आत्म भ्रमण और चुम्बकीय क्षेत्र में ऊर्जा इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण#

फरादे का नियम#

• इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण का फरादे का नियम कहता है कि एक बदलते चुम्बकीय क्षेत्र एक प्रवाह में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) उत्पन्न करता है। (NCERT क्लास 12, अध्याय 6, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण)

$$\text{emf}=-\frac{d\phi_B}{dt}$$ जहाँ,

• (\text{emf}) इलेक्ट्रोमोटिव बल है

• (\phi_B) चुम्बकीय प्रवाह है

• EMF की परिमाण उस चुम्बकीय प्रवाह के बदलाव की दर से बराबर है जो प्रवाह में है।

• लेंज का नियम उत्पन्न चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न होने वाले EMF और वर्तमान की दिशा का निर्धारण करता है। (NCERT क्लास 12, अध्याय 6, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण)

• उत्पन्न वर्तमान की दिशा ऐसी होती है कि वर्तमान द्वारा बनाए गए चुम्बकीय क्षेत्र मूल चुम्बकीय क्षेत्र के बदलाव का विरोध करता है।

आत्म भ्रमण#

• एक कोल का आत्म भ्रमण एक गुण है जिसके कारण इसे इसके अंदर प्रवाहित होने वाले वर्तमान के बदलाव का विरोध करता है और इस प्रकार इसमें एक emf उत्पन्न करता है। (NCERT क्लास 12, अध्याय 7, वृद्धिमान वर्तमान)
• एक कोल का आत्म भ्रमण ((L)) कोल के साथ जुड़े चुम्बकीय प्रवाह ((\phi)) की परिमाण के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है जो इसमें प्रवाहित वर्तमान (I) से। $$L=\frac{\phi}{I}$$
• आत्म भ्रमण की SI इकाई हेनरी (H) है।
• लंबाई ((l)), अंतर्क्षेत्र के क्षेत्रफल ((A)) वाले सोलेनाइड का आत्म भ्रमण (N) घनिष्ठ रूप से बंटे घूर्णन द्वारा दिया जाता है: $$L=\frac{\mu_0N^2A}{l}$$ -जहाँ (\mu_0) खाली जगह की प्रवाह स्थिरता है, जिसका मान (4\pi\times10^{-7}\text{ T m/A or H/m}) है।
• टोरॉइड का आत्म भ्रमण दिया जाता है $$L=\frac{\mu_0N^2}{2\pi R}$$ जहाँ (R) टोरॉइड की माध्यिका त्रिज्या है।

चुम्बकीय क्षेत्र में ऊर्जा#

• जब एक भ्रमण उस पर प्रवाहित होने वाले वर्तमान के बदलाव का विरोध करता है, तो भ्रमण के संबंधित चुम्बकीय क्षेत्र में कुछ इलेक्ट्रिकल ऊर्जा भंडारित होती है।
• एक कोल में चुम्बकीय क्षेत्र में भंडारित ऊर्जा ((U_B)) दी गई है $$U_B =\frac{1}{2}LI^2$$
• जहाँ (I) भ्रमण में प्रवाहित वर्तमान है।

भ्रमण#

• भ्रमण इलेक्ट्रिकल घटक हैं जिनके डिज़ाइन में उच्च भ्रमण होना होता है।
• भ्रमण को उपकरण का उपयोग करने वाले सामग्री के आधार पर दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
• हवा आधार भ्रमण: उनमें हवा का उपयोग आधार सामग्री के रूप में किया जाता है।
• लोहा आधार भ्रमण: उनमें लोहा का उपयोग आधार सामग्री के रूप में किया जाता है। लोहा आधार भ्रमण हवा आधार भ्रमण की तुलना में उच्च भ्रमण का होता है।
• श्रृंखला में भ्रमण: जब भ्रमण श्रृंखला में जुड़े होते हैं, तो पारिस्थितिक के कुल भ्रमण व्यक्तिगत भ्रमणों का योग होता है। $$L_{eq}=L_1+L_2+…..+L_n$$
• समानांतर में भ्रमण: जब भ्रमण समानांतर में जुड़े होते हैं, तो पारिस्थितिक का कुल भ्रमण दिया जाता है $$ \frac{1}{L_{eq}}=\frac{1}{L_1}+\frac{1}{L_2}+\frac{1}{L_n}$$
• भ्रमण में भंडारित ऊर्जा: भ्रमण में भंडारित ऊर्जा दी गई है $$ U_L=\frac{1}{2}LI^2$$ जहाँ (I) भ्रमण में प्रवाहित वर्तमान है।

