PHYSICS | మెగ్నీషియా.. మాగ్నటైట్‌.. మాగ్నటిజం

అయస్కాంతత్వం

• అయస్కాంతాన్ని మొదటగా ఉపయోగించిన వారు గ్రీకులు.
• అయస్కాంతత్వం అంటే ఆకర్షించే గుణం. వేదకాలంలో అయస్కాంతాన్ని చుంబకం అనేవారు.
• ఏదైనా ఒక పదార్థంలో పరమాణు ఎలక్ట్రాన్‌లు ఒక క్రమమైన పద్ధతిలో అమర్చబడి ఉంటే కలిగే ఆకర్షణ శక్తినే ‘అయస్కాంత తత్వం’ అంటారు.
  ఉదాహరణ – ఇనుము, ఉక్కు, నికెల్‌
• అయస్కాంతత్వాన్ని మొదట మెగ్నీషియా అనే చోట కనుగొన్నారు. ఈ ప్రదేశం పేరు మీదగానే మాగ్నటైట్‌ పేరు వచ్చింది.
• అయస్కాంత తత్వంపై ‘విలియం గిల్బర్ట్‌’ అనే శాస్త్రవేత్త 16వ శతాబ్దంలో శాస్త్రీయ పరిశోధనలు జరిపారు.
• ఒక పదార్థం అయస్కాంతత్వాన్ని ప్రదర్శించడానికి కారణం దీనిలోని సూక్ష్మాతిసూక్ష్మ పదార్థం – వెబర్‌
• ఒక పదార్థంలోని ప్రతి బిందువు అయస్కాంతంలా ప్రవర్తిస్తుంది – ఈవింగ్‌
  అయస్కాంతం రకాలు
  1. సహజ అయస్కాంతం
  2. కృత్రిమ అయస్కాంతం
  1. సహజ అయస్కాంతాలు
• ప్రకృతిలో సహజ సిద్ధంగా లభించే ఆకర్షణ ధర్మం ఉన్న రాళ్లను ఖనిజాలను సహజ అయస్కాంతాలు అంటారు.
  2. కృత్రిమ అయస్కాంతాలు
• సహజ అయస్కాంతాలతో ఇనుము (లేదా) ఉక్కు కడ్డీలను సరైన పద్ధతిలో రుద్దితే ఏర్పడే అయస్కాంతాలను కృత్రిమ అయస్కాంతాలు అంటారు.
  కృత్రిమ అయస్కాంతాలు రెండు రకాలు
  1. శాశ్వత అయస్కాంతాలు – వీటిలో అయస్కాంతత్వం శాశ్వతంగా ఉంటుంది.
  ఉదా : దండ అయస్కాంతం, గుర్రపునాడ అయస్కాంతం, స్థూపాకార అయస్కాంతం, సర్పిలాకార అయస్కాంతం.
  2. తాత్కాలిక అయస్కాంతం – వీటిలో అయస్కాంతత్వం తీగచుట్టలో విద్యుత్‌ ప్రసరించినంతసేపు మాత్రమే ఉంటుంది.
  ఉదా :విద్యుదయస్కాంతాలు
• అయస్కాంతత్వం ప్రకారం రెండు రకాలుగా విభజిస్తారు.
  (ఎ) అయస్కాంత పదార్థాలు – అయస్కాంతాలచేత ఆకర్షించబడే పదార్థాలను అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు.
  ఉదా : ఇనుము, ఉక్కు, నికెల్‌, స్టీల్‌, కోబాల్ట్‌
  (బి) అనయస్కాంత పదార్థాలు – అయస్కాంతం చేత ఆకర్షించబడని పదార్థాలను అనయస్కాంత పదార్థాలు అని అంటారు.
  ఉదా : పేపర్‌, చెక్క, గాజు, రబ్బర్‌, ప్లాస్టిక్‌, అల్యూమినియం, ఇత్తడి, బంగారం, వెండి, వజ్రం
  అయస్కాంత ధర్మాలు
  1. అయస్కాంత ధ్రువాల సిద్ధాంతం
  2. అయస్కాంత ధ్రువాల జంట నియమం
  3. ఆకర్షణ ధర్మం
  4. దిశా ధర్మం
  5. ప్రేరణ ధర్మం
  1. అయస్కాంత ధ్రువాల సిద్ధాంతం
• అయస్కాంతానికి ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలుంటాయి
• సజాతి అయస్కాంత ధ్రువాలు వికర్షించుకుంటాయి. విజాతి ధ్రువాలు ఆకర్షించుకుంటాయి.
• దీన్ని కృత్రిమ అయస్కాంతాలకు ధ్రువాలు నిర్ణయించడంలో ఉపయోగిస్తారు.
• వికర్షణ అయస్కాంత్వానికి అసలైన పరీక్ష
• అయస్కాంతంలోని ధ్రువాల మధ్య దూరాన్ని అయస్కాంత పొడవు అంటారు. ఇది దండాయస్కాంత భౌతిక పొడవులో 5/6వ వంతు ఉంటుంది.
