مقناطیسی میدان کی پیمائش کے اصول، مقناطیسی میدان کے پیرامیٹرز کی پیمائش کے آلات

چین میں تیسری صدی قبل مسیح میں زمین کے مقناطیسی قطبوں کی سمتوں کی نشاندہی کرنے والے پہلے مقناطیسی کمپاسز نمودار ہوئے۔ یہ مقناطیسی لوہے سے بنے شارٹ ہینڈل گول لاڈلز کی شکل میں آلات تھے۔

چمچ کو اس کے محدب حصے کے ساتھ ایک ہموار تانبے یا لکڑی کی سطح پر رکھا گیا تھا، جس پر رقم کے نشانات کی تصویروں کے ساتھ تقسیم تیار کی گئی تھی، جو بنیادی نکات کی نشاندہی کرتی تھی۔ کمپاس کو چالو کرنے کے لیے چمچ کو ہلکا سا دبایا گیا اور وہ گھومنے لگا۔ آخر کار جب چمچہ رک گیا تو اس کا ہینڈل بالکل دائیں طرف اشارہ کر دیا گیا۔ زمین کے جنوبی مقناطیسی قطب کی طرف.

بارہویں صدی سے، یورپ میں مسافروں کی طرف سے کمپاس فعال طور پر استعمال کیا جاتا تھا. مقناطیسی انحراف کا تعین کرنے کے لیے انہیں زمینی نقل و حمل اور سمندری جہاز دونوں پر نصب کیا گیا تھا۔

اٹھارویں صدی کے آخر سے، مقناطیسی مظاہر اس وقت کے سائنسدانوں کے لیے محتاط مطالعہ کا موضوع بن گئے۔ 1785 میں پینڈنٹ نے زمین کے مقناطیسی میدان کی طاقت کو درست کرنے کے لیے ایک طریقہ تجویز کیا۔ 1832 میںگاس نے زیادہ درست پیمائش کے ذریعے مقناطیسی میدان کی طاقت کی مطلق قدر کا تعین کرنے کا امکان ظاہر کیا۔

برقی چارجز کی نقل و حرکت کے دوران مشاہدہ شدہ مقناطیسی مظاہر اور قوت اثرات کے درمیان تعلق پہلی بار 1820 میں Oersted نے قائم کیا تھا۔ میکسویل بعد میں اس تعلق کو عقلی شکل میں لکھیں گے۔ ریاضیاتی مساوات کی شکل میں (1873):

آج تک، مقناطیسی میدان کے پیرامیٹرز کی پیمائش کے لیے درج ذیل تکنیک کا استعمال کیا جاتا ہے:

• teslameters — قوت H کی اقدار یا مقناطیسی فیلڈ B کی شمولیت کی پیمائش کے لیے آلات؛

• ویب میٹر — مقناطیسی بہاؤ کی شدت کو ماپنے کے آلات Ф;

• gradiometers - مقناطیسی میدان inhomogeneities کی پیمائش کے لئے آلات.

بھی موجود ہیں:

• مقناطیسی لمحے M کی پیمائش کے لیے آلات؛

• ویکٹر B کی سمت کی پیمائش کے لیے آلات؛

• مختلف مواد کے مقناطیسی مستقل کی پیمائش کے لیے آلات۔

مقناطیسی انڈکشن ویکٹر B مضبوط ضمنی کارروائی کی شدت کو نمایاں کرتا ہے۔ مقناطیسی میدان (قطب یا کرنٹ تک) اور اس وجہ سے خلا میں ایک دیئے گئے مقام پر اس کی اہم خصوصیت ہے۔

اس طرح، زیر مطالعہ مقناطیسی میدان مقناطیس یا موجودہ عنصر کے ساتھ مضبوطی سے تعامل کر سکتا ہے، اور یہ سرکٹ میں ایک انڈکشن EMF کو بھی شامل کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے اگر سرکٹ میں گھسنے والا مقناطیسی میدان وقت کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے یا اگر سرکٹ کی پوزیشن میں تبدیلی ہوتی ہے۔ مقناطیسی میدان.

انڈکشن B کے مقناطیسی میدان میں لمبائی dl کے ایک کرنٹ لے جانے والے عنصر پر ایک قوت F کے ذریعے عمل کیا جائے گا، جس کی قدر درج ذیل فارمولے سے تلاش کی جا سکتی ہے:

لہٰذا، مطالعہ شدہ مقناطیسی فیلڈ کا انڈکشن B قوت F کے ذریعے پایا جا سکتا ہے، جو اس مقناطیسی میدان میں رکھی ہوئی ایک معروف قدر I کے براہ راست کرنٹ کے ساتھ، ایک دی گئی لمبائی l کے کنڈکٹر پر کام کرتا ہے۔

عملی طور پر، مقناطیسی پیمائش آسانی سے ایک مقدار کا استعمال کرتے ہوئے انجام دی جاتی ہے جسے مقناطیسی لمحہ کہتے ہیں۔ مقناطیسی لمحہ Pm موجودہ I کے ساتھ خطہ S کے سموچ کو نمایاں کرتا ہے، اور مقناطیسی لمحے کی شدت کا تعین اس طرح ہوتا ہے:

اگر N موڑ کے ساتھ کوئی کنڈلی استعمال کی جائے تو اس کا مقناطیسی لمحہ اس کے برابر ہوگا:

مقناطیسی تعامل قوت کا مکینیکل لمحہ M کو مقناطیسی لمحے Pm اور مقناطیسی فیلڈ انڈکشن B کی قدروں کی بنیاد پر اس طرح پایا جا سکتا ہے:

