بہاؤ اور مقناطیسی بہاؤ کا رشتہ

تجربے سے یہ معلوم ہوتا ہے کہ مستقل میگنےٹ کے ساتھ ساتھ کرنٹ لے جانے والے کنڈکٹرز کے قریب، جسمانی اثرات دیکھے جا سکتے ہیں، جیسے کہ دوسرے میگنےٹس یا کرنٹ لے جانے والے کنڈکٹرز پر مکینیکل اثر، نیز دیے گئے کنڈکٹرز میں EMF کی ظاہری شکل۔ جگہ

میگنےٹس اور کرنٹ لے جانے والے موصل کے قریب خلا کی غیر معمولی حالت کو مقناطیسی میدان کہا جاتا ہے، جس کی مقداری خصوصیات کا تعین ان مظاہر سے آسانی سے کیا جاتا ہے: مکینیکل ایکشن کی قوت یا برقی مقناطیسی انڈکشن کے ذریعے، درحقیقت، اس میں پیدا ہونے والی شدت سے حرکت پذیر کنڈکٹر ای ایم ایف.

کنڈکٹر میں EMF کی ترسیل کا رجحان (برقی مقناطیسی انڈکشن کا رجحان) مختلف حالات میں ہوتا ہے۔ آپ ایک تار کو یکساں مقناطیسی میدان کے ذریعے منتقل کر سکتے ہیں یا کسی اسٹیشنری تار کے قریب مقناطیسی میدان کو تبدیل کر سکتے ہیں۔ دونوں صورتوں میں، خلا میں مقناطیسی میدان میں تبدیلی موصل میں EMF پیدا کرے گی۔

اس رجحان کی تحقیقات کے لیے ایک سادہ تجرباتی آلہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ یہاں کنڈکٹیو (تانبے) کی انگوٹھی اپنے تاروں سے جڑی ہوئی ہے۔ بیلسٹک گیلوانومیٹر کے ساتھ، تیر کے انحراف سے، جس کے لیے اس سادہ سرکٹ سے گزرنے والے برقی چارج کی مقدار کا اندازہ لگانا ممکن ہوگا۔ سب سے پہلے، مقناطیس (پوزیشن a) کے قریب خلا میں کسی مقام پر انگوٹھی کو مرکز کریں، پھر انگوٹھی کو تیزی سے منتقل کریں (بی پوزیشن پر)۔ گیلوانومیٹر سرکٹ سے گزرنے والے چارج کی قدر دکھائے گا، Q۔

اب ہم انگوٹھی کو ایک اور مقام پر رکھتے ہیں، مقناطیس سے تھوڑا آگے (سی پوزیشن پر)، اور دوبارہ، اسی رفتار سے، ہم اسے تیزی سے سائیڈ کی طرف (ڈی پوزیشن پر) منتقل کرتے ہیں۔ گیلوانومیٹر سوئی کا انحراف پہلی کوشش کے مقابلے میں کم ہوگا۔ اور اگر ہم لوپ R کی مزاحمت کو بڑھاتے ہیں، مثال کے طور پر، تانبے کو ٹنگسٹن سے بدل کر، پھر انگوٹھی کو اسی طرح حرکت دیتے ہوئے، ہم دیکھیں گے کہ گیلوانومیٹر اس سے بھی چھوٹا چارج دکھائے گا، لیکن اس چارج کی قدر گیلوانومیٹر کسی بھی صورت میں لوپ ریزسٹنس کے الٹا متناسب ہوگا۔

تجربہ واضح طور پر ظاہر کرتا ہے کہ مقناطیس کے ارد گرد کی جگہ میں کسی بھی مقام پر کچھ خاصیت ہوتی ہے، جو کہ گیلوانومیٹر سے گزرنے والے چارج کی مقدار کو براہ راست متاثر کرتی ہے جب ہم انگوٹھی کو مقناطیس سے دور کرتے ہیں۔ آئیے اسے مقناطیس کے قریب کچھ کہتے ہیں، مقناطیسی بہاؤ، اور ہم اس کی مقداری قدر کو حرف F سے ظاہر کرتے ہیں۔ Ф ~ Q * R اور Q ~ Ф / R کے انکشاف شدہ انحصار کو نوٹ کریں۔

