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है जो उस क्षेत्र से जुड़े चुंबकीय प्रवाह के बराबर है।

कठोर फेराइट में उच्च निग्राहिता होती है, इसलिए इसे विचुंबकित करना कठिन होता है। उनका उपयोग रेफ्रिजरेटर चुंबक, लाउडस्पीकर और छोटे विद्युत मोटर जैसे अनुप्रयोगों के लिए हल्के वजन वाले स्थायी चुंबकों को बनाने के लिए किया जाता है। 

नरम फेराइट में निम्न निग्राहिता होती है, इसलिए वे आसानी से उनके चुंबकीयकरण को परिवर्तित करते हैं और ये चुम्बकीय क्षेत्र के चालक के रूप में कार्य करते हैं। उनका प्रयोग दक्ष चुम्बकीय कोर बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक उद्योगों में किया जाता है, जिसे उच्च-आवृत्ति वाले प्रेरक, ट्रांसफार्मर और एंटीना और विभिन्न माइक्रोवेव घटकों में फेराइट कोर कहा जाता है।