تاہم، مقناطیسی میدان کی پیمائش کرنے کے لیے، اس کے مکینیکل قوت کے اظہار کو استعمال کرنا ہمیشہ آسان نہیں ہوتا ہے۔ خوش قسمتی سے، ایک اور رجحان ہے جس پر آپ اعتماد کر سکتے ہیں۔ یہ برقی مقناطیسی انڈکشن کا رجحان ہے۔ ریاضیاتی شکل میں برقی مقناطیسی انڈکشن کا قانون اس طرح لکھا گیا ہے:

اس طرح، مقناطیسی میدان خود کو قوتوں یا حوصلہ افزائی EMF کے طور پر ظاہر کرتا ہے۔ اس صورت میں، مقناطیسی میدان کا ذریعہ خود، جیسا کہ جانا جاتا ہے، ایک برقی کرنٹ ہے۔

اگر خلا میں کسی مخصوص مقام پر مقناطیسی میدان پیدا کرنے والا کرنٹ معلوم ہو تو اس مقام پر مقناطیسی فیلڈ کی طاقت (موجودہ عنصر سے r فاصلے پر) معلوم کی جا سکتی ہے۔ Biot-Savart-Laplace قانون کا استعمال کرتے ہوئے:

واضح رہے کہ ویکیوم میں مقناطیسی انڈکشن B کا تعلق مقناطیسی میدان کی طاقت H (متعلقہ کرنٹ سے پیدا ہوتا ہے) سے مندرجہ ذیل تعلق سے ہے:

ایس آئی سسٹم میں ویکیوم مقناطیسی مستقل کو ایمپیئرز میں بیان کیا گیا ہے۔ایک صوابدیدی میڈیم کے لیے، یہ مستقل ایک دیے گئے میڈیم میں مقناطیسی انڈکشن کا خلا میں مقناطیسی انڈکشن کا تناسب ہے، اور اس مستقل کو کہا جاتا ہے۔ میڈیم کی مقناطیسی پارگمیتا:

ہوا کی مقناطیسی پارگمیتا عملی طور پر ویکیوم کی مقناطیسی پارگمیتا کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے۔ لہذا، ہوا کے لیے، مقناطیسی انڈکشن B عملی طور پر مقناطیسی میدان کے دباؤ H سے مماثل ہے۔

مقناطیسی انڈکشن کی پیمائش کے لیے اکائی NE میں — ٹیسلا [T]، CGS سسٹم میں — Gauss [G]، اور 1 T = 10000 G۔ مقناطیسی فیلڈ انڈکشن کا تعین کرنے کے لیے پیمائش کرنے والے آلات کو ٹیسلا میٹر کہتے ہیں۔

مقناطیسی فیلڈ کی طاقت H کو ایمپیئر فی میٹر (A/m) میں ماپا جاتا ہے، 1 ایمپیئر/میٹر کو یونٹ ٹرن کثافت کے لامحدود لمبائی کے سولینائڈ کی مقناطیسی فیلڈ کی طاقت کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جب 1 ایمپیئر سولینائڈ کرنٹ اس سے گزرتا ہے۔ ایک ایمپیئر فی میٹر کی تعریف دوسرے طریقے سے کی جا سکتی ہے: یہ ایک سرکلر سرکٹ کے مرکز میں مقناطیسی میدان کی طاقت ہے جس کا کرنٹ 1 ایمپیئر ہے جس کا لوپ قطر 1 میٹر ہے۔

یہاں یہ انڈکشن کے مقناطیسی بہاؤ جیسی قدر کو نوٹ کرنے کے قابل ہے — F۔ یہ ایک اسکیلر مقدار ہے، SI سسٹم میں اسے Webers میں ماپا جاتا ہے، اور CGS سسٹم میں — Maxwells میں، 1 μs = 0.00000001 Wb کے ساتھ۔ 1 ویبر اتنی شدت کا ایک مقناطیسی بہاؤ ہے کہ جب یہ صفر تک کم ہو جاتا ہے، تو 1-کولمب چارج ایک کنڈکٹنگ سرکٹ سے گزرے گا جس کی مزاحمت 1 اوہم سے منسلک ہے۔

اگر ہم مقناطیسی بہاؤ F کو ابتدائی قدر کے طور پر لیتے ہیں، تو مقناطیسی فیلڈ انڈکشن B مقناطیسی بہاؤ کثافت سے زیادہ کچھ نہیں ہوگا۔ مقناطیسی بہاؤ کی پیمائش کرنے والے آلات کو ویب میٹر کہتے ہیں۔

ہم نے اوپر نوٹ کیا ہے کہ مقناطیسی انڈکشن کا تعین یا تو قوت (یا مکینیکل لمحے) سے یا سرکٹ میں شامل EMF کے ذریعے کیا جا سکتا ہے۔ یہ نام نہاد براہ راست پیمائش کے تبادلے ہیں، جہاں مقناطیسی بہاؤ یا مقناطیسی انڈکشن کا اظہار ایک اور جسمانی مقدار (قوت، چارج، لمحہ، ممکنہ فرق) سے ہوتا ہے جو ایک بنیادی جسمانی قانون کے ذریعہ مقناطیسی مقدار سے منفرد طور پر متعلق ہے۔

وہ تبدیلیاں جہاں مقناطیسی انڈکشن B یا مقناطیسی بہاؤ F کرنٹ I یا لمبائی l یا رداس r سے ہوتی ہے انہیں ریورس ٹرانسفارمیشن کہا جاتا ہے۔ اس طرح کی تبدیلیاں Biot-Savart-Laplace قانون کی بنیاد پر کی جاتی ہیں، مقناطیسی انڈکشن B اور مقناطیسی میدان H کی طاقت کے درمیان معلوم تعلق کا استعمال کرتے ہوئے