విద్యుత్ మరియు అయస్కాంతత్వం, ప్రాథమిక నిర్వచనాలు, కదిలే చార్జ్డ్ కణాల రకాలు

"అయస్కాంతత్వం యొక్క శాస్త్రం", చాలా ఇతర విభాగాల వలె, చాలా తక్కువ మరియు సరళమైన భావనలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అవి చాలా సరళంగా ఉంటాయి, కనీసం "అవి ఏమిటి" అనే విషయంలో అయినా, "అవి ఎందుకు" అని వివరించడం కొంచెం కష్టం. ఒకసారి ఆమోదించబడిన తర్వాత, అవి మొత్తం అధ్యయన క్రమశిక్షణ అభివృద్ధికి ప్రాథమిక బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు. అదే సమయంలో, గమనించిన దృగ్విషయాలను వివరించే ప్రయత్నాలలో అవి మార్గదర్శకాలుగా పనిచేస్తాయి.

మొదట, అటువంటి విషయం ఉంది "ఎలక్ట్రాన్"… ఎలక్ట్రాన్లు కేవలం ఉనికిలో ఉండవు-మనం ఎక్కడ చూసినా అవి అనేకం.

ఎలక్ట్రాన్ యూనిట్ నెగటివ్ ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్‌ని కలిగి ఉండే మరియు నిర్దిష్ట స్థిరమైన వేగంతో దాని అక్షం చుట్టూ తిరిగే అతితక్కువ ద్రవ్యరాశి కలిగిన వస్తువు. ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక యొక్క వ్యక్తీకరణలలో ఒకటి విద్యుత్ ప్రవాహాలు; మరో మాటలో చెప్పాలంటే, విద్యుత్ ప్రవాహాలు ఎలక్ట్రాన్లచే "వాహక" చేయబడతాయి.

రెండవది, అటువంటి విషయం ఉంది "ఫీల్డ్"ఇది ఖాళీ స్థలం ద్వారా శక్తిని ప్రసారం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.ఈ కోణంలో, మూడు ప్రధాన రకాలైన క్షేత్రాలు ఉన్నాయి - గురుత్వాకర్షణ, విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత (చూడండి - విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం మధ్య తేడాలు).

మూడవది, ఆంపియర్ ఆలోచనల ప్రకారం ప్రతి కదిలే ఎలక్ట్రాన్ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం ఉంటుంది… స్పిన్ ఎలక్ట్రాన్‌లు మాత్రమే కదలికలో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్‌లు కాబట్టి, స్పిన్‌తో ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది. పర్యవసానంగా, ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోమినియేచర్‌గా పనిచేస్తుంది శాశ్వత అయస్కాంతం.

నాల్గవది, లోరెంజ్ ఆలోచనల ప్రకారం ఒక నిర్దిష్ట శక్తి అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదులుతున్న విద్యుత్ చార్జ్‌పై పనిచేస్తుంది… ఇది బాహ్య క్షేత్రం మరియు ఆంపియర్ ఫీల్డ్ యొక్క పరస్పర చర్య యొక్క ఫలితం.

చివరగా, పదార్థం దాని సమగ్రతను అంతరిక్షంలో నిలుపుకుంది కణాల మధ్య ఆకర్షణీయమైన శక్తులు, దీని విద్యుత్ క్షేత్రం వాటి విద్యుత్ చార్జ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం - వారి భ్రమణం.

అన్ని అయస్కాంత దృగ్విషయాలను ద్రవ్యరాశి మరియు విద్యుత్ ఛార్జ్ రెండింటినీ కలిగి ఉన్న కణాల కదలిక ఆధారంగా వివరించవచ్చు. అటువంటి కణాల యొక్క సాధ్యమైన రకాలు క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి:

ఎలక్ట్రాన్లు

ఎలక్ట్రాన్ అనేది చాలా చిన్న పరిమాణంలో విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన కణం. ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ ప్రతి ఇతర ఎలక్ట్రాన్కు ప్రతి విషయంలో ఒకేలా ఉంటుంది.

1. ఎలక్ట్రాన్ ప్రతికూల యూనిట్ చార్జ్ మరియు అతితక్కువ ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటుంది.

2. అన్ని ఎలక్ట్రాన్ల ద్రవ్యరాశి ఎల్లప్పుడూ స్థిరంగా ఉంటుంది, అయినప్పటికీ స్పష్టమైన ద్రవ్యరాశి పర్యావరణ పరిస్థితులపై ఆధారపడి మార్పులకు లోబడి ఉంటుంది.

3. అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు వాటి స్వంత అక్షం చుట్టూ తిరుగుతాయి - అదే స్థిరమైన కోణీయ వేగంతో స్పిన్ కలిగి ఉంటాయి.