  2. అయస్కాంత ధ్రువాల జంట నియమం
• అయస్కాంత ధ్రువాలు ఎప్పుడూ జంటగానే ఉంటాయి. వీటిని విడదీయలేము. అంటే ఒంటరిగా అయస్కాంత ధ్రువం ఉండదు.
  3. ఆకర్షణ ధర్మం
• ఒక అయస్కాంతం వద్ద ఇనుపరజను ఉంచితే కొనల వద్ద అధికంగా, మధ్యలో తక్కువగా ఆకర్షించుకుంటుంది.
• అయస్కాంత కొనల వద్ద ఆకర్షణ గుణం గరిష్ఠంగా ఉండటం వల్ల ఈ బిందువును ధ్రువాలు అంటారు. వీటిని దక్షిణ ధ్రువం, ఉత్తర ధ్రువం అనే పేర్లతో పిలుస్తారు.
  4. దిశా ధర్మం
• ఒక దండయస్కాంతాన్ని గాలిలో క్షితిజ సమాంతరంగా వేలాడదీస్తే అది ఎల్లప్పుడూ భూమి ఉత్తర, దక్షిణ దిశలను చూపిస్తుంది. దీన్నే అయస్కాంత దిశాత్మక ధర్మం అంటారు.
  5. ప్రేరణ ధర్మం
• ఒక అయస్కాంత ధ్రువాన్ని ఇనుము వంటి అయస్కాంత పదార్థానికి దగ్గరగా ఉంచినప్పుడు దానిలో వ్యతిరేక ధ్రువం ప్రేరణ ద్వారా ఏర్పడుతుంది.
  అయస్కాంతీకరణం
• అనయస్కాంత పదార్థాలను అయస్కాంతాలుగా మార్చే ప్రక్రియ అంటే అణువులను క్రమపద్ధతిలో అమర్చడం.
• అయాస్కాంతీకరణాన్ని కృత్రిమ అయస్కాంతాల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.
• అయస్కాంతం ఇనుము, కోబాల్ట్‌, నికెల్‌, ఉక్కు వంటి పదార్థాల్లో అయస్కాంతత్వాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది. ఈ ధర్మాన్ని అయస్కాంత ప్రేరణం అంటారు.
• ఐదు రకాల అయస్కాంతీకరణ పద్ధతులు.
  1. ఏక స్పర్శ పద్ధతి
• దండ అయస్కాంతం ఒకేఒక ధ్రువాన్ని ఉపయోగించి కృత్రిమ అయస్కాంతాలను తయారుచేయటం.
• ఈ పద్ధతిలో దండ అయస్కాంత ధ్రువంతో ప్రారంభించే కొన సజాతి ధ్రువంగా మారుతుంది.
  2. ద్విస్పర్శ పద్ధతి
• దండ అయస్కాంతం రెండు విజాతి ధ్రువాలతో స్పర్శించడం వల్ల కృత్రిమ అయస్కాంతాలను తయారుచేయడం.
• ఈ పద్ధతిలో దండ అయస్కాంత ధ్రువాలు వదిలే అయస్కాంతంలో విజాతి ధ్రువాలుగా మారుతాయి.
  3. విద్యుత్‌ పద్ధతి
• సురక్షిత రాగి తీగలను అయస్కాంతీకరించవలసిన కడ్డీ చుట్టూ చుట్టి డీసీ విద్యుత్‌ను ప్రసారం చేస్తే అది అయస్కాంతంగా మారుతుంది.
• బలమైన అయాస్కాంతాలు ఈ పద్ధతిలో తయీరుచేస్తారు.
  4. భూ అయస్కాంతీకరణ పద్ధతి
• అయస్కాంతీకరణ చేయవలసిన కడ్డీని ఎర్రగా కాల్చి భూమి ఉత్తర, దక్షిణ దిక్కుల్లో ఉంచి సుత్తితో అనేక పర్యాయాలు కొట్టిన దానిలో స్వల్పంగా అయస్కాంతత్వం కలుగుతుంది.
  5. అయస్కాంత ప్రేరణ పద్ధతి
• ఇనుము ఉక్కు లాంటి వస్తువులు అయస్కాంతం వద్ద ఉంచినప్పుడు అయస్కాంతంగా మారటం
• ఈ పద్ధతిలో బలహీనమైన అయస్కాంతాలు తయారవుతాయి నిరయస్కాంతీకరణం
• అయస్కాంతాన్ని రబ్బరు సుత్తితో అనేకసార్లు కొట్టినా, వేడిచేసినా, పలుమార్లు కిందపడినా అయస్కాంత ధర్మం పోతుంది.