آئیے تجربے کو پیچیدہ بنائیں۔ ہم تانبے کے لوپ کو مقناطیس کے مخالف ایک خاص مقام پر ٹھیک کریں گے، اس کے آگے (ڈی پوزیشن پر)، لیکن اب ہم لوپ کا رقبہ تبدیل کریں گے (اس کا ایک حصہ تار سے اوور لیپ کرنا)۔ گیلوانومیٹر کی ریڈنگ انگوٹھی کے رقبے میں تبدیلی کے متناسب ہوگی (پوزیشن ای پر)۔

لہذا، لوپ پر کام کرنے والے ہمارے مقناطیس سے مقناطیسی بہاؤ F لوپ کے رقبے کے متناسب ہے۔ لیکن مقناطیسی انڈکشن B، مقناطیس کی نسبت انگوٹھی کی پوزیشن سے متعلق، لیکن انگوٹھی کے پیرامیٹرز سے آزاد، مقناطیس کے قریب خلا میں کسی بھی سمجھے جانے والے مقام پر مقناطیسی میدان کی خاصیت کا تعین کرتا ہے۔

تانبے کی انگوٹھی کے ساتھ تجربات کو جاری رکھتے ہوئے، اب ہم ابتدائی لمحے (پوزیشن جی) میں مقناطیس کی نسبت انگوٹھی کے ہوائی جہاز کی پوزیشن کو تبدیل کریں گے اور پھر اسے مقناطیس کے محور (پوزیشن h) کے ساتھ ایک پوزیشن پر گھمائیں گے۔

نوٹ کریں کہ انگوٹھی اور مقناطیس کے درمیان زاویہ میں جتنی زیادہ تبدیلی ہوگی، گیلوانومیٹر کے ذریعے سرکٹ میں اتنا ہی زیادہ چارج Q بہتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ انگوٹھی کے ذریعے مقناطیسی بہاؤ مقناطیس اور نارمل کے درمیان زاویہ کے کوسائن کے متناسب ہے۔ انگوٹی کے طیارے تک.

اس طرح، ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں مقناطیسی انڈکشن B - ایک ویکٹر کی مقدار ہوتی ہے، جس کی سمت کسی مقررہ نقطہ پر اس پوزیشن پر موجود انگوٹھی کے ہوائی جہاز کے نارمل کی سمت کے ساتھ ملتی ہے جب، جب انگوٹھی تیزی سے مقناطیس سے دور ہو جاتی ہے، چارج Q ساتھ ساتھ گزرتا ہے۔ سرکٹ زیادہ سے زیادہ ہے.

تجربے میں مقناطیس کے بجائے آپ استعمال کر سکتے ہیں۔ برقی مقناطیس کا کنڈلیاس کوائل کو منتقل کریں یا اس میں کرنٹ کو تبدیل کریں، اس طرح تجرباتی لوپ میں داخل ہونے والے مقناطیسی میدان میں اضافہ یا کمی۔

مقناطیسی میدان کے ذریعے داخل ہونے والے علاقے کو لازمی طور پر ایک سرکلر موڑ سے نہیں باندھا جا سکتا، یہ اصولی طور پر کوئی بھی سطح ہو سکتی ہے، مقناطیسی بہاؤ جس کے ذریعے پھر انضمام کے ذریعے طے کیا جاتا ہے:

اس سے یہ نتیجہ نکلتا ہے کہ مقناطیسی بہاؤ F آیا سطح S کے ذریعے مقناطیسی انڈکشن ویکٹر B کا بہاؤ۔اور مقناطیسی انڈکشن B میدان میں ایک دیے گئے نقطہ پر مقناطیسی بہاؤ کثافت F ہے۔ مقناطیسی بہاؤ Ф کو «Weber» — Wb کی اکائیوں میں ماپا جاتا ہے۔ میگنیٹک انڈکشن B کو ٹیسلا — ٹیسلا کی اکائیوں میں ماپا جاتا ہے۔

اگر ایک مستقل مقناطیس یا کرنٹ لے جانے والی کنڈلی کے ارد گرد کی پوری جگہ کو اسی طرح ایک گیلوانو میٹر کوائل کے ذریعے جانچا جائے تو اس جگہ میں نام نہاد "مقناطیسی لکیروں" کی لامحدود تعداد کی تعمیر ممکن ہے۔ ویکٹر لائنیں مقناطیسی انڈکشن B — ہر ایک نقطہ پر ٹینجنٹ کی سمت جس کا مطالعہ کی گئی جگہ کے ان مقامات پر مقناطیسی انڈکشن ویکٹر B کی سمت ہو گی۔

