అయస్కాంతాలు శతాబ్దాలుగా మానవ కల్పనను ఆకర్షించిన మనోహరమైన వస్తువులు. పురాతన గ్రీకుల నుండి ఆధునిక శాస్త్రవేత్తల వరకు, ప్రజలు అయస్కాంతాలు పనిచేసే విధానం మరియు వాటి అనేక అనువర్తనాల గురించి ఆసక్తిగా ఉన్నారు. శాశ్వత అయస్కాంతాలు అనేది ఒక రకమైన అయస్కాంతం, ఇది బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం ఉనికిలో లేనప్పుడు కూడా దాని అయస్కాంత లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. మేము శాశ్వత అయస్కాంతాలు మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల వెనుక ఉన్న శాస్త్రాన్ని వాటి కూర్పు, లక్షణాలు మరియు అనువర్తనాలతో సహా అన్వేషిస్తాము.
విభాగం 1: అయస్కాంతత్వం అంటే ఏమిటి?
అయస్కాంతత్వం అనేది అయస్కాంత క్షేత్రంతో ఇతర పదార్థాలను ఆకర్షించడానికి లేదా తిప్పికొట్టడానికి అనుమతించే కొన్ని పదార్థాల భౌతిక ఆస్తిని సూచిస్తుంది. ఈ పదార్థాలు అయస్కాంతం లేదా అయస్కాంత లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.
అయస్కాంత పదార్ధాలు అయస్కాంత డొమైన్‌ల ఉనికిని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి వ్యక్తిగత పరమాణువుల అయస్కాంత క్షేత్రాలు సమలేఖనం చేయబడిన మైక్రోస్కోపిక్ ప్రాంతాలు. ఈ డొమైన్‌లు సరిగ్గా సమలేఖనం చేయబడినప్పుడు, అవి మెటీరియల్ వెలుపల గుర్తించగలిగే మాక్రోస్కోపిక్ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తాయి.
అయస్కాంత పదార్థాలను రెండు వర్గాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: ఫెర్రో అయస్కాంత మరియు పారా అయస్కాంత. ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు బలంగా అయస్కాంతం, మరియు ఇనుము, నికెల్ మరియు కోబాల్ట్ ఉన్నాయి. బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం లేనప్పుడు కూడా వారు తమ అయస్కాంత లక్షణాలను నిలుపుకోగలుగుతారు. మరోవైపు, పారా అయస్కాంత పదార్థాలు బలహీనంగా అయస్కాంతం మరియు అల్యూమినియం మరియు ప్లాటినం వంటి పదార్థాలను కలిగి ఉంటాయి. అవి బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రానికి గురైనప్పుడు మాత్రమే అయస్కాంత లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి.
ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు, జనరేటర్లు మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లతో సహా మన దైనందిన జీవితంలో అయస్కాంతత్వం అనేక ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది. మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్స్ హార్డ్ డ్రైవ్‌ల వంటి డేటా నిల్వ పరికరాలలో మరియు మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ (MRI) వంటి మెడికల్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీలలో కూడా ఉపయోగించబడతాయి.
విభాగం 2: అయస్కాంత క్షేత్రాలు
అయస్కాంత క్షేత్రాలు అయస్కాంతత్వం యొక్క ప్రాథమిక అంశం మరియు అయస్కాంత శక్తిని గుర్తించగల అయస్కాంతం లేదా కరెంట్-వాహక తీగ చుట్టూ ఉన్న ప్రాంతాన్ని వివరిస్తాయి. ఈ క్షేత్రాలు కనిపించవు, అయితే వాటి ప్రభావాలను అయస్కాంత పదార్థాల కదలిక లేదా అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ క్షేత్రాల మధ్య పరస్పర చర్య ద్వారా గమనించవచ్చు.
వైర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌ల ప్రవాహం లేదా అణువులోని ఎలక్ట్రాన్‌ల స్పిన్నింగ్ వంటి విద్యుత్ చార్జీల కదలిక ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రాలు సృష్టించబడతాయి. అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశ మరియు బలం ఈ ఛార్జీల ధోరణి మరియు కదలిక ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి. ఉదాహరణకు, బార్ అయస్కాంతంలో, అయస్కాంత క్షేత్రం ధ్రువాల వద్ద బలంగా ఉంటుంది మరియు మధ్యలో బలహీనంగా ఉంటుంది మరియు క్షేత్రం యొక్క దిశ ఉత్తర ధ్రువం నుండి దక్షిణ ధ్రువం వరకు ఉంటుంది.
అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలాన్ని సాధారణంగా టెస్లా (T) లేదా గాస్ (G) యూనిట్లలో కొలుస్తారు మరియు ఫీల్డ్ యొక్క దిశను కుడి చేతి నియమాన్ని ఉపయోగించి వర్ణించవచ్చు, ఇది కుడి చేతి బొటనవేలు చూపితే కరెంట్ యొక్క దిశ, అప్పుడు వేళ్లు అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క దిశలో వంకరగా ఉంటాయి.
