विद्युत चुंबकत्व

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इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म   भौतिकी  की एक शाखा है जिसमें  विद्युत चुम्बकीय बल  का अध्ययन शामिल है, एक प्रकार का   भौतिक संपर्क  जो    विद्युत आवेशित  कणों के बीच होता है। विद्युत चुम्बकीय बल   विद्युत क्षेत्र  एस और   चुंबकीय क्षेत्र  एस से बना   विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र  एस द्वारा किया जाता है, और यह   विद्युत चुम्बकीय विकिरण  जैसे   प्रकाश  के लिए जिम्मेदार है। यह   प्रकृति  में चार   मौलिक बातचीत  एस (आमतौर पर बल कहा जाता है) में से एक है, साथ में   मजबूत बातचीत,   कमजोर बातचीत , और   गुरुत्वाकर्षण  उच्च ऊर्जा पर, कमजोर बल और विद्युत चुम्बकीय बल एक    इलेक्ट्रोवीक बल  के रूप में एकीकृत होते हैं।

विद्युतचुंबकीय घटना को विद्युत चुम्बकीय बल के संदर्भ में परिभाषित किया जाता है, जिसे कभी-कभी  लोरेंत्ज़ बल  कहा जाता है, जिसमें   बिजली  और   चुंबकत्व  दोनों एक ही घटना के विभिन्न अभिव्यक्तियों के रूप में शामिल हैं। विद्युत चुम्बकीय बल दैनिक जीवन में आने वाली अधिकांश वस्तुओं के आंतरिक गुणों को निर्धारित करने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है।   परमाणु नाभिक  और उनके कक्षीय   इलेक्ट्रॉन  s के बीच विद्युत चुम्बकीय आकर्षण   परमाणु  s को एक साथ रखता है। परमाणुओं के बीच   रासायनिक बंधन  एस के लिए विद्युत चुम्बकीय बल जिम्मेदार हैं जो   अणु  एस और   इंटरमॉलिक्युलर बल  एस बनाते हैं। विद्युत चुम्बकीय बल सभी रासायनिक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करता है, जो पड़ोसी परमाणुओं के    इलेक्ट्रॉनों  के बीच बातचीत से उत्पन्न होती हैं। विद्युत चुंबकत्व आधुनिक तकनीक में बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत    इलेक्ट्रिक पावर इंजीनियरिंग  और   इलेक्ट्रॉनिक्स  सहित डिजिटल तकनीक का आधार है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र ]] के कई  गणितीय विवरण हैं। सबसे प्रमुख रूप से,  [[ मैक्सवेल के समीकरण  वर्णन करते हैं कि कैसे विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे द्वारा और आवेशों और धाराओं द्वारा उत्पन्न और परिवर्तित होते हैं।

विद्युत चुंबकत्व के सैद्धांतिक निहितार्थ, विशेष रूप से प्रसार के माध्यम के गुणों के आधार पर प्रकाश की गति की स्थापना (  पारगम्यता  और   पारगम्यता ), ने   द्वारा  [[ विशेष सापेक्षता  का विकास किया अल्बर्ट आइंस्टीन 1905 में ]]।

सिद्धांत का इतिहास
thumb|upright| [[ हैंस क्रिस्टियन प्रथम ]]

मूल रूप से, बिजली और चुंबकत्व को दो अलग-अलग ताकतों के रूप में माना जाता था।  जेम्स क्लर्क मैक्सवेल  के 1873   ए ट्रीटीज ऑन इलेक्ट्रिसिटी एंड मैग्नेटिज्म  के प्रकाशन के साथ यह दृश्य बदल गया। जिसमें धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों की परस्पर क्रिया को एक बल द्वारा मध्यस्थता करते हुए दिखाया गया था। इन अंतःक्रियाओं के परिणामस्वरूप चार मुख्य प्रभाव होते हैं, जो सभी प्रयोगों द्वारा स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किए गए हैं:
 * 1) विद्युत शुल्क 'attract या 'repel एक दूसरे को बल के साथ    उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती : विपरीत आवेश आकर्षित करते हैं, जैसे कि वे पीछे हटते हैं।
 * 2) चुंबकीय ध्रुव (या अलग-अलग बिंदुओं पर ध्रुवीकरण की स्थिति) एक दूसरे को सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज के समान आकर्षित या पीछे हटाते हैं और हमेशा जोड़े के रूप में मौजूद होते हैं: प्रत्येक उत्तरी ध्रुव एक दक्षिणी ध्रुव से जुड़ा होता है।
 * 3) एक तार के अंदर एक विद्युत प्रवाह तार के बाहर एक समान परिधीय चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। इसकी दिशा (दक्षिणावर्त या वामावर्त) तार में धारा की दिशा पर निर्भर करती है।
 * 4) तार के लूप में करंट तब प्रेरित होता है जब उसे चुंबकीय क्षेत्र की ओर या उससे दूर ले जाया जाता है, या चुंबक को उसकी ओर या उससे दूर ले जाया जाता है; धारा की दिशा गति पर निर्भर करती है।

