મુખ્ય વિષયવસ્તુ

Course: ધોરણ 12 ભૌતિક વિજ્ઞાન (ભારત) > Unit 4

Lesson 2: ઓસ્ટેડનો પ્રયોગ અને જમણા હાથનો નિયમ

ચુંબકીય ક્ષેત્ર શું છે?

ચુંબકીય ક્ષેત્ર શું છે અને તેની ગણતરી કઈ રીતે થાય તે શીખો.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર શું છે?

ચુંબકીય ક્ષેત્ર ચિત્ર છે જેનો ઉપયોગ આપણે કંઈક ચુંબકીય હોય તેની અંદર અને આસપાસ અવકાશમાં વિતરિત ચુંબકીય બળ ને કઈ રીતે દર્શાવી શકાય એના સાધન તરીકે કરીએ છીએ.

જ્યારે આપણે ચુંબકને કારણે બળની વાત કરીએ (અથવા તે દ્રવ્યના કોઈ પણ બળ માટે) તો તે કંઈક પર હોવું જોઈએ બળ સદિશ ક્ષેત્ર આપણને કોઈ પણ બિંદુ આગળ નાના પરીક્ષણ કણ પર મૂલ્ય અને દિશા જણાવે છે.

વિદ્યુત બળ સાથે આપણે જે નાના પરીક્ષણ કણનો ઉપયોગ કરીએ છીએ એ ઈલેક્ટ્રોન છે. એવું કહી શકાય કે ચુંબકીય બળ માટે ત્યાં બીજો કોઈ સમકક્ષ કણ નથી. ચુંબકીય એકધ્રુવ શબ્દ આવા કણને આપવામાં આવે છે. આપણે જાણીએ છીએ ત્યાં સુધી, ચુંબકીય એકધ્રુવ કુદરતમાં અસ્તિત્વ ધરાવતું નથી અને બધા જ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સ્ત્રોત કુદરતમાં દ્વિધ્રુવ હોય છે.

આપણામાંથી મોટા ભાગના પાસે રોંજીદા ચુંબકીય પદાર્થો સાથે પરિચય છે અને ઓળખીએ છીએ કે તેમની વચ્ચે ત્યાં બળ હોઈ શકે. આપણે સમજીએ છીએ કે ચુંબકો પાસે બે ધ્રુવ હોય છે અને તે બે ચુંબકોના દિકવિન્યાસ પર આધાર રાખે છે ત્યાં આકર્ષણ (વિજાતીય ધ્રુવ) અને અપાકર્ષણ (સજાતીય ધ્રુવ) હોય છે. આપણે ઓળખીએ કે ચુંબકની આસપાસ એક વિસ્તાર હોય છે જ્યાં આ થાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર આ વિસ્તારને વર્ણવે છે.

ત્યાં બે જુદી જુદી રીત છે જેના વડે સામાન્ય રીતે ચુંબકીય ક્ષેત્રને દર્શાવવામાં આવે છે:

