પાવર ઇલેક્ટ્રિશિયન – મેગ્નેટિઝમ અને કેપેસિટર્સ (Power Electrician – Magnetism and Capacitors) ⚡🔋
ઇલેક્ટ્રો મેગ્નેટિઝમના સિદ્ધાંતો અને નિયમો (Principles and laws of electro magnetism) 🧲
ઉદ્દેશ્યો (Objectives):
આ લેસનના અંતે તમે આટલું શીખી શકશો:
- Electromagnetism એટલે શું તે સમજાવી શકશો.
- Right Hand Grip rule, Corkscrew rule અને Right Hand palm rule વિશે જણાવી શકશો.
ઇલેક્ટ્રો મેગ્નેટિઝમ (Electromagnetism): 🔌🧲
જ્યારે વાયરની કોઈલ (coil of wire) માંથી કરંટ (current) પસાર કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેની આસપાસ એક ચુંબકીય ક્ષેત્ર (magnetic field) ઉભું થાય છે. જો આ કોઈલની વચ્ચે નરમ લોખંડનો ટુકડો (soft iron bar) મૂકવામાં આવે, તો તે લોખંડનો ટુકડો ચુંબક બની જાય છે. આ પ્રક્રિયાને ‘ઇલેક્ટ્રો મેગ્નેટિઝમ’ (electromagnetism) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
જ્યાં સુધી કોઈલમાંથી કરંટ વહેતો રહેશે ત્યાં સુધી આ સોફ્ટ આયર્ન બાર (soft iron bar) ચુંબક તરીકે રહેશે. જેવો કરંટ બંધ કરવામાં આવશે, તે તેનું ચુંબકત્વ (magnetism) ગુમાવી દેશે.
આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટની પોલારિટી (polarity – ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ) તેમાંથી વહેતા કરંટની દિશા પર આધાર રાખે છે. જો કરંટની દિશા બદલવામાં આવે, તો ફિગર 1 (Fig 1) માં દર્શાવ્યા મુજબ ચુંબકીય ક્ષેત્રની પોલારિટી પણ બદલાઈ જશે.
જમણા હાથની પકડનો નિયમ (The Right Hand Grip Rule): 🖐️
ચુંબકીય ક્ષેત્ર (magnetic field) ની દિશા નક્કી કરવા માટે Right hand grip rule નો ઉપયોગ કરી શકાય છે. જો તમે તમારા જમણા હાથની આંગળીઓને વાયરની આસપાસ એવી રીતે વીંટાળો કે તમારો અંગૂઠો કરંટની દિશા (direction of current flow) તરફ હોય, તો તમારી આંગળીઓ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા (direction of the magnetic field) સૂચવશે, જે ફિગર 2 (Fig 2) માં જોઈ શકાય છે.
કોર્કસ્ક્રૂ નિયમ (Corkscrew Rule): 🍷🌀
ધારો કે એક રાઇટ હેન્ડેડ કોર્કસ્ક્રૂ (right handed corkscrew) વાયરની લંબાઈની દિશામાં છે અને તેને કરંટની દિશામાં આગળ વધારવામાં આવે છે. આ સ્ક્રૂના હેન્ડલ (handle) ને જે દિશામાં ફેરવવામાં આવે છે, તે વાહકની આસપાસની ચુંબકીય બળ રેખાઓ (magnetic lines of force) ની દિશા દર્શાવે છે (ફિગર 3 – Fig 3).
જમણા હાથની હથેળીનો નિયમ (The Right Hand Palm Rule): ✋
ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા શોધવા માટે આ નિયમ પણ ઘણો ઉપયોગી છે (ફિગર 4 – Fig 4): સોલેનોઇડ (solenoid) પર તમારા જમણા હાથની હથેળી એવી રીતે રાખો કે તમારી આંગળીઓ સોલેનોઇડના વાહકમાં કરંટની દિશામાં હોય, તો તમારો અંગૂઠો ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા એટલે કે North Pole (ઉત્તર ધ્રુવ) ની દિશા દર્શાવશે.
કામચલાઉ ચુંબક માટેના ચુંબકીય પદાર્થો (Magnetic materials for temporary magnets): 🧲🏗️
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટને સામાન્ય રીતે Temporary Magnets (કામચલાઉ ચુંબક) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આવા ચુંબકની તાકાત (magnetic strength) તેમાંથી પસાર થતા કરંટમાં ફેરફાર કરીને બદલી શકાય છે.
- Soft iron (નરમ લોખંડ): ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટમાં મેગ્નેટિક કોર (magnetic core) તરીકે નરમ લોખંડનો ઉપયોગ થાય છે.
- Silicon steel (સિલિકોન સ્ટીલ): મોટા મેગ્નેટમાં સિલિકોન સ્ટીલ (જેમાં 2.4% સિલિકોન હોય છે) નો ઉપયોગ વધુ થાય છે. આજકાલ અન્ય ધાતુઓ જેવી કે Permalloy અને Mumetal નો પણ કેટલીક જગ્યાએ ઉપયોગ થાય છે.
પરમેલોય (Permalloy): 📞
પરમેલોય એ લોખંડ (iron) અને નિકલ (nickel) નું મિશ્રણ (alloy) છે. તે ખૂબ જ નબળા ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા પણ મેગ્નેટાઈઝ થઈ શકે છે અને તે ટેલિફોન (telephones) માં ખૂબ ઉપયોગી છે.
મ્યુમેટલ (Mumetal): 🛠️
મ્યુમેટલ એ નિકલ, કોપર, ક્રોમિયમ અને આયર્નનું મિશ્રણ છે. તે ખૂબ જ ઊંચી પરમિએબિલિટી (permeability) અને રેઝિસ્ટિવિટી (resistivity) ધરાવે છે. તેમાં એડી કરંટ લોસ (Eddy current loss) ખૂબ જ ઓછો હોય છે. તેનો ઉપયોગ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ ટ્રાન્સફોર્મર્સ (instrument transformers) અને મેગ્નેટિક ફિલ્ડના સ્ક્રિનિંગ (screening) માટે થાય છે.
નોંધ (Note): આ માહિતી વિદ્યાર્થીઓને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના મૂળભૂત નિયમો સમજવામાં અને પરીક્ષાની તૈયારીમાં મદદરૂપ થશે. 🎓✍️