مقناطیسی میدان، solenoids اور electromagnets کے بارے میں

برقی رو کا مقناطیسی میدان

مقناطیسی میدان صرف قدرتی یا مصنوعی کے ذریعہ نہیں بنایا گیا ہے۔ مستقل میگنےٹ، بلکہ ایک کنڈکٹر بھی ہے اگر کوئی برقی رو اس سے گزرتا ہے۔ لہذا، مقناطیسی اور برقی مظاہر کے درمیان ایک تعلق ہے.

اس بات کو یقینی بنانا مشکل نہیں ہے کہ اس تار کے گرد مقناطیسی میدان بنا ہوا ہے جس کے ذریعے کرنٹ بہتا ہے۔ اس کے متوازی حرکت پذیر مقناطیسی سوئی کے اوپر ایک سیدھا تار رکھیں اور اس کے ذریعے برقی رو گزریں۔ تیر تار پر کھڑا پوزیشن لے گا۔

کون سی قوتیں مقناطیسی سوئی کو گھومنے کا سبب بن سکتی ہیں؟ ظاہر ہے، مقناطیسی میدان کی طاقت تار کے گرد پیدا ہوتی ہے۔ بجلی بند کر دیں اور مقناطیسی سوئی اپنی معمول کی پوزیشن پر واپس آجائے گی۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ جب کرنٹ بند ہو جاتا ہے تو تار کا مقناطیسی میدان بھی غائب ہو جاتا ہے۔

اس طرح تار سے گزرنے والا برقی رو ایک مقناطیسی میدان بناتا ہے۔ یہ معلوم کرنے کے لیے کہ مقناطیسی سوئی کس سمت کو موڑ دے گی، دائیں ہاتھ کا اصول لاگو کریں۔اگر آپ اپنا دایاں ہاتھ تار پر رکھتے ہیں تو ہتھیلی کو نیچے کریں، تاکہ کرنٹ کی سمت انگلیوں کی سمت کے مطابق ہو، تو جھکا ہوا انگوٹھا تار کے نیچے رکھی مقناطیسی سوئی کے شمالی قطب کے انحراف کی سمت دکھائے گا۔ . اس اصول کو استعمال کرتے ہوئے اور تیر کی قطبیت کو جان کر، آپ تار میں کرنٹ کی سمت کا تعین بھی کر سکتے ہیں۔

ایک مستطیل تار اگنیئس فیلڈ میں مرتکز دائروں کی شکل ہوتی ہے۔ اگر آپ اپنا دایاں ہاتھ تار پر رکھیں، ہتھیلی کو نیچے رکھیں، تاکہ انگلیوں سے کرنٹ بہتے، تو جھکا ہوا انگوٹھا مقناطیسی سوئی کے شمالی قطب کی طرف اشارہ کرے گا۔ ایسی فیلڈ کو گول مقناطیسی میدان کہا جاتا ہے۔

سرکلر فیلڈ کی قوت کی لکیروں کی سمت انحصار کرتی ہے۔ برقی کرنٹ کی سمت کنڈکٹر میں اور نام نہاد gimbal قاعدہ کی طرف سے مقرر کیا جاتا ہے. اگر جمبل دماغی طور پر کرنٹ کی سمت میں مڑا ہوا ہے، تو اس کے ہینڈل کی گردش کی سمت میدان کی مقناطیسی فیلڈ لائنوں کی سمت کے موافق ہوگی۔ اس اصول کو لاگو کرتے ہوئے، آپ تار میں کرنٹ کی سمت معلوم کر سکتے ہیں اگر آپ کو اس کرنٹ سے پیدا ہونے والی فیلڈ کی فیلڈ لائنوں کی سمت معلوم ہے۔

مقناطیسی سوئی کے تجربے پر واپس آتے ہوئے، آپ اس بات کو یقینی بنا سکتے ہیں کہ یہ ہمیشہ مقناطیسی فیلڈ لائنوں کی سمت میں اپنے شمالی سرے کے ساتھ پوزیشن میں ہے۔

اس طرح، ایک مقناطیسی میدان ایک سیدھی تار کے گرد پیدا ہوتا ہے جس کے ذریعے برقی رو گزرتا ہے۔ اس کی شکل مرتکز دائروں کی ہوتی ہے اور اسے سرکلر میگنیٹک فیلڈ کہا جاتا ہے۔

تلوے وغیرہ سولینائڈ مقناطیسی میدان

مقناطیسی میدان کسی بھی تار کے گرد پیدا ہوتا ہے، چاہے اس کی شکل کچھ بھی ہو، بشرطیکہ تار میں سے برقی رو بہہ رہے ہوں۔

