کرنٹ لے جانے والی کنڈلی کا مقناطیسی میدان

اگر سٹیشنری برقی چارجز کے ارد گرد خلا میں ایک الیکٹرو سٹیٹک فیلڈ موجود ہے، تو حرکت پذیر چارجز کے ارد گرد خلا میں (نیز وقت کے مختلف الیکٹرک فیلڈز کے ارد گرد جو میکسویل کے ذریعہ تجویز کیا گیا ہے) موجود ہے۔ مقناطیسی میدان… تجرباتی طور پر اس کا مشاہدہ کرنا آسان ہے۔

مقناطیسی میدان کی بدولت، برقی رو ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں، اسی طرح مستقل میگنےٹ اور میگنےٹ کے ساتھ کرنٹ بھی۔ برقی تعامل کے مقابلے میں، مقناطیسی تعامل زیادہ مضبوط ہے۔ اس تعامل کا مطالعہ آندرے میری ایمپیر نے مقررہ وقت میں کیا تھا۔

طبیعیات میں، مقناطیسی میدان کی خصوصیت ہے۔ مقناطیسی انڈکشن B اور یہ جتنا بڑا ہوگا، مقناطیسی میدان اتنا ہی مضبوط ہوگا۔ مقناطیسی انڈکشن B ایک ویکٹر کی مقدار ہے، اس کی سمت مقناطیسی میدان میں کسی مقام پر رکھے گئے روایتی مقناطیسی تیر کے شمالی قطب پر کام کرنے والی قوت کی سمت سے میل کھاتی ہے۔ B، یعنی مقناطیسی میدان کی سمت میں۔

مقناطیسی انڈکشن لائن کے کسی بھی نقطہ پر ویکٹر B کو ٹینجینٹیلی طور پر اس کی طرف ہدایت کی جاتی ہے۔ یعنی، انڈکشن B کرنٹ پر مقناطیسی میدان کے قوت اثر کو نمایاں کرتا ہے۔ اسی طرح کا کردار برقی میدان کے لیے قوت E ادا کرتا ہے، جو چارج پر برقی میدان کے مضبوط عمل کو نمایاں کرتا ہے۔

آئرن فائلنگ کے ساتھ آسان ترین تجربہ آپ کو مقناطیسی شے پر مقناطیسی فیلڈ کے عمل کے رجحان کو واضح طور پر ظاہر کرنے کی اجازت دیتا ہے، کیونکہ مستقل مقناطیسی میدان میں فیرو میگنیٹ کے چھوٹے چھوٹے ٹکڑے (اس طرح کے ٹکڑے لوہے کی فائلنگ ہیں) میدان کے ساتھ مقناطیسی ہوتے ہیں، مقناطیسی تیر، کمپاس کے چھوٹے تیروں کی طرح۔

اگر آپ عمودی تانبے کی تار لیتے ہیں اور اسے کاغذ کی افقی طور پر رکھی ہوئی شیٹ (یا Plexiglas یا پلائیووڈ) میں سوراخ سے چلاتے ہیں اور پھر شیٹ پر دھاتی فائلنگ ڈالتے ہیں، اسے تھوڑا سا ہلائیں، اور پھر تار کے ذریعے براہ راست کرنٹ چلائیں، یہ دیکھنا آسان ہے کہ فائلنگ اپنے آپ کو تار کے گرد دائروں میں ایک بھنور کی شکل میں، اس میں موجود کرنٹ کے لیے کھڑے ہوائی جہاز میں کیسے ترتیب دیں گی۔

چورا کے یہ دائرے کرنٹ لے جانے والے کنڈکٹر کے مقناطیسی میدان کے مقناطیسی انڈکشن B کی لائنوں کی محض روایتی نمائندگی ہوں گے۔ اس تجربے میں دائروں کا مرکز کرنٹ لے جانے والے تار کے محور کے ساتھ بالکل مرکز میں واقع ہوگا۔

کرنٹ لے جانے والے تار میں مقناطیسی انڈکشن ویکٹر کی سمت کا تعین کرنا آسان ہے۔ جملیٹ کے اصول سے یا دائیں ہاتھ کے اسکرو کے اصول کے مطابق: تار میں کرنٹ کی سمت میں اسکرو محور کی ترجمے کی حرکت کے ساتھ، اسکرو یا جمبل ہینڈل کی گردش کی سمت (اندر یا باہر اسکرونگ) اس کی سمت کی نشاندہی کرے گی۔ کرنٹ کے ارد گرد مقناطیسی میدان۔

جمبل اصول کیوں لاگو ہوتا ہے؟ کیونکہ دو میکسویل مساواتوں میں استعمال ہونے والے روٹر کے کام (فیلڈ تھیوری میں بوسیدگی کے ذریعہ بیان کیا جاتا ہے) کو رسمی طور پر ایک ویکٹر پروڈکٹ کے طور پر لکھا جاسکتا ہے (آپریٹر نابلا کے ساتھ) اور سب سے اہم بات یہ ہے کہ ویکٹر فیلڈ کے روٹر کو اس سے تشبیہ دی جاسکتی ہے۔ مشابہت) مثالی سیال کی گردش کی زاویہ رفتار سے (جیسا کہ خود میکسویل نے تصور کیا ہے)، جس کے بہاؤ کی رفتار فیلڈ دیے گئے ویکٹر فیلڈ کی نمائندگی کرتی ہے، روٹر کے لیے ان قاعدہ فارمولیشنوں کے ذریعے استعمال کیا جا سکتا ہے جو کونیی رفتار کے لیے بیان کیے گئے ہیں۔