આ વર્ણન ચુંબકીય ક્ષેત્રના 2D ના સંદર્ભમાં બતાવવામાં આવ્યું છે અને આવાને કાગળના ટુકડા પર પણ દોરી શકાય. વાસ્તવમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્ર 3D અવકાશમાં વિસ્તરણ પામે છે,તેમછતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની પાયાની સમજ મેળવવા અને ઘણા પ્રશ્નોને ઉકેલવા 2D વર્ણન પૂરતું છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રને ગાણિતિક રીતે સદિશ ક્ષેત્ર વડે દર્શાવવામાં આવે છે. આ સદિશ ક્ષેત્રને ગ્રીડ પર ઘણા બધા સદિશોના ગણ તરીકે સીધો જ બતાવી શકાય દરેક સદિશ એ દિશામાં જશે જે દિશામાં હોકાયંત્ર જાય છે અને તેની લંબાઈ ચુંબકીય બળની પ્રબળતા પર આધાર રાખે છે.
હોકાયંત્ર એ બીજું કઈ નહિ પણ લટકાવવામાં આવેલું નાનું ચુંબક છે જેથી ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રતિચારમાં તે મુક્ત ભ્રમણ કરી શકે. બધા જ ચુંબકોની જેમ, હોકાયંત્ર સોય પાસે ઉત્તર ધ્રુવ અને દક્ષિણ ધ્રુવ હોય છે જે બીજા ચુંબકના ધ્રુવ વડે આકર્ષાય અને અપાકર્ષાય છે. જ્યારે હોકાયંત્રને પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે, ત્યારે આકર્ષણ અને અપાકર્ષણ બળ જ્યાં સુધી ક્ષેત્રની દિશામાં ન ગોઠવાય ત્યાં સુધી સોયને ફેરવે છે.
ગ્રીડ પેટર્નમાં ઘણા નાના ચુંબકોને ગોઠવતા અને ગ્રીડમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને મૂકતા તે આ પદ્ધતિ બતાવે છે. અહીં ફક્ત તફાવત એટલો જ છે કે હોકાયંત્ર ક્ષેત્રની પ્રબળતા બતાવતો નથી.
આકૃતિ 1: ગજિયા ચુંબક માટે ક્ષેત્ર સદિશ આલેખ
આકૃતિ 1: ગજિયા ચુંબક માટે ક્ષેત્ર સદિશ આલેખ.
સદિશ ક્ષેત્રની અંદર સમાયેલી માહિતીને દર્શાવવાની બીજી વૈકલ્પિક રીત ક્ષેત્ર રેખાઓ નો ઉપયોગ કરવાની છે. અહીં આપણે ગ્રીડ પેટર્નનું વિતરણ કરીએ અને રેખાઓ સાથે સદિશોને જોડીએ. આપણે ઈચ્છીએ એટલી રેખાઓને દોરી શકીએ.
આકૃતિ 2: ગજિયા ચુંબક માટે ક્ષેત્ર સદિશ આલેખ
આકૃતિ 2: ગજિયા ચુંબક માટે ક્ષેત્ર સદિશ આલેખ
ક્ષેત્ર-રેખાઓ વર્ણન પાસે કેટલાક ગુણધર્મો છે:
- ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ ક્યારેય ક્રોસ થતી નથી.
- ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ કુદરતી રીતે જ એક વિસ્તારમાં ભેગી થાય છે જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સૌથી પ્રબળ હોય છે. એનો અર્થ થાય કે ક્ષેત્ર રેખાઓની ઘનતા ક્ષેત્રની પ્રબળતા દર્શાવે છે.
- ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ ક્યાંય શરુ થતી નથી કે અટકતી નથી, તેઓ હંમેશા બંધ વક્ર બનાવે છે અને ચુંબકીય પદાર્થની અંદર પણ આગળ જ વધે છે (ઘણીવાર તેને આ રીતે દોરવામાં આવતી નથી).
- આપણને ક્ષેત્રની દિશા દર્શાવવા રીતની જરૂર છે. આ સામાન્ય રીતે રેખાઓની સાથે એરો દોરીને કરી શકાય છે. કેટલીક વાર એરો દોરવામાં આવતા નથી અને દિશા કંઈક બીજી રીતે બતાવવામાં આવે છે. ઐતિહાસિક કારણો માટે રૂઢિગત એક વિસ્તારને 'ઉત્તર' અને બીજા વિસ્તારને 'દક્ષિણ' કહેવામાં આવે છે અને ક્ષેત્ર રેખાઓ ફક્ત આ ધ્રુવ પરથી જ દોરવામાં આવે છે. ક્ષેત્ર ઉત્તરથી દક્ષિણ રેખાઓને અનુસરે છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રે સ્ત્રોતના અંતે 'N' અને 'S' નામ આપવામાં આવે છે. આ ફક્ત યાદ્દચ્છિક છે અને આ સ્થાન વિશે ખાસ કંઈ નથી.
  પૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર પૃથ્વીના ગર્ભમાં ગતિમાન આયર્નથી ઉદ્ભવે છે. પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રના ધ્રુવો ભૌમિતિક ધ્રુવો સાથે ગોઠવાયેલા જ હોય એ જરૂરી નથી. તેઓ લગભગ 10 $^{\circ}$ ‍ થી અલગ કરે છે અને ભૂસ્તરીય સમયગાળા દરમિયાન તેઓ બદલાઈ શકે. હાલમાં ચુંબકીય દક્ષિણ ધ્રુવ ભૌમિતિક ઉત્તર ધ્રુવ ના નજીક હોય છે. તેથી જ હોકાયંત્રનો ઉત્તર ધ્રુવ તેની તરફ આકર્ષાય છે (વિરુદ્ધ ધ્રુવ આકર્ષાય છે).
- ક્ષેત્ર રેખાઓને વાસ્તવિક દુનિયામાં ઘણી સરળતાથી જોઈ શકાય છે. કંઈક ચુંબકીય હોય એની સપાટી નજીક લોખંડનો ભૂકો ફેંકીને આ કરી શકાય છે. દરેક ભૂકો ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ સાથે નાના ચુંબક તરીકે વર્તે છે. આ ભૂકો કુદરતી રીતે જ એકબીજાથી અલગ પડે છે કારણકે સમાન ધ્રુવ એકબીજાને અપાકર્ષે છે. આનું પરિણામ એક પેટર્ન છે જે ક્ષેત્ર રેખાઓ જેવી જ દેખાય છે. વ્યાપક પેટર્ન હંમેશા સમાન હોય છે, ભૂકાની ઘનતાની ચોક્કસ રેખા અને સ્થાન ભૂકો કઈ રીતે પડે છે, તેનું કદ અને ચુંબકીય ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે.
  આકૃતિ 3: લોખંડના ભૂકાનો ઉપયોગ કરીને ગજિયા ચુંબકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ જોવી.
  આકૃતિ 3: લોખંડના ભૂકાનો ઉપયોગ કરીને ગજિયા ચુંબકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ જોવી.

