चुंबकीय परिपथ: Difference between revisions
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* कुछ प्रकार के [[ चुंबकीय कारतूस | चुंबकीय कार्ट्रिज]] चर अनिच्छा परिपथ के रूप में होती है। | * कुछ प्रकार के [[ चुंबकीय कारतूस | चुंबकीय कार्ट्रिज]] चर अनिच्छा परिपथ के रूप में होती है। | ||
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जिस तरह से [[ वैद्युतवाहक बल | वैद्युतवाहक बल]] (ईएमएफ) विद्युत परिपथों में विद्युत आवेश की धारा को चलाता है, उसी प्रकार चुंबकत्व बल (एमएमएफ)) चुंबकीय परिपथों के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को 'संचालित' करता है। चूंकि चुंबकवाहक बल एक नाम है क्योंकि यह कोई बल नहीं है और न ही कोई गतिमान है। इसे केवल एमएमएफ कहना उचित होगा। विद्युत वाहक बल की परिभाषा के अनुरूप, चुंबकवाहक बल <math>\mathcal{F}</math> एक बंद लूप के आसपास परिभाषित किया गया जाता है | |||
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एमएमएफ उस क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है जो लूप को पूरा करके | एमएमएफ उस क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है जो लूप को पूरा करके काल्पनिक [[ चुंबकीय मोनोपोल ]] प्राप्त करता है। चुंबकीय प्रवाह जो संचालित होता है चुंबकीय आवेश की धारा नहीं है यह केवल एमएमएफ के साथ वही संबंध होता है जो विद्युत धारा का ईएमएफ से है। आगे के वर्णन के लिए नीचे अनिच्छा की सूक्ष्म उत्पत्ति देखें। | ||
चुंबकवाहक बल की इकाई [[ एम्पेयर ]]-टर्न प्रतिवेबर होती है, जो [[ खालीपन |निर्वात]] में [[ विद्युत प्रवाह | विद्युत]] [[प्रवाहकीय]] सामग्री के सिंगल टर्न लूप में बहने वाले एम्पीयर के स्थिर प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह द्वारा दर्शाया जाता है। 1930 में आईईसी द्वारा स्थापित गिल्बर्ट (जीबी),<ref>{{Cite web|url=http://www.iec.ch/about/history/overview/|title=International Electrotechnical Commission}}</ref> चुंबकवाहक बल की [[ सीजीएस ]] इकाई है और एम्पीयर-टर्न की तुलना में थोड़ी छोटी इकाई है।[[ विलियम गिल्बर्ट (खगोलविद) ]] (1544-1603) अंग्रेजी चिकित्सक और प्राकृतिक दार्शनिक के नाम पर पर इस यूनिट का नाम रखा गया है। | |||
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चुंबकवाहक बल की गणना एम्पीयर के नियम का उपयोग करके जल्दी से की जा सकती है। उदाहरण के लिए, चुंबकवाहक बल <math>\mathcal{F}</math> एक लंबी कुंडल के रूप में होती है। | |||
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जहाँ N | जहाँ N फेरों की संख्या है और कुण्डली में धारा है। प्रयोग में इस समीकरण का उपयोग [[प्रेरक]] के एमएमएफ के लिए किया जाता है जिसमें N प्रेरक कॉइल की वाइंडिंग संख्या के रूप में होती है। | ||
== चुंबकीय प्रवाह == | == चुंबकीय प्रवाह == | ||