V الیکٹریکل انجینئرنگ جس سے ہم ڈیل کرتے ہیں۔ کنڈلی کی مختلف اقساممتعدد موڑ پر مشتمل ہے۔دلچسپی کے کنڈلی کے مقناطیسی میدان کی چھان بین کرنے کے لیے، آئیے پہلے غور کریں کہ ایک موڑ کے مقناطیسی میدان کی شکل کیا ہے۔

تصور کریں کہ موٹی تار کی ایک کنڈلی گتے کے ایک ٹکڑے سے گزر رہی ہے اور بجلی کے منبع سے جڑی ہوئی ہے۔ جب کوئی برقی کرنٹ کوائل سے گزرتا ہے تو کنڈلی کے ہر ایک حصے کے گرد ایک گول مقناطیسی میدان بنتا ہے۔ "گیمبل" اصول کے مطابق، یہ طے کرنا آسان ہے کہ لوپ کے اندر مقناطیسی میدان کی لکیریں ایک ہی سمت رکھتی ہیں (ہم کی طرف یا ہم سے دور، لوپ میں کرنٹ کی سمت کے لحاظ سے) اور وہ ایک طرف سے باہر نکلتی ہیں۔ لوپ کا اور دوسری طرف سے داخل کریں۔ اس طرح کے کنڈلیوں کی ایک سیریز، ایک سرپل کی شکل میں، ایک نام نہاد سولینائڈ (کوائل) ہے۔

جب کرنٹ اس سے گزرتا ہے تو سولینائیڈ کے گرد ایک مقناطیسی میدان بنتا ہے۔ یہ ہر موڑ کے مقناطیسی میدانوں کو شامل کرنے کے نتیجے میں حاصل کیا جاتا ہے اور شکل میں یہ ایک مستطیل مقناطیس کے مقناطیسی میدان سے مشابہت رکھتا ہے۔ سولینائڈ کی مقناطیسی فیلڈ لائنیں، جیسا کہ ایک رییکٹیلینر مقناطیس کے ساتھ، سولینائڈ کے ایک سرے کو چھوڑ کر دوسرے پر واپس آجاتی ہیں۔ سولینائڈ کے اندر ان کی ایک ہی سمت ہے۔ اس طرح، سولینائڈ کے سرے پولرائز ہوتے ہیں۔ جس سرے سے پاور لائنز باہر نکلتی ہیں وہ سولینائیڈ کا شمالی قطب ہے، اور جس سرے پر پاور لائنیں داخل ہوتی ہیں وہ اس کا قطب جنوبی ہے۔

Solenoid قطبوں کا تعین دائیں ہاتھ کے اصول سے کیا جا سکتا ہے، لیکن اس کے لیے آپ کو اس کے موڑ میں کرنٹ کی سمت جاننے کی ضرورت ہے۔ اگر آپ اپنے دائیں ہاتھ کو سولینائیڈ پر رکھیں، ہتھیلی کو نیچے رکھیں، تاکہ انگلیوں سے کرنٹ بہتے، تو جھکا ہوا انگوٹھا سولینائیڈ کے شمالی قطب کی طرف اشارہ کرے گا... اس اصول سے یہ نکلتا ہے کہ سولینائیڈ کی قطبیت پر منحصر ہے۔ اس میں کرنٹ کی سمت پر۔سولینائیڈ کے کھمبوں میں سے کسی ایک پر مقناطیسی سوئی لا کر اور پھر سولینائیڈ میں کرنٹ کی سمت تبدیل کرکے عملی طور پر اس کی جانچ کرنا آسان ہے۔ تیر فوراً 180 ° گھومے گا، یعنی یہ ظاہر کرے گا کہ سولینائیڈ کے کھمبے بدل گئے ہیں۔

سولینائیڈ میں پھیپھڑوں کو کھینچنے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ اگر سولینائیڈ کے اندر اسٹیل کی چھڑی رکھی جاتی ہے، تو کچھ عرصے بعد، سولینائیڈ کے مقناطیسی میدان کے زیر اثر، چھڑی کو مقناطیسی کر دیا جائے گا۔ یہ طریقہ پیداوار میں استعمال ہوتا ہے۔ مستقل میگنےٹ.

