वृत्ताकार पाश तथा परिनालिका से धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र

वृत्ताकार पाश से धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र

जब एक सीधे तार को वृत्ताकार पाश में मोड़कर धारा प्रवाहित की जाती है, तो तार के हर भाग के चारों ओर क्षेत्र रेखाएँ वृत्त होती हैं। जैसे-जैसे हम पाश के केंद्र के पास पहुँचते हैं, ये चाप लगभग सीधी रेखाओं के रूप में दिखते हैं, सभी एक ही दिशा में (पाश के तल के लंबवत)।

पाश का हर भाग केंद्र पर अपना क्षेत्र एक ही दिशा में जोड़ता है, अतः वहाँ क्षेत्र प्रबल होता है। यदि कुंडली में n फेरे हों, तो केंद्र पर क्षेत्र एक फेरे का n गुना होता है - क्योंकि हर फेरा एक ही दिशा में धारा ले जाता है और उनके क्षेत्र जुड़ जाते हैं।

क्षेत्र की दिशा ज्ञात करने के लिए पाश के किसी भी भाग पर दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम प्रयोग करें।

परिनालिका से धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र

परिनालिका विद्युतरोधी ताँबे के तार के अनेक वृत्ताकार फेरों की कुंडली है जो बेलन के आकार में पास-पास लपेटी जाती है।

आरेख के अंग्रेज़ी लेबलों के हिन्दी अर्थ:

English (in image)	हिन्दी
Solenoid	परिनालिका
Current (I)	धारा (I)
Uniform field inside	भीतर एकसमान क्षेत्र
North pole (N)	उत्तरी ध्रुव (N)
South pole (S)	दक्षिणी ध्रुव (S)
Field lines	क्षेत्र रेखाएँ

धारावाही परिनालिका का चुंबकीय क्षेत्र ठीक छड़ चुंबक जैसा दिखता है:

• एक सिरा उत्तरी ध्रुव व दूसरा दक्षिणी ध्रुव की भाँति व्यवहार करता है।
• परिनालिका के भीतर क्षेत्र रेखाएँ समांतर सीधी रेखाएँ होती हैं - भीतर क्षेत्र एकसमान (समान परिमाण व दिशा) होता है।
• बाहर क्षेत्र छड़ चुंबक की भाँति फैलता है।

मुख्य बिंदु: लंबी धारावाही परिनालिका के भीतर क्षेत्र एकसमान होता है।

विद्युत चुंबक

परिनालिका के भीतर का प्रबल, एकसमान क्षेत्र कुंडली के भीतर रखे चुंबकीय पदार्थ के टुकड़े (जैसे नरम लोहा) को चुंबकित करने में प्रयुक्त हो सकता है। इस प्रकार बने चुंबक को विद्युत चुंबक कहते हैं।

आरेख के अंग्रेज़ी लेबलों के हिन्दी अर्थ:

English (in image)	हिन्दी
Soft iron core	नरम लोहे की क्रोड
Solenoid coil	परिनालिका कुंडली
Battery	बैटरी
North pole (N)	उत्तरी ध्रुव (N)
South pole (S)	दक्षिणी ध्रुव (S)
Electromagnet	विद्युत चुंबक

विद्युत चुंबक में नरम लोहे की क्रोड होती है जिस पर विद्युतरोधी ताँबे के तार की कुंडली लिपटी होती है। धारा प्रवाहित होने पर क्रोड प्रबलता से चुंबकित हो जाती है; धारा रुकने पर यह लगभग पूरा चुंबकत्व खो देती है। यही विद्युत चुंबकों को बहुत उपयोगी बनाता है - इन्हें चालू व बंद किया जा सकता है, और इनकी प्रबलता धारा व फेरों की संख्या से नियंत्रित की जा सकती है।

[परीक्षा युक्ति] परिनालिका क्षेत्र = छड़-चुंबक जैसा, भीतर एकसमान। विद्युत चुंबक की क्रोड हेतु नरम लोहा प्रयुक्त होता है क्योंकि यह आसानी से चुंबकित व विचुंबकित होता है।

हल किए गए उदाहरण

उदाहरण 1: परिनालिका के भीतर क्षेत्र

लंबी धारावाही परिनालिका के भीतर चुंबकीय क्षेत्र के बारे में क्या कह सकते हैं?

हल: लंबी धारावाही परिनालिका के भीतर क्षेत्र एकसमान होता है - क्षेत्र रेखाएँ समान अंतराल वाली समांतर सीधी रेखाएँ हैं, अतः चुंबकीय क्षेत्र भीतर सभी बिंदुओं पर समान परिमाण व दिशा का होता है।

उदाहरण 2: पाश में क्षेत्र की दिशा

एक वृत्ताकार पाश मेज़ पर सपाट पड़ा है और धारा दक्षिणावर्त (ऊपर से देखने पर) बहती है। केंद्र पर क्षेत्र किधर संकेत करता है?

हल: पाश पर दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम लगाने पर, दक्षिणावर्त धारा (ऊपर से देखने पर) के लिए केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र नीचे की ओर (मेज़ में) संकेत करता है। (वामावर्त धारा के लिए यह ऊपर संकेत करता।)

उदाहरण 3: कुंडली का क्षेत्र बढ़ाना

धारावाही वृत्ताकार कुंडली के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र बढ़ाने के दो उपाय बताइए।

हल: (i) कुंडली में धारा बढ़ाएँ (क्षेत्र धारा के अनुपाती है)। (ii) फेरों की संख्या n बढ़ाएँ (क्षेत्र एक फेरे का n गुना होता है, क्योंकि हर फेरे का क्षेत्र जुड़ता है)। नरम लोहे की क्रोड रखने से भी यह प्रबल होता है।

उदाहरण 4: विद्युत चुंबक हेतु नरम लोहा क्यों

विद्युत चुंबक की क्रोड हेतु इस्पात के बजाय नरम लोहा क्यों प्रयुक्त होता है?

हल: नरम लोहा धारा बहने पर प्रबलता से चुंबकित होता है व धारा रुकने पर चुंबकत्व खो देता है, अतः विद्युत चुंबक को चालू व बंद किया जा सकता है। इस्पात चुंबकत्व बनाए रखता (स्थायी चुंबक बन जाता), जो विद्युत चुंबक में अवांछित है।