अप्रैल 1820 में,  हैंस क्रिश्चियन फर्स्ट  ने देखा कि एक तार में विद्युत प्रवाह के कारण पास की कम्पास सुई हिल गई। खोज के समय, फर्स्ट ने घटना के किसी भी संतोषजनक स्पष्टीकरण का सुझाव नहीं दिया, न ही उन्होंने गणितीय ढांचे में घटना का प्रतिनिधित्व करने का प्रयास किया। हालांकि, तीन महीने बाद उन्होंने और गहन जांच शुरू की  इसके तुरंत बाद उन्होंने अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए, यह साबित करते हुए कि एक विद्युत प्रवाह एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है क्योंकि यह एक तार से बहता है।    चुंबकीय प्रेरण  (  ओर्स्टेड ) की   सीजीएस  इकाई का नाम विद्युत चुंबकत्व के क्षेत्र में उनके योगदान के सम्मान में रखा गया है।

उनके निष्कर्षों के परिणामस्वरूप  इलेक्ट्रोडायनामिक्स  में पूरे वैज्ञानिक समुदाय में गहन शोध हुआ। उन्होंने फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी   आंद्रे-मैरी एम्पीयर  के एक एकल गणितीय रूप के विकास को प्रभावित किया, जो वर्तमान-वाहक कंडक्टरों के बीच चुंबकीय बलों का प्रतिनिधित्व करता है। ओर्स्टेड की खोज ने ऊर्जा की एकीकृत अवधारणा की दिशा में एक बड़े कदम का भी प्रतिनिधित्व किया।

यह एकीकरण, जिसे  माइकल फैराडे  द्वारा देखा गया था,   जेम्स क्लर्क मैक्सवेल  द्वारा विस्तारित किया गया था, और   ओलिवर हीविसाइड  और   हेनरिक हर्ट्ज़  द्वारा आंशिक रूप से सुधार किया गया था, 1 9वीं शताब्दी   गणितीय भौतिकी  की प्रमुख उपलब्धियों में से एक है। इसके दूरगामी परिणाम हुए हैं, जिनमें से एक   प्रकाश  की प्रकृति की समझ थी। उस समय के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत द्वारा प्रस्तावित के विपरीत, प्रकाश और अन्य    विद्युत चुम्बकीय तरंगें  को वर्तमान में    परिमाणित, स्व-प्रसार    ऑसिलेटरी  विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की गड़बड़ी के रूप में देखा जाता है जिसे   कहा जाता है। फोटॉन  एस। विभिन्न    आवृत्तियों  दोलन   विद्युत चुम्बकीय विकिरण  के विभिन्न रूपों को जन्म देते हैं, सबसे कम आवृत्तियों पर   रेडियो तरंग  एस से, मध्यवर्ती आवृत्तियों पर दृश्य प्रकाश तक, उच्चतम आवृत्तियों पर   गामा किरण  एस तक।

rsted बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंधों की जांच करने वाला एकमात्र व्यक्ति नहीं था। 1802 में,  जियान डोमेनिको रोमाग्नोसी, एक इतालवी कानूनी विद्वान, ने वोल्टाइक ढेर का उपयोग करके एक चुंबकीय सुई को विक्षेपित किया। प्रयोग का वास्तविक सेटअप पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है, इसलिए सुई में करंट प्रवाहित हुआ या नहीं। खोज का एक लेख 1802 में एक इतालवी अखबार में प्रकाशित हुआ था, लेकिन समकालीन वैज्ञानिक समुदाय द्वारा इसे काफी हद तक अनदेखा कर दिया गया था, क्योंकि रोमाग्नोसी इस समुदाय से संबंधित नहीं थे।