అయస్కాంత క్షేత్రాలు మోటార్లు మరియు జనరేటర్లు, మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ (MRI) యంత్రాలు మరియు హార్డ్ డ్రైవ్‌ల వంటి డేటా నిల్వ పరికరాలతో సహా అనేక ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను కలిగి ఉన్నాయి. పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్లు మరియు మాగ్నెటిక్ లెవిటేషన్ ట్రైన్‌లు వంటి అనేక రకాల శాస్త్రీయ మరియు ఇంజనీరింగ్ అప్లికేషన్‌లలో కూడా ఇవి ఉపయోగించబడతాయి.
విద్యుదయస్కాంతత్వం, క్వాంటం మెకానిక్స్ మరియు మెటీరియల్ సైన్స్‌తో సహా అనేక అధ్యయన రంగాలకు అయస్కాంత క్షేత్రాల ప్రవర్తన మరియు లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడం చాలా అవసరం.
విభాగం 3: శాశ్వత అయస్కాంతాల కూర్పు
శాశ్వత అయస్కాంతం, దీనిని "శాశ్వత అయస్కాంత పదార్థం" లేదా "శాశ్వత అయస్కాంత పదార్థం" అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది సాధారణంగా ఫెర్రో అయస్కాంత లేదా ఫెర్రి అయస్కాంత పదార్థాల కలయికతో కూడి ఉంటుంది. ఈ పదార్థాలు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని నిలుపుకోగల సామర్థ్యం కోసం ఎంపిక చేయబడ్డాయి, ఇవి కాలక్రమేణా స్థిరమైన అయస్కాంత ప్రభావాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి వీలు కల్పిస్తాయి.
శాశ్వత అయస్కాంతాలలో ఉపయోగించే అత్యంత సాధారణ ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు ఇనుము, నికెల్ మరియు కోబాల్ట్, వీటిని ఇతర మూలకాలతో కలిపి వాటి అయస్కాంత లక్షణాలను మెరుగుపరచవచ్చు. ఉదాహరణకు, నియోడైమియం అయస్కాంతాలు నియోడైమియం, ఇనుము మరియు బోరాన్‌లతో కూడిన అరుదైన-భూమి అయస్కాంతం, అయితే సమారియం కోబాల్ట్ అయస్కాంతాలు సమారియం, కోబాల్ట్, ఇనుము మరియు రాగితో కూడి ఉంటాయి.
శాశ్వత అయస్కాంతాల కూర్పు అవి ఉపయోగించబడే ఉష్ణోగ్రత, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క కావలసిన బలం మరియు దిశ మరియు ఉద్దేశించిన అప్లికేషన్ వంటి అంశాల ద్వారా కూడా ప్రభావితమవుతుంది. ఉదాహరణకు, కొన్ని అయస్కాంతాలు అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకునేలా రూపొందించబడి ఉండవచ్చు, మరికొన్ని నిర్దిష్ట దిశలో బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి రూపొందించబడ్డాయి.
వాటి ప్రాథమిక అయస్కాంత పదార్థాలతో పాటు, శాశ్వత అయస్కాంతాలు తుప్పు లేదా నష్టాన్ని నివారించడానికి పూతలు లేదా రక్షిత పొరలను కూడా కలిగి ఉండవచ్చు, అలాగే వివిధ అనువర్తనాల్లో ఉపయోగం కోసం నిర్దిష్ట ఆకారాలు మరియు పరిమాణాలను రూపొందించడానికి రూపొందించడం మరియు మ్యాచింగ్ చేయడం.
విభాగం 4: శాశ్వత అయస్కాంతాల రకాలు
శాశ్వత అయస్కాంతాలను వాటి కూర్పు, అయస్కాంత లక్షణాలు మరియు తయారీ ప్రక్రియ ఆధారంగా అనేక రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు. శాశ్వత అయస్కాంతాల యొక్క కొన్ని సాధారణ రకాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:
1.నియోడైమియమ్ అయస్కాంతాలు: ఈ అరుదైన భూమి అయస్కాంతాలు నియోడైమియం, ఇనుము మరియు బోరాన్‌లతో కూడి ఉంటాయి మరియు అందుబాటులో ఉన్న శాశ్వత అయస్కాంతాలలో బలమైన రకం. అవి అధిక అయస్కాంత శక్తిని కలిగి ఉంటాయి మరియు మోటార్లు, జనరేటర్లు మరియు వైద్య పరికరాలతో సహా వివిధ రకాల అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించవచ్చు.
2.సమారియం కోబాల్ట్ అయస్కాంతాలు: ఈ అరుదైన భూమి అయస్కాంతాలు సమారియం, కోబాల్ట్, ఇనుము మరియు రాగితో కూడి ఉంటాయి మరియు వాటి అధిక-ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం మరియు తుప్పు నిరోధకతకు ప్రసిద్ధి చెందాయి. అవి ఏరోస్పేస్ మరియు డిఫెన్స్ వంటి అనువర్తనాల్లో మరియు అధిక-పనితీరు గల మోటార్లు మరియు జనరేటర్లలో ఉపయోగించబడతాయి.