రంధ్రాలు

1. ఒక రంధ్రం క్రిస్టల్ లాటిస్‌లో ఒక నిర్దిష్ట స్థానం అని పిలువబడుతుంది, అది ఎక్కడ ఉండవచ్చు, కానీ ఈ పరిస్థితుల్లో ఎలక్ట్రాన్ ఉండదు. అందువలన, రంధ్రం సానుకూల యూనిట్ ఛార్జ్ మరియు అతితక్కువ ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటుంది.

2.రంధ్రం యొక్క కదలిక ఎలక్ట్రాన్ వ్యతిరేక దిశలో కదులుతుంది. అందువల్ల, ఒక రంధ్రం వ్యతిరేక దిశలో కదులుతున్న ఎలక్ట్రాన్ వలె సరిగ్గా అదే ద్రవ్యరాశిని మరియు అదే స్పిన్‌ను కలిగి ఉంటుంది.

ప్రోటాన్లు

ప్రోటాన్ అనేది ఎలక్ట్రాన్ కంటే చాలా పెద్దది మరియు ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ఛార్జ్‌కు సంపూర్ణ విలువతో సమానమైన ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్ కలిగి ఉంటుంది, కానీ వ్యతిరేక ధ్రువణతను కలిగి ఉంటుంది. వ్యతిరేక ధ్రువణత యొక్క భావన క్రింది వ్యతిరేక దృగ్విషయాల ద్వారా నిర్వచించబడింది: ఒక ఎలక్ట్రాన్ మరియు ప్రోటాన్ ఒకదానికొకటి ఆకర్షణీయమైన శక్తిని అనుభవిస్తాయి, అయితే రెండు ఎలక్ట్రాన్లు లేదా రెండు ప్రోటాన్లు ఒకదానికొకటి వికర్షిస్తాయి.

బెంజమిన్ ఫ్రాంక్లిన్ యొక్క ప్రయోగాలలో ఆమోదించబడిన సంప్రదాయానికి అనుగుణంగా, ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ఛార్జ్ ప్రతికూలంగా పరిగణించబడుతుంది మరియు ప్రోటాన్ యొక్క ఛార్జ్ సానుకూలంగా ఉంటుంది. అన్ని ఇతర ఎలక్ట్రికల్ చార్జ్డ్ బాడీలు ఎలెక్ట్రిక్ చార్జీలను కలిగి ఉంటాయి, సానుకూల లేదా ప్రతికూల, దీని విలువలు ఎల్లప్పుడూ ఎలక్ట్రాన్ ఛార్జ్ యొక్క ఖచ్చితమైన గుణిజాలుగా ఉంటాయి, ఈ దృగ్విషయాన్ని వివరించేటప్పుడు రెండోది "యూనిట్ విలువ"గా ఉపయోగించబడుతుంది.

1. ప్రోటాన్ అనేది ధనాత్మక యూనిట్ చార్జ్ మరియు యూనిట్ మాలిక్యులర్ బరువు కలిగిన అయాన్.

2. ప్రోటాన్ యొక్క ధనాత్మక యూనిట్ ఛార్జ్ ఖచ్చితంగా ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ప్రతికూల యూనిట్ ఛార్జ్‌తో సంపూర్ణ విలువతో సమానంగా ఉంటుంది, అయితే ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశి ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశి కంటే చాలా రెట్లు ఎక్కువ.

3. అన్ని ప్రోటాన్లు ఒకే కోణీయ వేగంతో తమ స్వంత అక్షం చుట్టూ తిరుగుతాయి (స్పిన్ కలిగి ఉంటాయి), ఇది ఎలక్ట్రాన్ భ్రమణ కోణీయ వేగం కంటే చాలా చిన్నది.

ఇది కూడ చూడు: అణువుల నిర్మాణం - పదార్థం యొక్క ప్రాథమిక కణాలు, ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు

సానుకూల అయాన్లు

1.సానుకూల అయాన్లు వేర్వేరు చార్జీలను కలిగి ఉంటాయి, దీని విలువలు ప్రోటాన్ యొక్క ఛార్జ్ యొక్క పూర్ణాంకం గుణకం మరియు ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశి యొక్క పూర్ణాంక గుణకం మరియు కొన్ని అదనపు ఉపపరమాణు కణాల ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉండే వివిధ ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయి.

2. న్యూక్లియోన్‌ల బేసి సంఖ్య కలిగిన అయాన్‌లు మాత్రమే స్పిన్‌ను కలిగి ఉంటాయి.

3. వివిధ ద్రవ్యరాశి అయాన్లు వివిధ కోణీయ వేగాలతో తిరుగుతాయి.

ప్రతికూల అయాన్లు

1. ధనాత్మక అయాన్లకు పూర్తిగా సారూప్యమైన ప్రతికూల అయాన్ల రకాలు ఉన్నాయి, కానీ ధనాత్మక చార్జ్ కాకుండా ప్రతికూలతను కలిగి ఉంటాయి.