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एक लागू | एक लागू एमएमएफ सिस्टम के चुंबकीय घटकों के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को 'संचालित' करता है। एक चुंबकीय घटक के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह चुंबकीय [[ क्षेत्र ]] # चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की संख्या के समानुपाती होता है जो उस घटक के क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र से गुजरती हैं। यह शुद्ध संख्या है, अर्थात एक दिशा में गुजरने वाली संख्या, दूसरी दिशा में गुजरने वाली संख्या घटाएं। चुंबकीय क्षेत्र सदिश 'B' की दिशा परिभाषा के अनुसार चुम्बक के भीतर चुम्बक के दक्षिण से उत्तरी ध्रुव की ओर होती है; मैदान के बाहर रेखाएँ उत्तर से दक्षिण की ओर जाती हैं। | ||
चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के लंबवत क्षेत्र के एक तत्व के माध्यम से प्रवाह चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र तत्व के उत्पाद द्वारा दिया जाता है। अधिक सामान्यतः , चुंबकीय प्रवाह Φ को चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र तत्व वेक्टर के स्केलर उत्पाद द्वारा परिभाषित किया जाता है। मात्रात्मक रूप से, सतह S के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को सतह के क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्र के [[ अभिन्न ]] अंग के रूप में परिभाषित किया गया है | चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के लंबवत क्षेत्र के एक तत्व के माध्यम से प्रवाह चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र तत्व के उत्पाद द्वारा दिया जाता है। अधिक सामान्यतः , चुंबकीय प्रवाह Φ को चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र तत्व वेक्टर के स्केलर उत्पाद द्वारा परिभाषित किया जाता है। मात्रात्मक रूप से, सतह S के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को सतह के क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्र के [[ अभिन्न ]] अंग के रूप में परिभाषित किया गया है | ||
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गहन और व्यापक गुण # व्यापक गुण, विद्युत प्रतिरोध के समान। | गहन और व्यापक गुण # व्यापक गुण, विद्युत प्रतिरोध के समान। | ||
कुल प्रतिरोध एक निष्क्रिय चुंबकीय परिपथ में | कुल प्रतिरोध एक निष्क्रिय चुंबकीय परिपथ में एमएमएफ के अनुपात और इस परिपथ में चुंबकीय प्रवाह के बराबर है। एक एसी क्षेत्र में, रिलक्टेंस साइन वेव एमएमएफ और चुंबकीय प्रवाह के लिए आयाम मानों का अनुपात है। (फासर ([[ साइन तरंग ]]ें) देखें) | ||
परिभाषा को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है: | परिभाषा को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है: | ||
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|[[Magnetomotive force]] ( | |[[Magnetomotive force]] (एमएमएफ ) || <math>\mathcal{F}= \int \mathbf{H}\cdot\mathrm{d}\mathbf{l}</math> || [[ampere-turn]] || || [[Electromotive force]] (ईएमएफ ) || <math>\mathcal{E}= \int \mathbf{E}\cdot\mathrm{d}\mathbf{l}</math> || [[volt]] | ||
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| [[Magnetic field]] || '''''H''''' || [[ampere]]/[[meter]] || || [[Electric field]] || '''''E''''' || [[volt]]/[[meter]] = [[Newton (unit)|newton]]/[[coulomb]] | | [[Magnetic field]] || '''''H''''' || [[ampere]]/[[meter]] || || [[Electric field]] || '''''E''''' || [[volt]]/[[meter]] = [[Newton (unit)|newton]]/[[coulomb]] | ||