एक पहले (1735), और अक्सर उपेक्षित, बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंध को डॉ. कुकसन द्वारा सूचित किया गया था खाते में कहा गया है:"यॉर्कशायर के वेकफील्ड में एक व्यापारी, एक बड़े बॉक्स में बड़ी संख्या में चाकू और कांटे रख रहा था ... और बॉक्स को एक बड़े कमरे के कोने में रखने के बाद, अचानक एक तूफान आया गड़गड़ाहट, बिजली, और सी। ... मालिक ने एक काउंटर पर बॉक्स खाली कर दिया जहां कुछ नाखून रखे हुए थे, जिन लोगों ने चाकू उठाए, जो नाखूनों पर रखे थे, उन्होंने देखा कि चाकू ने नाखूनों को उठाया। इस पर पूरी संख्या की कोशिश की गई, और ऐसा ही पाया गया, और वह, इस हद तक कि बड़ी कीलें, सुइयां, और अन्य लोहे की काफी वजन की चीजें उठा सकें ..." ई. टी. व्हिटेकर 1910 में सुझाव दिया गया कि यह विशेष घटना बिजली को चुम्बकित करने वाली स्टील की शक्ति का श्रेय देने के लिए जिम्मेदार थी; और निःसंदेह इसी के कारण 1751 में फ्रेंकलिन ने लेडेन जार के निर्वहन के माध्यम से एक सिलाई-सुई को चुम्बकित करने का प्रयास किया।

मौलिक बल
विद्युत चुम्बकीय बल चार ज्ञात  मौलिक बल  s में से एक है। अन्य मूलभूत शक्तियाँ हैं: अन्य सभी बल (जैसे,  घर्षण, संपर्क बल) इन चार   मौलिक बलों  से प्राप्त हुए हैं और उन्हें    गैर-मौलिक बल  के रूप में जाना जाता है।
 * मजबूत परमाणु बल, जो  क्वार्क  एस को   न्यूक्लियॉन  एस बनाने के लिए बांधता है, और    नाभिक  बनाने के लिए न्यूक्लियंस को बांधता है।
 * कमजोर परमाणु बल, जो  मानक मॉडल  में सभी ज्ञात कणों को बांधता है, और   रेडियोधर्मी क्षय  के कुछ रूपों का कारण बनता है। (  कण भौतिकी  में,   इलेक्ट्रोवीक इंटरेक्शन  प्रकृति के चार ज्ञात मौलिक अंतःक्रियाओं में से दो का एकीकृत विवरण है: विद्युत चुंबकत्व और कमजोर अंतःक्रिया);
 * गुरुत्वाकर्षण बल ।

गुरुत्वाकर्षण के अपवाद के साथ, विद्युत चुम्बकीय बल व्यावहारिक रूप से उन सभी घटनाओं के लिए जिम्मेदार है, जिनका सामना दैनिक जीवन में परमाणु पैमाने से ऊपर होता है। मोटे तौर पर,  परमाणु  एस के बीच बातचीत में शामिल सभी बलों को विद्युत आवेशित    परमाणु नाभिक  और   इलेक्ट्रॉन  एस परमाणुओं के बीच कार्य करने वाले विद्युत चुम्बकीय बल द्वारा समझाया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय बल यह भी बताते हैं कि ये कण अपनी गति से कैसे गति करते हैं। इसमें वे बल शामिल हैं जिन्हें हम सामान्य भौतिक वस्तुओं को धकेलने या खींचने में अनुभव करते हैं, जो   अंतर-आणविक बल  s के परिणामस्वरूप होता है जो हमारे शरीर और वस्तुओं में व्यक्तिगत   अणु  s के बीच कार्य करता है। विद्युत चुम्बकीय बल भी    रासायनिक घटना  के सभी रूपों में शामिल है।