اس طرح، اگر آپ انگوٹھے کو ویکٹر فیلڈ ورٹیکس کی سمت موڑتے ہیں، تو یہ اس فیلڈ کے روٹر ویکٹر کی سمت میں گھس جائے گا۔

جیسا کہ آپ دیکھ سکتے ہیں، الیکٹرو سٹیٹک فیلڈ کی شدت کی لائنوں کے برعکس، جو خلا میں کھلی ہوتی ہیں، برقی رو کے گرد مقناطیسی انڈکشن کی لائنیں بند ہوتی ہیں۔ اگر برقی شدت E کی لکیریں مثبت چارجز کے ساتھ شروع ہوتی ہیں اور منفی چارجز کے ساتھ ختم ہوتی ہیں، تو مقناطیسی انڈکشن B کی لکیریں صرف کرنٹ کے ارد گرد بند ہو جاتی ہیں جو انہیں پیدا کرتی ہے۔

اب آئیے تجربے کو پیچیدہ کریں۔ کرنٹ کے ساتھ سیدھی تار کے بجائے کرنٹ کے ساتھ موڑ پر غور کریں۔ فرض کریں کہ ہمارے لیے اس طرح کے لوپ کو ڈرائنگ کے جہاز پر کھڑا رکھنا آسان ہے، جس میں کرنٹ ہماری طرف بائیں طرف اور دائیں طرف ہوتا ہے۔ اگر اب مقناطیسی سوئی کے ساتھ ایک کمپاس موجودہ لوپ کے اندر رکھا گیا ہے، تو مقناطیسی سوئی مقناطیسی انڈکشن کی لکیروں کی سمت کی نشاندہی کرے گی - وہ لوپ کے محور کے ساتھ چلائی جائیں گی۔

کیوں؟ چونکہ کنڈلی کے طیارے کے مخالف پہلو مقناطیسی سوئی کے کھمبے کے مشابہ ہوں گے۔جہاں سے B لائنیں نکلتی ہیں وہ شمالی مقناطیسی قطب ہے، جہاں وہ قطب جنوبی میں داخل ہوتی ہے۔ یہ سمجھنا آسان ہے اگر آپ پہلے کرنٹ لے جانے والے تار اور اس کے مقناطیسی میدان پر غور کریں، اور پھر اس تار کو صرف ایک انگوٹھی میں سمیٹیں۔

کرنٹ کے ساتھ لوپ کے مقناطیسی انڈکشن کی سمت کا تعین کرنے کے لیے، وہ جمبل اصول یا دائیں ہاتھ کے اسکرو اصول کا بھی استعمال کرتے ہیں۔ جمبل کی نوک کو لوپ کے بیچ میں رکھیں اور اسے گھڑی کی سمت میں گھمائیں۔ جمبل کی ترجمہی حرکت لوپ کے مرکز میں مقناطیسی انڈکشن ویکٹر B کے ساتھ سمت میں موافق ہوگی۔

ظاہر ہے، کرنٹ کے مقناطیسی میدان کی سمت کا تعلق تار میں کرنٹ کی سمت سے ہے، چاہے وہ سیدھا تار ہو یا کنڈلی۔

عام طور پر یہ قبول کیا جاتا ہے کہ کرنٹ لے جانے والی کوائل یا کوائل کا وہ رخ جہاں مقناطیسی انڈکشن B کی لکیریں نکلتی ہیں (ویکٹر B کی سمت باہر کی طرف ہے) شمالی مقناطیسی قطب ہے اور جہاں لکیریں داخل ہوتی ہیں (ویکٹر B اندر کی طرف ہے) جنوبی مقناطیسی قطب

اگر کرنٹ کے ساتھ کئی موڑ ایک لمبی کوائل کی شکل دیتے ہیں - ایک سولینائڈ (کوائل کی لمبائی اس کے قطر سے کئی گنا زیادہ ہے)، تو اس کے اندر کا مقناطیسی میدان یکساں ہے، یعنی مقناطیسی انڈکشن B کی لکیریں ایک دوسرے کے متوازی ہیں اور کنڈلی کی پوری لمبائی کے ساتھ ایک ہی کثافت۔ اتفاق سے، ایک مستقل مقناطیس کا مقناطیسی میدان بیرونی طور پر کرنٹ لے جانے والی کنڈلی کے مقناطیسی میدان سے ملتا جلتا ہے۔

کرنٹ I، لمبائی l کے ساتھ ایک کنڈلی کے لیے، موڑ N کی تعداد کے ساتھ، ویکیوم میں مقناطیسی انڈکشن عددی اعتبار سے اس کے برابر ہو گا:

لہذا، کرنٹ کے ساتھ کنڈلی کے اندر مقناطیسی میدان یکساں ہے اور قطب جنوبی سے شمالی قطب (کنڈلی کے اندر!) کی طرف ہدایت کرتا ہے۔ کنڈلی کے اندر مقناطیسی انڈکشن ماڈیولو ہے جو کرنٹ لے جانے والی کنڈلی کی فی یونٹ لمبائی میں ایمپیئر موڑ کی تعداد کے متناسب ہے۔