برقی مقناطیس

برقی مقناطیس ایک کنڈلی (سولینائڈ) ہے جس کے اندر لوہے کا کور ہوتا ہے۔ برقی مقناطیسوں کی شکلیں اور سائز مختلف ہیں، لیکن ان سب کی عمومی ساخت ایک جیسی ہے۔

برقی مقناطیس کا کنڈلی ایک فریم ہے جو اکثر پریس بورڈ یا فائبر سے بنا ہوتا ہے اور برقی مقناطیس کے مقصد کے لحاظ سے مختلف شکلیں رکھتا ہے۔ ایک تانبے کی موصل تار فریم پر کئی تہوں میں زخم ہے - برقی مقناطیس کی کنڈلی۔ اس میں موڑ کی ایک مختلف تعداد ہے اور یہ برقی مقناطیس کے مقصد کے لحاظ سے مختلف قطر کے تار سے بنا ہے۔

کنڈلی کی موصلیت کو مکینیکل نقصان سے بچانے کے لیے، کوائل کو کاغذ کی ایک یا زیادہ تہوں یا دیگر موصل مواد سے ڈھانپ دیا جاتا ہے۔ وائنڈنگ کا آغاز اور اختتام باہر لایا جاتا ہے اور فریم پر لگائے گئے آؤٹ پٹ ٹرمینلز سے یا سروں پر کانوں والی لچکدار تاروں سے جوڑ دیا جاتا ہے۔

برقی مقناطیس کی کنڈلی نرم، اینیلڈ آئرن یا سلکان، نکل وغیرہ کے ساتھ لوہے کے مرکب سے بنے کور پر نصب ہوتی ہے۔ اس لوہے میں سب سے کم باقیات ہیں۔ مقناطیسیت... کور اکثر پتلی چادروں سے بنے ہوتے ہیں، جو ایک دوسرے سے موصل ہوتے ہیں۔برقی مقناطیس کے مقصد کے لحاظ سے کور کی شکلیں مختلف ہو سکتی ہیں۔

اگر برقی کرنٹ کسی برقی مقناطیس کے کنڈلی سے گزرتا ہے، تو کنڈلی کے گرد ایک مقناطیسی میدان بنتا ہے، جو کور کو مقناطیسی بناتا ہے۔ چونکہ کور نرم لوہے سے بنا ہے، یہ فوری طور پر مقناطیسی ہو جائے گا. اگر آپ کرنٹ کو بند کر دیتے ہیں تو کور کی مقناطیسی خصوصیات بھی تیزی سے ختم ہو جائیں گی اور یہ مقناطیس نہیں رہ جائے گا۔ ایک برقی مقناطیس کے کھمبے، سولینائیڈ کی طرح، دائیں ہاتھ کے اصول سے متعین ہوتے ہیں۔ اگر برقی مقناطیس اور جی ایم ایٹ کی کنڈلی میں موجودہ سمت، پھر برقی مقناطیس کی قطبیت اس کے مطابق بدل جائے گی۔

برقی مقناطیس کا عمل مستقل مقناطیس کی طرح ہوتا ہے۔ تاہم، دونوں کے درمیان ایک بڑا فرق ہے. ایک مستقل مقناطیس ہمیشہ مقناطیسی ہوتا ہے، اور ایک برقی مقناطیس - صرف اس وقت جب کوئی برقی رو اس کے کنڈلی سے گزرتا ہے۔

اس کے علاوہ، مستقل مقناطیس کی کشش قوت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی، کیونکہ مستقل مقناطیس کا مقناطیسی بہاؤ غیر تبدیل ہوتا ہے۔ برقی مقناطیس کی کشش کی قوت مستقل نہیں ہوتی۔ ایک ہی برقی مقناطیس میں مختلف کشش ثقل ہو سکتی ہے۔ کسی بھی مقناطیس کی کشش کی قوت اس کے مقناطیسی بہاؤ کی شدت پر منحصر ہوتی ہے۔

سلٹ برقی مقناطیس کی کشش، اور اس لیے اس کا مقناطیسی بہاؤ، اس برقی مقناطیس کے کنڈلی سے گزرنے والے کرنٹ کی شدت پر منحصر ہے۔ کرنٹ جتنا زیادہ ہوگا، برقی مقناطیس کی کشش کی قوت اتنی ہی زیادہ ہوگی اور اس کے برعکس، برقی مقناطیس کی کنڈلی میں کرنٹ جتنا چھوٹا ہوگا، اتنی ہی کم قوت یہ مقناطیسی اجسام کو اپنی طرف کھینچتی ہے۔