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* प्रतिरोध R के समतुल्य अनिच्छा है <math>\mathcal{R}_\mathrm{m}</math> | * प्रतिरोध R के समतुल्य अनिच्छा है <math>\mathcal{R}_\mathrm{m}</math> | ||
* वर्तमान I के समतुल्य चुंबकीय प्रवाह Φ है | * वर्तमान I के समतुल्य चुंबकीय प्रवाह Φ है | ||
* वोल्टेज वी के बराबर | * वोल्टेज वी के बराबर चुंबकवाहक फोर्स एफ है | ||
शुद्ध स्रोत/प्रतिरोध परिपथ के लिए किरचॉफ के परिपथ कानूनों | किरचॉफ के वोल्टेज नियम ([[ केवीएल ]]) के चुंबकीय समकक्ष के आवेदन से प्रत्येक शाखा में प्रवाह के लिए चुंबकीय परिपथ को हल किया जा सकता है। विशेष रूप से, जबकि केवीएल बताता है कि लूप पर लागू वोल्टेज उत्तेजना [[ लूप करंट ]] चारों ओर वोल्टेज ड्रॉप्स (प्रतिरोध समय वर्तमान) के योग के बराबर है, चुंबकीय एनालॉग बताता है कि | शुद्ध स्रोत/प्रतिरोध परिपथ के लिए किरचॉफ के परिपथ कानूनों | किरचॉफ के वोल्टेज नियम ([[ केवीएल ]]) के चुंबकीय समकक्ष के आवेदन से प्रत्येक शाखा में प्रवाह के लिए चुंबकीय परिपथ को हल किया जा सकता है। विशेष रूप से, जबकि केवीएल बताता है कि लूप पर लागू वोल्टेज उत्तेजना [[ लूप करंट ]] चारों ओर वोल्टेज ड्रॉप्स (प्रतिरोध समय वर्तमान) के योग के बराबर है, चुंबकीय एनालॉग बताता है कि चुंबकवाहक बल (एम्पियर-टर्न उत्तेजना से प्राप्त) के बराबर है एमएमएफ का योग शेष लूप में गिरता है (प्रवाह और अनिच्छा का उत्पाद)। (यदि कई लूप हैं, तो प्रत्येक शाखा में करंट को एक मैट्रिक्स समीकरण के माध्यम से हल किया जा सकता है - लूप विश्लेषण में मेष परिपथ शाखा धाराओं के लिए एक मैट्रिक्स समाधान के रूप में प्राप्त किया जाता है - जिसके बाद भिन्न -भिन्न शाखा धाराओं को जोड़कर और / या घटाकर प्राप्त किया जाता है। घटक लूप धाराएं, जैसा कि अपनाए गए साइन कन्वेंशन और लूप ओरिएंटेशन द्वारा इंगित किया गया है।) एम्पीयर के नियम के अनुसार, उत्तेजना करंट का उत्पाद है और पूरे किए गए लूप की संख्या है और इसे एम्पीयर-टर्न में मापा जाता है। अधिक सामान्यतः कहा गया है: | ||
<math display="block">F = NI = \oint \mathbf{H} \cdot d\mathbf{l}.</math> | <math display="block">F = NI = \oint \mathbf{H} \cdot d\mathbf{l}.</math> | ||
स्टोक्स के प्रमेय द्वारा, का बंद [[ रेखा अभिन्न ]] {{math|''H''·d''l''}} एक समोच्च के चारों ओर कर्ल के खुले सतह के अभिन्न अंग के बराबर है {{math|'''H'''·''d'''''A'''}} बंद समोच्च से घिरी सतह के पार। चूंकि, मैक्सवेल के समीकरणों से, {{math|1=curl '''H''' = '''J'''}}, बंद लाइन का अभिन्न अंग {{math|'''H'''·''d'''''l'''}} सतह से गुजरने वाली कुल धारा का मूल्यांकन करता है। यह उत्तेजना के बराबर है, {{math|''NI''}}, जो सतह से गुजरने वाली धारा को भी मापता है, जिससे यह सत्यापित होता है कि एक बंद प्रणाली में सतह के माध्यम से शुद्ध वर्तमान प्रवाह शून्य एम्पीयर-टर्न है जो ऊर्जा का संरक्षण करता है। | स्टोक्स के प्रमेय द्वारा, का बंद [[ रेखा अभिन्न ]] {{math|''H''·d''l''}} एक समोच्च के चारों ओर कर्ल के खुले सतह के अभिन्न अंग के बराबर है {{math|'''H'''·''d'''''A'''}} बंद समोच्च से घिरी सतह के पार। चूंकि, मैक्सवेल के समीकरणों से, {{math|1=curl '''H''' = '''J'''}}, बंद लाइन का अभिन्न अंग {{math|'''H'''·''d'''''l'''}} सतह से गुजरने वाली कुल धारा का मूल्यांकन करता है। यह उत्तेजना के बराबर है, {{math|''NI''}}, जो सतह से गुजरने वाली धारा को भी मापता है, जिससे यह सत्यापित होता है कि एक बंद प्रणाली में सतह के माध्यम से शुद्ध वर्तमान प्रवाह शून्य एम्पीयर-टर्न है जो ऊर्जा का संरक्षण करता है। | ||