આપણે ચુંબકીય ક્ષેત્રનું માપન કઈ રીતે કરી શકીએ?

કારણકે ચુંબકીય ક્ષેત્ર સદિશ રાશિ છે, તેથી તેને દર્શાવવા માટે બે બાબતોનું માપન કરવાની જરૂર છે; પ્રબળતા અને દિશા .

દિશા માપવી સરળ છે. આપણે ચુંબકીય હોકાયંત્રનો ઉપયોગ કરી શકીએ જે ક્ષેત્ર સાથે ગોઠવાય છે. 11 મી સદીથી ચુંબકીય હોકાયંત્રનો ઉપયોગ નેવિગેશન (પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરીને) માટે થાય છે.

રસપ્રદ રીતે, પ્રબળતાનું માપન કરવું ખુબ જ અઘરું છે. વ્યવહારિક મેગ્નેટોમીટર 19 મી સદીમાં જ આવ્યા. મોટા ભાગના મેગ્નેટોમીટર ઈલેક્ટ્રોન જ્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાંથી પસાર થાય ત્યારે જે બળ અનુભવે એની સમજ પર કામ કરે છે.

1988 માં મોટા મેગ્નેટોરેસીસ્ટન્સ ની શોધ થઇ ત્યારથી નાના ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ચોકસાઈપૂર્વક માપન વ્યવહારિક બન્યું છે. મૂળભૂત ભૌતિકવિજ્ઞાનમાં આ શોધ કમ્પ્યુટરમાં માહિતીના સંગ્રહ માટે ચુંબકીય હાર્ડ-ડિસ્ક ટેક્નોલોજીમાં તરત જ લાગુ પાડવામાં આવી. ટેક્નોલોજી લાગુ પડ્યાના થોડા જ વર્ષોમાં આણે માહિતી સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતા હજાર-ગણી વધારી (1991 થી 2003 ની વચ્ચે 0.1 થી 100

Gbit / {inch}^{2}

). 2007 માં આલ્બર્ટ ફર્ટ અને પીટર ગ્રુનબર્ગને આ શોધ માટે ભૌતિકવિજ્ઞાનમાં નોબેલ પ્રાઈઝ પણ આપવમાં આવી.

SI પદ્ધતિમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્રનું માપન ટેસ્લા (સંજ્ઞા

T

, નિકોલા ટેસ્લા ના નામ પરથી) માં કરવામાં આવે છે. ક્ષેત્રના કારણે ગતિમાન વીજભાર પર કેટલું બળ લગાડવામાં આવે છે એના સંદર્ભમાં ટેસ્લા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. નાના રેફ્રિજરેટરનું ચુંબક લગભગ

0.001 T

ક્ષેત્રનું નિર્માણ કરે છે અને પૃથ્વીનું ક્ષેત્ર

5 \cdot 10^{- 5} T

લગભગ છે. ઘણીવાર વૈકલ્પિક માપન, ગાઉસ (સંજ્ઞા

G

) નો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ત્યાં એક સરળ રૂપાંતરણ અવયવ છે,

1 T = 10^{4} G

. ગાઉસનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે કારણકે 1 ટેસ્લા ઘણું મોટું ક્ષેત્ર છે.

સમીકરણમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રના મૂલ્યને

B

વડે આપવામાં આવે છે. તમે ચુંબકીય ક્ષેત્ર તીવ્રતા નામની રાશિ પણ જોઈ શકો જે સંજ્ઞા

H

આપે છે. બંને

B

અને

H

પાસે એકસમાન એકમ છે, પણ

H

ચુંબકીય દ્રવ્યો વડે કેન્દ્રિત થતી ચુંબકીય ક્ષેત્રની અસરને ગણતરીમાં લે છે. હવામાં થતા સરળ પ્રશ્નો માટે તમારે આ ભિન્નતા વિશે ચિંતા કરવાની જરૂર નથી.

ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ઉદ્દગમ શું છે?

વીજભાર જ્યારે પણ ગતિમાં હોય ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. જો વધુ વીજભાર ને વધુ ગતિ માં મૂકવામાં આવે, તો ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા વધે છે.

ચુંબકત્વ અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર વિદ્યુતચુંબકીય બળ, કુદરતના ચાર મૂળભૂત બળો માંથી એક, ના મુખ્ય પાસાઓમાંથી એક છે.

ત્યાં બે પાયાની રીત છે જેમાં આપણે વીજભારને ગતિમાં લાવવા માટે અને ઉપયોગી ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવા માટે ગોઠવણી કરી શકીએ:

આપણે તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરી શકીએ, ઉદાહરણ તરીકે તેને બેટરી સાથે જોડીને। જેમ વિદ્યુતપ્રવાહ (ગતિમાં વીજભારનો જથ્થો) વધે તેમ તેના સમપ્રમાણમાં ક્ષેત્ર વધે છે. આપણે તારથી જેમ દૂર જઈએ, તેમ અંતરના સમપ્રમાણમાં ક્ષેત્રમાં ઘટાડો થાય છે. આ એમ્પિયરના નિયમ વડે સમજાવવામાં આવે છે. વિદ્યુતપ્રવાહ $I$ ‍ ધારિત લાંબા સીધા તાર પરથી $r$ ‍ અંતરે ચુંબકીય ક્ષેત્ર માટેનું સમીકરણ