لیکن مختلف ڈیزائن اور سائز کے برقی مقناطیسوں کے لیے، ان کی کشش کی طاقت کا انحصار نہ صرف کنڈلی میں موجود کرنٹ کی شدت پر ہوتا ہے۔اگر، مثال کے طور پر، ہم ایک ہی آلے اور جسامت کے دو برقی مقناطیس لیں، لیکن ایک چھوٹی تعداد کے ساتھ، اور دوسرا بہت بڑی تعداد کے ساتھ، تو یہ دیکھنا آسان ہے کہ ایک ہی کرنٹ پر کشش کی قوت مؤخر الذکر بہت زیادہ ہو جائے گا. درحقیقت، کنڈلیوں کی تعداد جتنی زیادہ ہوگی، ایک دیے گئے کرنٹ پر، اس کنڈلی کے گرد مقناطیسی میدان پیدا ہوتا ہے، کیونکہ یہ ہر موڑ کے مقناطیسی میدانوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ برقی مقناطیس کا مقناطیسی بہاؤ اور، اس کے مطابق، اس کی کشش کی قوت زیادہ ہوگی، کنڈلی کے موڑ کی تعداد اتنی ہی زیادہ ہوگی۔

ایک اور وجہ ہے جو برقی مقناطیس کے مقناطیسی بہاؤ کی شدت کو متاثر کرتی ہے۔ یہ اس کے مقناطیسی سرکٹ کا معیار ہے۔ مقناطیسی سرکٹ وہ راستہ ہے جس پر مقناطیسی بہاؤ بند ہوتا ہے۔ مقناطیسی سرکٹ میں ایک مخصوص مقناطیسی مزاحمت ہوتی ہے... مقناطیسی مزاحمت کا انحصار اس میڈیم کی مقناطیسی پارگمیتا پر ہوتا ہے جس سے مقناطیسی بہاؤ گزرتا ہے۔ اس میڈیم کی مقناطیسی پارگمیتا جتنی زیادہ ہوگی، اس کی مقناطیسی مزاحمت اتنی ہی کم ہوگی۔

چونکہ فیرو میگنیٹک باڈیز (آئرن، سٹیل) کی مقناطیسی پارگمیتا ہوا کی مقناطیسی پارگمیتا سے کئی گنا زیادہ ہے، اس لیے برقی مقناطیس بنانا زیادہ منافع بخش ہے تاکہ ان کے مقناطیسی سرکٹ میں ہوا کے حصے نہ ہوں۔ کرنٹ کی طاقت اور برقی مقناطیس کی کنڈلی کے موڑوں کی تعداد کی پیداوار کو میگنیٹومیٹو فورس کہا جاتا ہے... میگنیٹومیٹو فورس کو ایمپیئر موڑ کی تعداد سے ماپا جاتا ہے۔

مثال کے طور پر، 50 ایم اے کا کرنٹ 1200 موڑ کے ساتھ برقی مقناطیس کے کنڈلی سے بہتا ہے۔ ایسے برقی مقناطیس کی مقناطیسی قوت 0.05 NS 1200 = 60 amperes کے برابر ہے۔

مقناطیسی قوت کا عمل برقی سرکٹ میں الیکٹرو موٹیو فورس کے عمل سے ملتا جلتا ہے۔ جس طرح EMF برقی رو کی وجہ ہے، اسی طرح مقناطیسی قوت برقی مقناطیس میں مقناطیسی بہاؤ پیدا کرتی ہے۔ جس طرح برقی سرکٹ میں، جیسے جیسے EMF بڑھتا ہے، کرنٹ کی قدر بڑھ جاتی ہے، اسی طرح ایک مقناطیسی سرکٹ میں، جیسے جیسے مقناطیسی قوت بڑھتی ہے، مقناطیسی بہاؤ بڑھتا ہے۔

مقناطیسی مزاحمت کی کارروائی برقی سرکٹ مزاحمت کی کارروائی کی طرح ہے۔ جس طرح جب برقی سرکٹ کی مزاحمت بڑھ جاتی ہے تو کرنٹ کم ہوجاتا ہے، اسی طرح مقناطیسی سرکٹ میں مقناطیسی مزاحمت میں اضافہ مقناطیسی بہاؤ میں کمی کا سبب بنتا ہے۔

مقناطیسی قوت پر برقی مقناطیس کے مقناطیسی بہاؤ کا انحصار اور اس کی مقناطیسی مزاحمت کو اوہم کے قانون کے فارمولے سے ملتے جلتے فارمولے سے ظاہر کیا جا سکتا ہے: مقناطیسی قوت = (مقناطیسی بہاؤ / ہچکچاہٹ)