अंतर-परमाणु और अंतर-आणविक बलों को समझने का एक आवश्यक हिस्सा इलेक्ट्रॉनों की गति की गति से उत्पन्न प्रभावी बल है, जैसे कि इलेक्ट्रॉन परस्पर क्रिया करने वाले परमाणुओं के बीच चलते हैं, वे उनके साथ गति करते हैं। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनों का संग्रह अधिक सीमित होता जाता है,  पाउली अपवर्जन सिद्धांत  के कारण उनका न्यूनतम संवेग आवश्यक रूप से बढ़ जाता है। घनत्व सहित आणविक पैमाने पर पदार्थ का व्यवहार विद्युत चुम्बकीय बल और स्वयं इलेक्ट्रॉनों द्वारा किए गए गति के आदान-प्रदान द्वारा उत्पन्न बल के बीच संतुलन द्वारा निर्धारित किया जाता है।

शास्त्रीय विद्युतगतिकी
1600,   विलियम गिल्बर्ट  ने अपने '  डी मैग्नेटे ' में प्रस्तावित किया कि बिजली और चुंबकत्व, जबकि दोनों वस्तुओं के आकर्षण और प्रतिकर्षण को पैदा करने में सक्षम थे, अलग-अलग प्रभाव थे। मेरिनर्स ने देखा था कि बिजली के झटके में कम्पास सुई को परेशान करने की क्षमता होती है। 1752 में   बेंजामिन फ्रैंकलिन  के प्रस्तावित प्रयोगों तक बिजली और बिजली के बीच संबंध की पुष्टि नहीं हुई थी। मानव निर्मित विद्युत प्रवाह और चुंबकत्व के बीच एक लिंक को खोजने और प्रकाशित करने वाले पहले लोगों में से एक    जियान रोमाग्नोसी  थे, जिन्होंने 1802 में देखा कि एक   वोल्टाइक पाइल  के आर-पार एक तार को जोड़ने से पास की   कम्पास  सुई विक्षेपित हो गई। हालांकि, इसका प्रभाव 1820 तक व्यापक रूप से ज्ञात नहीं हुआ, जब पहली बार इसी तरह का प्रयोग किया गया था ओर्स्टेड के काम ने एम्पीयर को विद्युत चुंबकत्व के एक सिद्धांत का निर्माण करने के लिए प्रभावित किया जिसने विषय को गणितीय आधार पर स्थापित किया।

विद्युत चुंबकत्व का एक सिद्धांत, जिसे  शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व  के रूप में जाना जाता है, 1820 और 1873 के बीच की अवधि के दौरान विभिन्न भौतिकविदों द्वारा विकसित किया गया था, जब यह    ग्रंथ  के   जेम्स क्लर्क मैक्सवेल  के प्रकाशन में परिणित हुआ, जो पिछले विकास को एक सिद्धांत में एकीकृत किया और प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय प्रकृति की खोज की शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व में, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के व्यवहार को   मैक्सवेल के समीकरण  के रूप में जाना जाने वाले समीकरणों के एक सेट द्वारा वर्णित किया गया है, और विद्युत चुम्बकीय बल    लोरेंत्ज़ बल कानून  द्वारा दिया गया है।

शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व की विशेषताओं में से एक यह है कि  शास्त्रीय यांत्रिकी  के साथ सामंजस्य स्थापित करना मुश्किल है, लेकिन यह विशेष सापेक्षता के साथ संगत है। मैक्सवेल के समीकरणों के अनुसार, निर्वात में प्रकाश की   गति  एक सार्वभौमिक स्थिरांक है जो केवल    विद्युत पारगम्यता  और   मुक्त स्थान  की   चुंबकीय पारगम्यता  पर निर्भर है। यह   गैलीलियन इनवेरिएंस  का उल्लंघन करता है, जो शास्त्रीय यांत्रिकी की एक लंबे समय से चली आ रही आधारशिला है। दो सिद्धांतों (विद्युत चुंबकत्व और शास्त्रीय यांत्रिकी) को समेटने का एक तरीका यह है कि   चमकदार एथर  के अस्तित्व को मान लिया जाए जिसके माध्यम से प्रकाश फैलता है। हालांकि, बाद के प्रायोगिक प्रयास ईथर की उपस्थिति का पता लगाने में विफल रहे।   हेंड्रिक लोरेंत्ज़  और   हेनरी पोंकारे  के महत्वपूर्ण योगदान के बाद, 1905 में,   अल्बर्ट आइंस्टीन  ने विशेष सापेक्षता की शुरुआत के साथ समस्या को हल किया, जिसने शास्त्रीय कीनेमेटीक्स को शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व के साथ संगत किनेमेटिक्स के एक नए सिद्धांत के साथ बदल दिया। (अधिक जानकारी के लिए   विशेष सापेक्षता का इतिहास  देखें।)