$B = \frac{μ_{0} I}{2 π r}$ ‍

અહીં $μ_{0}$ ‍ વિશિષ્ટ અચળાંક છે જેને પરમિએબિલિટી મુક્ત અવકાશ. કહેવામાં આવે છે. $μ_{0} = 4 π \cdot 10^{- 7} T \cdot m / A$ ‍. કેટલાક પદાર્થો પાસે ચુંબકીય ક્ષેત્રને કેન્દ્રિત કરવા માટેની ક્ષમતા હોય છે, આ વધુ પરમિએબિલિટી ધરાવતા પદાર્થો વડે દર્શાવવામાં આવે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર સદિશ છે, તેથી આપણે દિશા પણ જાણવાની જરૂર છે. સીધા તારમાંથી વહન પામતા રૂઢિગત વિદ્યુતપ્રવાહ માટે જમણા-હાથના-નિયમ વડે શોધી શકાય આ નિયમનો ઉપયોગ કરવા માટે કલ્પના કરો કે વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા દર્શાવતા અંગૂઠા સાથે તારની આસપાસ તમારા જમણા હાથને વાળો. આંગળીઓ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા બતાવે છે જે તાર સાથે વીંટળાયેલી છે.
જમણા-હાથનો-નિયમ ઉપયોગી શોર્ટકટ છે, પણ તેની પાસે સદિશ ક્રોસ ગુણાકાર ની જેમ જ વધુ મૂળભૂત ઉદ્દગમ છે. તેને કોફી-મગ નિયમ અથવા બૂચ-ચાવી નિયમ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

વિદ્યુતપ્રવાહ (I) ની દિશાને આધારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર (B) ની દિશા શોધવા માટે જમણા-હાથના-નિયમનો ઉપયોગ.[3]
આકૃતિ 4: વિદ્યુતપ્રવાહ (I) ની દિશાને આધારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર (B) ની દિશા શોધવા માટે જમણા-હાથના-નિયમનો ઉપયોગ. [3]

આપણે એ હકીકતનો ઉપયોગ કરી શકીએ કે ઈલેક્ટ્રોન (જે વીજભારિત હોય છે) એ પરમાણુના ન્યુક્લિયસની આસપાસ કોઈક ગતિ કરતા દેખાય
ચુંબકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમજાવવા માટે, દ્રઢ ન્યુક્લિયસની આસપાસ દ્રઢ વીજભારિત ભ્રમણ કરતા બોલની જેમ ઇલેક્ટ્રોનને વિચારવું પૂરતું છે. તેમછતાં, આ ગેરસમજ તરફ લઈ જાય છે કે જુદા જુદા ઈલેક્ટ્રોન ઘણી જુદી જુદી ઝડપે ભ્રમણ કરી શકે અને જુદા જુદા ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરી શકે. આ સાચું નથી; ત્યાં ઇલેક્ટ્રોનના કોણીય વેગમાન ની ફક્ત ઓછી શક્ય કિંમતો છે જેને પરમાણુના ક્વોન્ટમ બંધારણ વડે દર્શાવવામાં આવે છે.
છે. આ જ રીતે કાયમી ચુંબકો કામ કરે છે. આપણે અનુભવ પરથી જાણીએ છીએ એ મુજબ, કેટલાક વિશિષ્ટ પદાર્થોમાંથી જ ચુંબક બનાવી શકાય અને કેટલાક ચુંબકો બાકીના કરતા પ્રબળ હોય છે. તેના માટે કેટલીક ખાસ શરતો જરૂરી છે:

પરમાણુઓ પાસે ઘણા ઈલેક્ટ્રોન હોય છે, તેમછતાં તેઓ મોટા ભાગે એવી રીતે 'ગોઠવાય' છે જેથી જોડનું એકંદર ચુંબકીય ક્ષેત્ર કેન્સલ થઈ જાય. આ રીતે જોડમાં ગોઠવાયેલા બે ઈલેક્ટ્રોન પાસે વિરુદ્ધ ભ્રમણ હોય છે. તેથી જો આપણને કંઈક ચુંબકીય જોઈતું હોય તો આપણને પરમાણુની જરૂર છે જેની પાસે એક અથવા વધારે સમાન ભ્રમણ સાથેના જોડમાં ન હોય તેવા ઈલેક્ટ્રોન હોય. ઉદાહરણ તરીકે લોખંડ વિશિષ્ટ પદાર્થ છે જેની પાસે આવા ચાર ઈલેક્ટ્રોન હોય છે અને તેથી તે ચુંબક બનાવવા માટે સૌથી સારા છે.
- પદાર્થના નાના ટુકડામાં પણ ઘણા બધા પરમાણુઓ હોય છે. જો તે બધા જ યાદ્દચ્છિક રીતે ગોઠવાયેલા હોય તો એકંદર ક્ષેત્ર કેન્સલ થઈ જાય, પદાર્થ પાસે જોડમાં ન હોય એવા કેટલા ઈલેક્ટ્રોન હોય એની પરવા કર્યા વગર. પદાર્થ યોગ્ય દિકવિન્યાસ સ્થાપિત કરવા માટે ઓરડાના તાપમાને પૂરતા સ્થાયી હોવા જોઈએ. જો કાયમી સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા હોય તો આપણે પાસે કાયમી ચુંબક છે, જેને ફેરોમેગ્નેટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
- કેટલાક પદાર્થો બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં ચુંબકીય બનવા માટે યોગ્ય રીતે ગોઠવાય જાય છે. બાહ્ય ક્ષેત્ર બધા જ ઇલેક્ટ્રોનને ઉપર ભ્રમણ કરાવે છે, બાહ્ય ક્ષેત્ર દૂર કરવામાં આવે ત્યારે ગોઠવણી દૂર થઈ જાય છે. આ પ્રકારના પદાર્થોને પેરામેગ્નેટિક કહેવામાં આવે છે.
  રેફ્રિજરેટરના દરવાજાની ધાતુ પેરામેગ્નેટિકનું ઉદાહરણ છે. રેફ્રિજરેટરનો દરવાજો પોતે ચુંબકીય હોતો નથી, પણ જ્યારે રેફ્રિજરેટર ચુંબકને તેની ઉપર મૂકવામાં આવે ત્યારે તે ચુંબક તરીકે વર્તે છે. બંને એકબીજા તરફ પ્રબળતાથી આકર્ષાય છે.

પૃથ્વીના ક્ષેત્રને કેન્સલ કરવો

આકૃતિ 5 શિરોલંબ તારની નજીક હોકાયંત્રને મૂકેલું દર્શાવે છે. જ્યારે તારમાંથી કોઈ વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર ન થાય ત્યારે બતાવ્યા મુજબ પૃથ્વીના ક્ષેત્રને (ધારો કે પૃથ્વીનું ક્ષેત્ર

5 \cdot 10^{- 5} T

છે) કારણે ચુંબક ઉત્તર દર્શાવે છે.

સ્વાધ્યાય 1a:

પૃથ્વીના ક્ષેત્રને દૂર કરવા અને હોકાયંત્રને 'ગુંચવવા' જરૂરી વિદ્યુતપ્રવાહ (મૂલ્ય અને દિશા) શું છે?
સૌપ્રથમ આપણે વિદ્યુતપ્રવાહના સંદર્ભમાં સુરેખ તાર માટે એમ્પિયરના નિયમને ગોઠવવાની જરૂર છે:
$B = \frac{μ_{0} I}{2 π r}$ ‍
$I = B \frac{2 π r}{μ_{0}}$ ‍
આકૃતિમાં બતાવ્યા મુજબ, હોકાયંત્રથી તાર સુધીનું અંતર $r$ ‍ $0.05 m$ ‍ છે. સંખ્યાઓને મૂકતા:
$\begin{aligned} I & = (5 \cdot 10^{- 5} T) \frac{(2 π) \cdot (0.05 m)}{4 π \cdot 10^{- 7} T \cdot m / A} \\ = 12.5 A \end{aligned}$ ‍
આ ખુબ જ વધારે વિદ્યુતપ્રવાહ છે. સામાન્ય લેબોરેટરી પાવર સપ્લાય $3 A$ ‍ સુધી જ આપે છે. આપણે ક્ષેત્રની દિશા શોધવાની પણ જરૂર છે. જમણા-હાથના-નિયમનો ઉપયોગ કરીને હોકાયંત્ર જે દિશા દર્શાવે છે એની વિરુદ્ધ દિશામાં આપણી આંગળીઓ આવે એ માટે અંગૂઠાની નીચેની તરફ જરૂર છે. તેથી આકૃતિ 5 માં વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન પાનાની અંદર થવું જોઈએ.