ఈ కణాలలో ప్రతి ఒక్కటి, ఏదైనా కలయికలో, వేర్వేరు వేగంతో వేర్వేరు సూటిగా లేదా వక్ర మార్గాల్లో కదులుతుంది. సమూహంగా ఎక్కువ లేదా తక్కువ కదులుతున్న ఒకేలాంటి కణాల సమాహారాన్ని పుంజం అంటారు.

పుంజంలోని ప్రతి కణం పొరుగు కణాల సంబంధిత పారామితులకు దగ్గరగా ఉండే ద్రవ్యరాశి, దిశ మరియు కదలిక వేగాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, మరింత సాధారణ పరిస్థితులలో, మాక్స్‌వెల్ పంపిణీ నియమానికి కట్టుబడి, పుంజంలోని వ్యక్తిగత కణాల వేగాలు భిన్నంగా ఉంటాయి.

ఈ సందర్భంలో, అయస్కాంత దృగ్విషయం కనిపించడంలో ప్రధాన పాత్ర కణాల ద్వారా ఆడబడుతుంది, దీని వేగం పుంజం యొక్క సగటు వేగానికి దగ్గరగా ఉంటుంది, అయితే ఇతర వేగంతో కణాలు రెండవ-ఆర్డర్ ప్రభావాలను సృష్టిస్తాయి.

కణాల కదలిక వేగానికి ప్రధాన శ్రద్ధ చెల్లించినట్లయితే, అధిక వేగంతో కదిలే కణాలను వేడి అని పిలుస్తారు మరియు తక్కువ వేగంతో కదిలే కణాలను చల్లగా పిలుస్తారు. ఈ నిర్వచనాలు సాపేక్షమైనవి, అనగా అవి ఏ సంపూర్ణ వేగాన్ని ప్రతిబింబించవు.

ప్రాథమిక చట్టాలు మరియు నిర్వచనాలు

అయస్కాంత క్షేత్రానికి రెండు వేర్వేరు నిర్వచనాలు ఉన్నాయి: అయిస్కాంత క్షేత్రం - ఇది అయస్కాంత శక్తులు ప్రయోగించబడే కదులుతున్న విద్యుత్ చార్జీలకు సమీపంలో ఉన్న ప్రాంతం.విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన శరీరం కదిలేటప్పుడు శక్తిని అనుభవించే ఏదైనా ప్రాంతం అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన కణం చుట్టూ ఉంటుంది విద్యుత్ క్షేత్రం… కదిలే విద్యుత్ చార్జ్డ్ కణం ఒక అయస్కాంత క్షేత్రంతో పాటు విద్యుత్తుతో కూడి ఉంటుంది. ఆంపియర్ చట్టం కదిలే ఛార్జీలు మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల మధ్య సంబంధాన్ని ఏర్పరుస్తుంది (చూడండి — ఆంపియర్ యొక్క చట్టం).

అనేక చిన్న విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన కణాలు స్థిరమైన వేగంతో పథంలోని ఒకే భాగం గుండా నిరంతరం వెళితే, ప్రతి కణం యొక్క వ్యక్తిగత కదిలే అయస్కాంత క్షేత్రాల యొక్క మొత్తం ప్రభావం శాశ్వత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. బయో సవర క్షేత్రాలు.

ప్రత్యేక సంధర్భం ఆంపియర్ యొక్క చట్టం, బయో-సావార్డ్ యొక్క చట్టం అని పిలుస్తారు, విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహించే అనంతమైన పొడవైన స్ట్రెయిట్ వైర్ నుండి ఇచ్చిన దూరం వద్ద అయస్కాంత క్షేత్ర బలం యొక్క పరిమాణాన్ని నిర్ణయిస్తుంది (బయోట్-సావార్డ్ చట్టం).

కాబట్టి అయస్కాంత క్షేత్రానికి ఒక నిర్దిష్ట బలం ఉంటుంది.ఎలక్ట్రిక్ ఛార్జ్ ఎక్కువ కదిలే, ఫలితంగా అయస్కాంత క్షేత్రం బలంగా ఉంటుంది. అలాగే, విద్యుత్ ఛార్జ్ ఎంత వేగంగా కదులుతుందో, అయస్కాంత క్షేత్రం అంత బలంగా ఉంటుంది.

స్థిర విద్యుత్ ఛార్జ్ ఎటువంటి అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయదు. వాస్తవానికి, ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం కదిలే ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్ ఉనికి నుండి స్వతంత్రంగా ఉండదు.