3.ఫెరైట్ అయస్కాంతాలు: సిరామిక్ అయస్కాంతాలు అని కూడా పిలుస్తారు, ఫెర్రైట్ అయస్కాంతాలు ఐరన్ ఆక్సైడ్‌తో కలిపిన సిరామిక్ పదార్థంతో కూడి ఉంటాయి. అవి అరుదైన భూమి అయస్కాంతాల కంటే తక్కువ అయస్కాంత శక్తిని కలిగి ఉంటాయి, అయితే ఇవి మరింత సరసమైనవి మరియు స్పీకర్లు, మోటార్లు మరియు రిఫ్రిజిరేటర్ అయస్కాంతాలు వంటి అనువర్తనాల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి.
4.అల్నికో అయస్కాంతాలు: ఈ అయస్కాంతాలు అల్యూమినియం, నికెల్ మరియు కోబాల్ట్‌లతో కూడి ఉంటాయి మరియు వాటి అధిక అయస్కాంత బలం మరియు ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వానికి ప్రసిద్ధి చెందాయి. సెన్సార్లు, మీటర్లు మరియు ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు వంటి పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో వీటిని తరచుగా ఉపయోగిస్తారు.
5.బంధిత అయస్కాంతాలు: ఈ అయస్కాంతాలు అయస్కాంత పొడిని బైండర్‌తో కలపడం ద్వారా తయారు చేయబడతాయి మరియు సంక్లిష్ట ఆకారాలు మరియు పరిమాణాలలో తయారు చేయబడతాయి. సెన్సార్లు, ఆటోమోటివ్ కాంపోనెంట్‌లు మరియు మెడికల్ ఎక్విప్‌మెంట్ వంటి అప్లికేషన్‌లలో వీటిని తరచుగా ఉపయోగిస్తారు.
శాశ్వత అయస్కాంత రకం ఎంపిక అనేది అవసరమైన అయస్కాంత బలం, ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం, ధర మరియు తయారీ పరిమితులతో సహా నిర్దిష్ట అప్లికేషన్ అవసరాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
విభాగం 5: అయస్కాంతాలు ఎలా పని చేస్తాయి?
ఇతర అయస్కాంత పదార్థాలతో లేదా విద్యుత్ ప్రవాహాలతో సంకర్షణ చెందే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించడం ద్వారా అయస్కాంతాలు పని చేస్తాయి. పదార్థంలోని అయస్కాంత కదలికల అమరిక ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది, ఇవి అయస్కాంత శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే సూక్ష్మ ఉత్తర మరియు దక్షిణ ధ్రువాలు.
బార్ మాగ్నెట్ వంటి శాశ్వత అయస్కాంతంలో, అయస్కాంత కదలికలు నిర్దిష్ట దిశలో సమలేఖనం చేయబడతాయి, కాబట్టి అయస్కాంత క్షేత్రం ధ్రువాల వద్ద బలంగా ఉంటుంది మరియు మధ్యలో బలహీనంగా ఉంటుంది. అయస్కాంత పదార్థానికి సమీపంలో ఉంచినప్పుడు, అయస్కాంత క్షేత్రం పదార్థంపై శక్తిని కలిగిస్తుంది, అయస్కాంత కదలికల విన్యాసాన్ని బట్టి దానిని ఆకర్షిస్తుంది లేదా తిప్పికొడుతుంది.
విద్యుదయస్కాంతంలో, వైర్ కాయిల్ ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది. విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రస్తుత ప్రవాహం యొక్క దిశకు లంబంగా ఉండే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు కాయిల్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ మొత్తాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలాన్ని నియంత్రించవచ్చు. విద్యుదయస్కాంతాలు మోటార్లు, స్పీకర్లు మరియు జనరేటర్లు వంటి అనువర్తనాల్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి.
అయస్కాంత క్షేత్రాలు మరియు విద్యుత్ ప్రవాహాల మధ్య పరస్పర చర్య జనరేటర్లు, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు మరియు ఎలక్ట్రిక్ మోటార్‌లతో సహా అనేక సాంకేతిక అనువర్తనాలకు కూడా ఆధారం. జనరేటర్‌లో, ఉదాహరణకు, వైర్ కాయిల్ దగ్గర అయస్కాంతం యొక్క భ్రమణం వైర్‌లో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది, ఇది విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఎలక్ట్రిక్ మోటారులో, మోటారు యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు వైర్ కాయిల్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ మధ్య పరస్పర చర్య మోటారు భ్రమణాన్ని నడిపించే టార్క్‌ను సృష్టిస్తుంది.
ఈ లక్షణం ప్రకారం, మేము హాల్బెక్ వంటి పని సమయంలో ఒక ప్రత్యేక ప్రాంతంలో అయస్కాంత క్షేత్ర బలాన్ని పెంచడానికి స్ప్లికింగ్ కోసం ప్రత్యేక అయస్కాంత ధ్రువ అమరికను రూపొందించవచ్చు.
పోస్ట్ సమయం: మార్చి-24-2023