مقناطیسی میدان کی جگہ کو ایک یونٹ کراس سیکشن S = 1 کے ساتھ خیالی ٹیوبوں کے ذریعے تقسیم کرکے، نام نہاد حاصل کیا جاسکتا ہے۔ واحد مقناطیسی نلیاں جن کے محوروں کو واحد مقناطیسی لکیریں کہتے ہیں۔ اس نقطہ نظر کو استعمال کرتے ہوئے، آپ مقناطیسی میدان کی ایک مقداری تصویر کو بصری طور پر پیش کر سکتے ہیں، اور اس صورت میں مقناطیسی بہاؤ منتخب سطح سے گزرنے والی لائنوں کی تعداد کے برابر ہوگا۔

مقناطیسی لکیریں مسلسل ہیں، وہ قطب شمالی کو چھوڑ کر لازمی طور پر قطب جنوبی میں داخل ہوتی ہیں، اس لیے کسی بھی بند سطح کے ذریعے کل مقناطیسی بہاؤ صفر ہے۔ ریاضی کے لحاظ سے یہ اس طرح لگتا ہے:

بیلناکار کنڈلی کی سطح سے جکڑے ہوئے مقناطیسی میدان پر غور کریں۔ درحقیقت یہ ایک مقناطیسی بہاؤ ہے جو اس کنڈلی کے موڑ سے بننے والی سطح میں داخل ہوتا ہے۔ اس صورت میں، کل سطح کو کنڈلی کے ہر موڑ کے لیے الگ الگ سطحوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ کنڈلی کے اوپری اور نچلے موڑ کی سطحوں کو چار واحد مقناطیسی لکیروں سے چھیدا جاتا ہے، اور کنڈلی کے وسط میں موڑ کی سطحوں کو آٹھ سے سوراخ کیا جاتا ہے۔

کنڈلی کے تمام موڑوں کے ذریعے کل مقناطیسی بہاؤ کی قدر معلوم کرنے کے لیے، اس کے ہر موڑ کی سطحوں میں گھسنے والے مقناطیسی بہاؤ کو جمع کرنا ضروری ہے، یعنی کنڈلی کے انفرادی موڑوں سے وابستہ مقناطیسی بہاؤ:

Ф = Ф1 + Ф2 + Ф3 + Ф4 + Ф5 + Ф6 + Ф7 + Ф8 اگر کوائل میں 8 موڑ ہوں۔

پچھلی تصویر میں دکھائی گئی ہموار سمیٹنے والی مثال کے لیے:

F ٹاپ موڑ = 4 + 4 + 6 + 8 = 22;

F نچلے موڑ = 4 + 4 + 6 + 8 = 22۔

Ф کل = Ф اوپری موڑ + Ф نچلے موڑ = 44۔

یہیں سے "بہاؤ کنکشن" کا تصور متعارف کرایا گیا ہے۔ سلسلہ بندی کنکشن کنڈلی کے تمام موڑوں سے وابستہ کل مقناطیسی بہاؤ، عددی طور پر اس کے انفرادی موڑ سے وابستہ مقناطیسی بہاؤ کے مجموعے کے برابر:

Фm مقناطیسی بہاؤ ہے جو کنڈلی کے ایک انقلاب کے ذریعے کرنٹ سے پیدا ہوتا ہے۔ wэ - کنڈلی میں موڑ کی مؤثر تعداد؛

بہاؤ ربط ایک مجازی قدر ہے کیونکہ حقیقت میں انفرادی مقناطیسی بہاؤ کا کوئی مجموعہ نہیں ہے، لیکن مجموعی مقناطیسی بہاؤ ہے۔ تاہم، جب کنڈلی کے موڑوں پر مقناطیسی بہاؤ کی اصل تقسیم معلوم نہ ہو، لیکن بہاؤ کا تعلق معلوم ہو، تو مطلوبہ رقم حاصل کرنے کے لیے درکار مساوی ایک جیسے موڑ کی تعداد کا حساب لگا کر کوائل کو ایک مساوی سے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ مقناطیسی بہاؤ کی.