RL पारिस्थितिक#

• जब एक भ्रमण और एक प्रतिरोधक श्रृंखला में जुड़े होते हैं, तो इसे RL पारिस्थितिक कहा जाता है।
• RL पारिस्थितिक का समय स्थिरता (({\tau})): RL पारिस्थितिक की समय स्थिरता वह समय है जिसमें पारिस्थितिक के चालू किए जाने पर वर्तमान अपने स्थिर-स्थिति मान के (1-1/e\times100%\approx63.2%) तक पहुँचने में लगता है। $$$$\tau=\frac{L}{R}$$
• Transient analysis of RL circuits includes studying the behavior of the circuit when it is switched ON or OFF. - During charging , i.e., when the circuit is switched ON, the current rises exponentially with time according to the relation $$i(t)=I_0(1-e^{-t/\tau})}$$ $$- At t=\tau, i=\frac{I_0}{e}[[almost 63% of its final value]$$
• During discharging , i.e., when the circuit is switched OFF, the current falls exponentially with time as$$ i(t)=I_0\ e^{-t/\tau}$$ $$-At ( t=\tau, i=\frac{I_0}{e}[[almost 37% of its initial value]$$

आत्म भ्रमण और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण के अनुप्रयोग#

• ट्रांसफार्मर: ट्रांसफार्मर उन उपकरण हैं जो एक अन्य स्तर से एक एल्टरनेटिंग वर्तमान (AC) वोल्टेज को परिवर्तित करने के लिए आत्म भ्रमण और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण के सिद्धांतों का उपयोग करते हैं। उनमें एक सामान्य लोहे का आधार द्वारा घुंघरू की गई एक प्राथमिक कोल और एक द्वितीयक कोल शामिल हैं। प्राथमिक कोल में चालू किए गए AC वोल्टेज आधार में एक बदलते चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो द्वितीयक कोल में एक एल्टरनेटिंग EMF उत्पन्न करता है। प्राथमिक कोल में घूर्णन की संख्या का अनुपात द्वितीयक कोल में घूर्णन की संख्या के अनुपात के अनुपात को ट्रांसफार्मर के वोल्टेज परिवर्तन अनुपात को निर्धारित करता है।

• मोटर और जनरेटर: मोटर और जनरेटर इलेक्ट्रोमैकेज़ीकल उपकरण हैं जो क्रमशः इलेक्ट्रिकल ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में और उल्टे प्रकार से परिवर्तित करते हैं। मोटर और जनरेटर दोनों इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण के सिद्धांतों पर आधारित हैं। मोटर में, एक वायर के कोल में प्रवाहित एक इलेक्ट्रिक वर्तमान एक चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह चुम्बकीय क्षेत्र एक स्थिर चुम्बक के चुम्बकीय क्षेत्र के साथ इंटरैक्ट करता है, जिससे कोल घुमता है। जनरेटर में, उल्टे प्रक्रिया होती है: एक चुम्बकीय क्षेत्र में वायर के कोल की यांत्रिक घुमाव एक वायर में एक इलेक्ट्रिक वर्तमान उत्पन्न करती है।

• चुम्बकीय ध्वनि छवि (MRI): MRI एक चिकित्सा छवि तकनीक है जो इलेक्ट्रोमैग्नेटिक भ्रमण के सिद्धांतों का उपयोग शरीर के अंदर की विस्तृत छवियों को बनाने के लिए करती है। MRI मशीनें एक मजबूत चुम्बकीय क्षेत्र बनाने के लिए शक्तिशाली चुम्बकों का उपयोग करती हैं, जो शरीर के जल आणविक अणुओं के प्रोटॉन्स के स्पिन को संरेखित करता है। फिर रेडियो लेबिज शरीर में पुश किए जाते हैं, जिससे प्रोटॉन्स अपने स्पिन को उलट देते हैं। जब रेडियो लेबिज बंद किए जाते हैं, तो प्रोटॉन्स अपने मूल स्पिन में वापस आते हैं, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक लेबिज छोड़ते हैं। ये लेबिज MRI मशीन द्वारा प्राप्त किए जाते हैं और शरीर के ऊतकों की छवियों को बनाने के लिए उपयोग किए जाते हैं।