Revision as of 22:50, 18 January 2023
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| Magnetic circuits |
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चुंबकीय परिपथ, चुंबकीय प्रवाह वाले एक या अधिक बंद लूप मार्गों से बना होता है। प्रवाह सामान्यतः स्थायी चुम्बकों या विद्युत चुम्बकों द्वारा उत्पन्न होता है और चुंबकीय कोर के द्वारा लोहे जैसे लौह चुंबकीय सामग्री से बना होता है, चूंकि रास्ते में हवा का अंतराल या अन्य सामग्री हो सकती है। चुंबकीय परिपथों को कई यंत्रों जैसे बिजली की मोटर, जेनरेटर, ट्रांसफॉर्मर, रिले, उत्तोलक, विद्युत चुम्बक, स्क्विड्स, बिजली की शक्ति नापने का यंत्र तथा चुंबकीय अभिलेखन को कुशलतापूर्वक चुंबकीय क्षेत्रों के लिए प्रयुक्त किया जाता है।
चुंबकीय संतृप्ति चुंबकीय परिपथ में चुंबकीय प्रवाह, चुंबकत्व बल और चुंबकीय अनिच्छा के बीच के संबंध को हॉपकिन्सन के नियम द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जो विद्युत परिपथ में ओम के नियम के लिए स्पष्ट समानता रखता है, जिसके परिणामस्वरूप चुंबकीय परिपथ के गुणों के बीच एक पत्राचार होता है। इस अवधारणा का उपयोग करके विद्युत परिपथों के लिए विकसित विधियों और प्रौद्योगिकी का उपयोग करके ट्रांसफार्मर जैसे जटिल उपकरणों के चुंबकीय क्षेत्र को जल्दी से हल किया जा सकता है।
चुंबकीय परिपथ के कुछ उदाहरण इस प्रकार है
- घोड़े की नाल चुंबक लोहे की कीपर कम अनिच्छा परिपथ के रूप में होती है।
- घोड़े की नाल चुंबक बिना लोहे की कीपर के उच्च अनिच्छा परिपथ के रूप में होती है।
- इलेक्ट्रिक मोटर चर अनिच्छा परिपथ के रूप में होती है।
- कुछ प्रकार के चुंबकीय कार्ट्रिज चर अनिच्छा परिपथ के रूप में होती है।
चुंबकवाहक बल (एमएमएफ)
जिस तरह से वैद्युतवाहक बल (ईएमएफ) विद्युत परिपथों में विद्युत आवेश की धारा को चलाता है, उसी प्रकार चुंबकत्व बल (एमएमएफ)) चुंबकीय परिपथों के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को 'संचालित' करता है। चूंकि चुंबकवाहक बल एक नाम है क्योंकि यह कोई बल नहीं है और न ही कोई गतिमान है। इसे केवल एमएमएफ कहना उचित होगा। विद्युत वाहक बल की परिभाषा के अनुरूप, चुंबकवाहक बल एक बंद लूप के आसपास परिभाषित किया गया जाता है
एमएमएफ उस क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है जो लूप को पूरा करके काल्पनिक चुंबकीय मोनोपोल प्राप्त करता है। चुंबकीय प्रवाह जो संचालित होता है चुंबकीय आवेश की धारा नहीं है यह केवल एमएमएफ के साथ वही संबंध होता है जो विद्युत धारा का ईएमएफ से है। आगे के वर्णन के लिए नीचे अनिच्छा की सूक्ष्म उत्पत्ति देखें।
चुंबकवाहक बल की इकाई एम्पेयर -टर्न प्रतिवेबर होती है, जो निर्वात में विद्युत प्रवाहकीय सामग्री के सिंगल टर्न लूप में बहने वाले एम्पीयर के स्थिर प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह द्वारा दर्शाया जाता है। 1930 में आईईसी द्वारा स्थापित गिल्बर्ट (जीबी),[1] चुंबकवाहक बल की सीजीएस इकाई है और एम्पीयर-टर्न की तुलना में थोड़ी छोटी इकाई है।विलियम गिल्बर्ट (खगोलविद) (1544-1603) अंग्रेजी चिकित्सक और प्राकृतिक दार्शनिक के नाम पर पर इस यूनिट का नाम रखा गया है।