లోరెంజ్ చట్టం అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదిలే విద్యుత్ చార్జ్డ్ కణంపై పనిచేసే శక్తిని నిర్వచిస్తుంది. లోరెంజ్ ఫోర్స్ బాహ్య క్షేత్రం యొక్క దిశ మరియు కణం యొక్క కదలిక దిశ రెండింటికి లంబంగా నిర్దేశించబడింది. చార్జ్డ్ కణాలు అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలకు లంబ కోణంలో కదులుతున్నప్పుడు వాటిపై "పార్శ్వ శక్తి" పనిచేస్తుంది.

బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలో "అయస్కాంతంగా ఛార్జ్ చేయబడిన" శరీరం బాహ్య క్షేత్రాన్ని బలపరిచే స్థానం నుండి బాహ్య క్షేత్రం బలహీనపడే స్థితికి శరీరాన్ని కదిలించే శక్తిని అనుభవిస్తుంది. ఇది క్రింది సూత్రం యొక్క అభివ్యక్తి: అన్ని వ్యవస్థలు కనీస శక్తితో కూడిన స్థితికి చేరుకుంటాయి.

లెంజ్ నియమం ఇలా పేర్కొంది: "ఒక అయస్కాంత క్షేత్రంతో కణం యొక్క పరస్పర చర్య ఫలితంగా కదిలే చార్జ్డ్ కణం యొక్క పథం ఏ విధంగానైనా మారినట్లయితే, ఈ మార్పులు ఈ మార్పులకు కారణమైన అయస్కాంత క్షేత్రానికి సరిగ్గా ఎదురుగా కొత్త అయస్కాంత క్షేత్రం రూపానికి దారితీస్తాయి. «

మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ ద్వారా "ప్రవహించే" అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని సృష్టించే సోలేనోయిడ్ సామర్థ్యం వైర్ యొక్క మలుపుల సంఖ్య మరియు వాటి ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ రెండింటిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. రెండు కారకాలు సంభవించడానికి దారితీస్తాయి మాగ్నెటోమోటివ్ ఫోర్స్ లేదా సంక్షిప్తంగా MDS… శాశ్వత అయస్కాంతాలు ఇలాంటి మాగ్నెటోమోటివ్ శక్తిని సృష్టించగలవు.

మాగ్నెటోమోటివ్ ఫోర్స్ మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్‌లో మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ ప్రవాహాన్ని అదే విధంగా చేస్తుంది ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ (EMF) విద్యుత్ వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.

మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్‌లు కొన్ని మార్గాల్లో ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్‌లకు సారూప్యంగా ఉంటాయి, అయితే ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్‌లలో చార్జ్డ్ కణాల వాస్తవ చలనం ఉంటుంది, అయితే మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్‌లలో అలాంటి చలనం ఉండదు. విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేసే ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ యొక్క చర్య వివరించబడింది ఓం యొక్క చట్టం.

అయస్కాంత క్షేత్ర బలం సంబంధిత మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ యొక్క యూనిట్ పొడవుకు మాగ్నెటోమోటివ్ ఫోర్స్. మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ లేదా ఫ్లక్స్ డెన్సిటీ అనేది ఇచ్చిన మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ యొక్క యూనిట్ ప్రాంతం గుండా వెళుతున్న అయస్కాంత ప్రవాహానికి సమానం.

అయిష్టత మాగ్నెటోమోటివ్ ఫోర్స్ యొక్క చర్యకు ప్రతిస్పందనగా అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని నిర్వహించే దాని సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించే నిర్దిష్ట మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ యొక్క లక్షణం.

ఓంలలోని విద్యుత్ నిరోధకత ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం యొక్క మార్గం యొక్క పొడవుకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, ఈ ప్రవాహం యొక్క క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు విద్యుత్ వాహకతకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది, ఇది విద్యుత్ లక్షణాలను వివరించే లక్షణం. స్థలం యొక్క ప్రస్తుత-వాహక ప్రాంతాన్ని రూపొందించే పదార్ధం.

అయస్కాంత ప్రతిఘటన అనేది మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ యొక్క మార్గం యొక్క పొడవుకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, ఈ ఫ్లక్స్ యొక్క క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు అయస్కాంత పారగమ్యతకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది, ఇది పదార్థం యొక్క అయస్కాంత లక్షణాలను వివరించే లక్షణం. అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని మోసుకెళ్ళే స్థలం కంపోజ్ చేయబడింది. (చూడండి - మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్ కోసం ఓం యొక్క చట్టం).

అయస్కాంత పారగమ్యత ఒక నిర్దిష్ట మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ సాంద్రతను నిర్వహించగల సామర్థ్యాన్ని వ్యక్తీకరించే పదార్ధం యొక్క లక్షణం (చూడండి - అయస్కాంత పారగమ్యత).

ఈ అంశంపై మరింత: విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం - ఆవిష్కరణ మరియు భౌతిక లక్షణాల చరిత్ర