इसके अलावा, सापेक्षता सिद्धांत का तात्पर्य है कि संदर्भ के गतिशील फ्रेम में, एक चुंबकीय क्षेत्र एक गैर-शून्य विद्युत घटक के साथ एक क्षेत्र में बदल जाता है और इसके विपरीत, एक गतिमान विद्युत क्षेत्र एक गैर-शून्य चुंबकीय घटक में बदल जाता है, इस प्रकार यह दृढ़ता से दर्शाता है कि घटना के दो पहलू हैं। एक ही सिक्का। इसलिए विद्युत चुंबकत्व शब्द। (अधिक जानकारी के लिए,  शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व और विशेष सापेक्षता  और   शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व  का सहसंयोजक सूत्रीकरण देखें।)

अरैखिक परिघटनाओं का विस्तार
मैक्सवेल समीकरण रैखिक हैं, जिसमें स्रोतों (आवेशों और धाराओं) में परिवर्तन के परिणामस्वरूप क्षेत्रों में आनुपातिक परिवर्तन होता है।   नॉनलाइनियर डायनेमिक्स  तब हो सकता है जब इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड्स जोड़े जो नॉनलाइनियर डायनेमिक कानूनों का पालन करते हैं। इसका अध्ययन किया जाता है, उदाहरण के लिए,   मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स  के विषय में, जो मैक्सवेल सिद्धांत को   नेवियर-स्टोक्स समीकरण  के साथ जोड़ता है।

मात्रा और इकाइयाँ
'''विद्युत चुम्बकीय इकाइयाँ मुख्य रूप से विद्युत धाराओं के चुंबकीय गुणों पर आधारित विद्युत इकाइयों की एक प्रणाली का हिस्सा हैं, मौलिक SI इकाई एम्पीयर है। इकाइयां हैं:


 * एम्पीयर (विद्युत धारा)
 * कूलम्ब (विद्युत आवेश)
 * फैराड (समाई)
 * हेनरी (अधिष्ठापन)
 * ओम (प्रतिरोध)
 * सीमेंस (चालन)
 * टेस्ला (चुंबकीय प्रवाह घनत्व)
 * वोल्ट (विद्युत क्षमता)
 * वाट (शक्ति)
 * वेबर (चुंबकीय प्रवाह)

विद्युत चुम्बकीय   सीजीएस  प्रणाली में, विद्युत प्रवाह   एम्पीयर के नियम  के माध्यम से परिभाषित एक मौलिक मात्रा है और    पारगम्यता  को एक आयाम रहित मात्रा (सापेक्ष पारगम्यता) के रूप में लेता है जिसका मूल्य एक में है निर्वात    एकता  है। नतीजतन, प्रकाश की गति का वर्ग इस प्रणाली में कुछ समीकरणों में परस्पर संबंधित मात्राओं में स्पष्ट रूप से प्रकट होता है।

विद्युत चुम्बकत्व के भौतिक नियमों के सूत्र (जैसे  मैक्सवेल के समीकरण  ) को इस बात के आधार पर समायोजित करने की आवश्यकता है कि कौन सी इकाइयों की प्रणाली का उपयोग किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एसआई और सीजीएस में विद्युत चुम्बकीय इकाइयों के बीच   एक-से-एक पत्राचार  नहीं है, जैसा कि यांत्रिक इकाइयों के मामले में है। इसके अलावा, सीजीएस के भीतर, विद्युत चुम्बकीय इकाइयों के कई प्रशंसनीय विकल्प हैं, जो विभिन्न इकाई उप-प्रणालियों के लिए अग्रणी हैं, जिनमें    गाऊसी, ईएसयू, ईएमयू, और   हेविसाइड-लोरेंत्ज़  शामिल हैं। इन विकल्पों में, गाऊसी इकाइयाँ आज सबसे आम हैं, और वास्तव में वाक्यांश CGS इकाइयाँ अक्सर विशेष रूप से    CGS-गॉसियन इकाइयों  को संदर्भित करने के लिए उपयोग की जाती हैं।