चुंबकवाहक बल की गणना एम्पीयर के नियम का उपयोग करके जल्दी से की जा सकती है। उदाहरण के लिए, चुंबकवाहक बल एक लंबी कुंडल के रूप में होती है।
जहाँ N फेरों की संख्या है और कुण्डली में धारा है। प्रयोग में इस समीकरण का उपयोग प्रेरक के एमएमएफ के लिए किया जाता है जिसमें N प्रेरक कॉइल की वाइंडिंग संख्या के रूप में होती है।
चुंबकीय प्रवाह
एक लागू एमएमएफ सिस्टम के चुंबकीय घटकों के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को 'संचालित' करता है। एक चुंबकीय घटक के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह चुंबकीय क्षेत्र # चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की संख्या के समानुपाती होता है जो उस घटक के क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र से गुजरती हैं। यह शुद्ध संख्या है, अर्थात एक दिशा में गुजरने वाली संख्या, दूसरी दिशा में गुजरने वाली संख्या घटाएं। चुंबकीय क्षेत्र सदिश 'B' की दिशा परिभाषा के अनुसार चुम्बक के भीतर चुम्बक के दक्षिण से उत्तरी ध्रुव की ओर होती है; मैदान के बाहर रेखाएँ उत्तर से दक्षिण की ओर जाती हैं।
चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के लंबवत क्षेत्र के एक तत्व के माध्यम से प्रवाह चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र तत्व के उत्पाद द्वारा दिया जाता है। अधिक सामान्यतः , चुंबकीय प्रवाह Φ को चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र तत्व वेक्टर के स्केलर उत्पाद द्वारा परिभाषित किया जाता है। मात्रात्मक रूप से, सतह S के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को सतह के क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्र के अभिन्न अंग के रूप में परिभाषित किया गया है
एक चुंबकीय घटक के लिए चुंबकीय प्रवाह Φ की गणना करने के लिए उपयोग किया जाने वाला क्षेत्र S सामान्यतः घटक के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के रूप में चुना जाता है।
चुंबकीय प्रवाह की माप की SI इकाई वेबर (इकाई) (व्युत्पन्न इकाइयों में: वोल्ट-सेकंड) और चुंबकीय प्रवाह घनत्व (या चुंबकीय प्रेरण) की इकाई है। B) वेबर प्रति वर्ग मीटर या टेस्ला (यूनिट) है।
परिपथ मॉडल
प्रतिरोध-अनिच्छा मॉडल एक चुंबकीय परिपथ का प्रतिनिधित्व करने का सबसे सामान्य तरीका है, जो विद्युत और चुंबकीय परिपथ के बीच एक समानता बनाता है। यह मॉडल उन प्रणालियों के लिए अच्छा है जिनमें केवल चुंबकीय घटक होते हैं, लेकिन एक ऐसी प्रणाली के मॉडलिंग के लिए जिसमें विद्युत और चुंबकीय दोनों भाग होते हैं, इसमें गंभीर कमियां हैं। यह विद्युत और चुंबकीय डोमेन के बीच शक्ति और ऊर्जा प्रवाह को ठीक से मॉडल नहीं करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि विद्युत प्रतिरोध ऊर्जा को नष्ट कर देगा जबकि चुंबकीय अनिच्छा इसे संग्रहीत करती है और बाद में इसे वापस कर देती है। एक वैकल्पिक मॉडल जो ऊर्जा प्रवाह को सही ढंग से मॉडल करता है वह जाइरेटर-कैपेसिटर मॉडल है।
प्रतिरोध-अनिच्छा मॉडल
चुंबकीय परिपथ के लिए प्रतिरोध-अनिच्छा मॉडल एक गांठ-तत्व मॉ