مقناطیسی بہاؤ ہچکچاہٹ سے تقسیم شدہ مقناطیسی قوت کے برابر ہے۔

کنڈلی کے موڑوں کی تعداد اور ہر برقی مقناطیس کے لیے مقناطیسی مزاحمت ایک مستقل قدر ہے۔ لہذا، دیے گئے برقی مقناطیس کا مقناطیسی بہاؤ صرف کنڈلی کے ذریعے بہنے والے کرنٹ میں تبدیلی کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے۔ چونکہ برقی مقناطیس کی کشش کی قوت کا تعین اس کے مقناطیسی بہاؤ سے ہوتا ہے، اس لیے برقی مقناطیس کی کشش کی قوت کو بڑھانے (یا کم) کرنے کے لیے ضروری ہے کہ اس کے مطابق اس کی کنڈلی میں کرنٹ کو بڑھانا (یا کم) کیا جائے۔

پولرائزڈ برقی مقناطیس

پولرائزڈ برقی مقناطیس ایک مستقل مقناطیس کا برقی مقناطیس سے جوڑا ہے۔ اسے اس طرح ترتیب دیا گیا ہے۔ نرم لوہے کے کھمبے کے نام نہاد ایکسٹینشن مستقل مقناطیس کے کھمبوں سے جڑے ہوئے ہیں۔ہر قطب ایک برقی مقناطیسی کور کے طور پر کام کرتا ہے۔اس پر ایک کنڈلی کے ساتھ ایک کوائل رکھا گیا ہے۔ دونوں کنڈلی سیریز میں جڑے ہوئے ہیں۔

چونکہ قطب کی توسیع مستقل مقناطیس کے کھمبوں سے براہ راست جڑی ہوتی ہے، اس لیے کنڈلی میں کرنٹ کی عدم موجودگی میں بھی ان میں مقناطیسی خصوصیات ہوتی ہیں۔ ایک ہی وقت میں، ان کی کشش کی قوت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے اور اس کا تعین مستقل مقناطیس کے مقناطیسی بہاؤ سے ہوتا ہے۔

پولرائزڈ برقی مقناطیس کا عمل یہ ہے کہ جیسے جیسے کرنٹ اس کے کنڈلیوں سے گزرتا ہے، اس کے قطبوں کی کشش کی قوت کنڈلیوں میں کرنٹ کی شدت اور سمت کے لحاظ سے بڑھتی یا کم ہوتی ہے۔ پولرائزڈ برقی مقناطیس کی یہ خاصیت عمل پر مبنی ہے۔ برقی مقناطیسی پولرائزڈ ریلے اور دیگر برقی آلات۔

کرنٹ لے جانے والے موصل پر مقناطیسی میدان کا عمل

اگر کسی تار کو مقناطیسی میدان میں رکھا جاتا ہے تاکہ یہ فیلڈ لائنوں پر کھڑا ہو، اور اس تار سے برقی رو گزرے، تو تار حرکت کرنا شروع کر دے گا اور مقناطیسی میدان کے ذریعے دھکیل دیا جائے گا۔

برقی رو کے ساتھ مقناطیسی میدان کے تعامل کے نتیجے میں موصل حرکت کرنے لگتا ہے، یعنی برقی توانائی مکینیکل توانائی میں تبدیل ہو جاتی ہے۔

مقناطیسی میدان کے ذریعے تار کو جس قوت سے پیچھے ہٹایا جاتا ہے اس کا انحصار مقناطیس کے مقناطیسی بہاؤ کی شدت، تار میں موجود کرنٹ، اور تار کے اس حصے کی لمبائی پر ہوتا ہے جسے قوت کی لکیریں عبور کرتی ہیں۔ اس قوت کے عمل کی سمت، یعنی کنڈکٹر کی حرکت کی سمت، کنڈکٹر میں کرنٹ کی سمت پر منحصر ہے اور اس کا تعین بائیں ہاتھ کے اصول سے ہوتا ہے۔

اگر آپ اپنے بائیں ہاتھ کی ہتھیلی کو اس طرح پکڑیں ​​گے کہ مقناطیسی میدان کی لکیریں اس میں داخل ہوں، اور چاروں انگلیاں بڑھی ہوئی انگلیاں کنڈکٹر میں کرنٹ کی سمت موڑ دیں، تو جھکا ہوا انگوٹھا کنڈکٹر کی حرکت کی سمت کی نشاندہی کرے گا۔ اس اصول کو لاگو کرتے ہوئے، آپ کو یاد رکھنا چاہیے کہ فیلڈ لائنیں مقناطیس کے شمالی قطب سے پھیلی ہوئی ہیں۔