સ્વાધ્યાય 1b:

ધારો કે પાવર સપ્લાય કુલ $1.25 A$ ‍ સુધી મર્યાદિત છે. શું તમે પ્રયોગની બીજી ગોઠવણી સૂચવી શકો જેમાં ચુંબક પર સમાન અસર ઉત્પન્ન થાય?
આપણી પાસે બે વિકલ્પ ઉપલબ્ધ છે:
આપણે તાર અને હોકાયંત્રના કેન્દ્ર વચ્ચે અંતર ઘટાડી શકીએ. જો આપણે $1.25 A$ ‍ (અગાઉના કરતા એક દશાંશ) સુધી મર્યાદિત કરીએ તો તે જ સમાન અપૂર્ણાંક વડે અંતર પણ ઘટશે, દા.ત. $5 mm$ ‍. કુદરતી રીતે જ આ ધારી લે છે કે હોકાયંત્ર પાસે ત્રિજ્યા $5 mm$ ‍ અથવા ઓછી હોય છે.
આપણે વધુ તાર ઉમેરીને ચુંબકીય ક્ષેત્ર વધારી શકીએ, દરેક એકસમાન વિદ્યુતપ્રવાહ ધારણ કરે. કારણકે તારના લાંબા ટુકડામાં બધી જ જગ્યાએ વિદ્યુતપ્રવાહ એકસમાન છે, આપણે વિદ્યુતપ્રવાહને 10 'પાસ' માંથી પસાર કરવા માટે તારના એક જ લાંબા ટુકડા સાથે આ મેળવી શકીએ. તેમછતાં, જો દરેક પાસમાં વિદ્યુતપ્રવાહ એકસમાન દિશામાં હોય તો જ આ કામ કરશે, નહિ તો ક્ષેત્ર વિરુદ્ધ દિશામાં હશે અને એકબીજાને કેન્સલ કરશે 10 આંટા સાથે શિરોલંબ ગૂંચળું બનાવીને અને ત્રિજ્યા મોટી રાખીને આ મેળવી શકાય જેથી ગૂંચળાની વિરુદ્ધ બાજુઓ પરથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોકાયંત્રના સંદર્ભથી નાનું હોય.

રેફરન્સ

[1] Newton Henry Black, Harvey N. Davis (1913) Practical Physics, The MacMillan Co., USA, p. 242, fig. 200 (public domain)

[2] UK Success Stories in Industrial Mathematics. Philip J. Aston, Anthony J. Mulholland, Katherine M.M. Tant. Springer, Feb 4, 2016

[3] This is a file from the Wikimedia Commons. This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International, 3.0 Unported, 2.5 Generic, 2.0 Generic and 1.0 Generic license.

વાર્તાલાપમાં જોડાવા માંગો છો?

લોગ ઇન

વડે ગોઠવવું:

No posts yet.

શું તમે અંગ્રેજી સમજો છો? ખાનએકેડેમીની અંગ્રેજીની સાઇટ પર વધુ ચર્ચા થતી જોવા માટે અહીં ક્લિક કરો.