  విద్యుత్‌ అయస్కాంతం
• విద్యుత్‌ ప్రసరిస్తున్నంతసేపు అయస్కాంతం వలె ప్రవర్తించే దాన్ని విద్యుత్‌ అయస్కాంతం అంటారు. వీటిని మెత్తని ఇనుముతో తయారుచేస్తారు.
• ఇవి తాత్కాలిక అయస్కాంతాలు.
• ఈ తాత్కాలిక అయస్కాంతాలను ఎలక్ట్రిక్‌ ట్రైన్‌లు, వీడియో టేప్‌ రికార్డర్‌, డైనమో, టెలిఫోన్‌, టెలిగ్రాఫ్‌లలో ఉపయోగిస్తారు.
  అయస్కాంత విరూపణ
• ఒక ఇనుప కడ్డీని అయస్కాంతీరించినప్పుడు దాని పొడవు స్వల్పంగా పెరుగుతుంది. దీన్నే అయస్కాంత విరూపణ అంటారు. అయస్కాంత విరూపణ అతిధ్వనులు ఉత్పాదన.
  అయస్కాంతక్షేత్రం
• అయస్కాంతం చుట్టూ దాని ప్రభావం గల ప్రదేశాన్ని ‘అయస్కాంత క్షేత్రం’ అంటారు.
• అయస్కాంత క్షేత్రం త్రిమితీయం.
• అయస్కాంతక్షేత్రంలో ఒక బిందువు వద్ద ప్రమాణ ధ్రువంపై ఎంత బలం ఉంటుందో దాన్నే ఈ బిందువు వద్ద అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత అంటారు.
  అయస్కాంత ప్రవేశశీల్యత
• ఒక యానకం తన నుంచి అయస్కాంత బలరేఖలను ప్రవహింపజేసే స్వభావాన్ని ఈ యానకపు ప్రవేశశీల్యత అంటారు.
• = గాలి అయస్కాంత ప్రవేశశీల్యత ()0 = 4 x 10-7 Henry/meter
  అయస్కాంత ధ్రువసత్వం
• ఒక అయస్కాంత ధ్రువం మరో అయస్కాంత ధ్రువాన్ని ఎంత బలంగా ఆకర్షిస్తుందో/ వికర్షిస్తుందో తెలిపే కొలత. ఆకర్షించే (లేదా) వికర్షించే లక్షణం
• ప్రమాణాలు –
  1) MKS పద్ధతిలో Weber
  2) SI పద్ధతిలో ఆంపియర్‌ మీటర్‌
  అయస్కాంత బలరేఖలు
• అయస్కాంత క్షేత్రంలో ప్రమాణ ఉత్తర ధ్రువం అనుసరించే మార్గాన్ని అయస్కాంత బలరేఖ అంటారు.
• అయస్కాంత బలరేఖలు ఖండించుకోవు. ఉత్తర ధ్రువం వద్ద బలరేఖలు వికేంద్రీకరణం చెందగా, దక్షిణ ధ్రువం వద్ద బలరేఖలు కేంద్రీకరణం చెందుతాయి.
• దండయస్కాంతం బలరేఖలు
  అయస్కాంతం బయట ఉత్తర ధ్రువం నుంచి దక్షిణ ధ్రువానికి వక్రరేఖలుగా, అయస్కాంతత లోపల దక్షిణ ధ్రువం నుంచి ఉత్తర ధ్రువానికి సమాంతర సరళరేఖలుగా ఉంటాయి.
  అయస్కాంత భ్రామకం
• దండ అయస్కాంతం ధ్రువసత్వం, పొడవుల లబ్దాన్ని అయస్కాంత భ్రామకం అంటారు.
• m=mx2I
• SI unit – ఆంపియర్‌- మీటర్‌2
  తటస్థ బిందువు
• దండయస్కాంత ప్రేరణ, భూ అయస్కాంత ప్రేరణ వల్ల రద్దయ్యే బిందువును తటస్థ బిందువు అంటారు. B=B0, ప్రతి అయస్కాంతం రెండు తటస్థ బిందువులను ఏర్పరుస్తుంది.
• భూఅయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచిన దండాయస్కాంతం వల్ల దాని రెండు బిందువుల వద్ద ఫలిత అయస్కాంత క్షేత్రం సున్నా అవుతుంది. ఈ స్థానాలను తటస్థ బిందువులు అంటారు.
• తటస్థ బిందువు వద్ద దిక్సూచి ఉత్తర, దక్షిణ దిశలను సూచించదు. యాదృచ్ఛికంగా ఏదో ఒక దిశను సూచిస్తుంది.
  అయస్కాంత పదార్థాలు – రకాలు
• వీటిని మూడు రకాలుగా వర్గీకరించిన శాస్త్రవేత్త – మైఖేల్‌ ఫారడే
  1. డయా అయస్కాంత పదార్థాలు
• ఈ పదార్థాలు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వికర్షిస్తాయి. వీటిలో ఉండే పరమాణువుల్లో బాహ్య ఎలక్ట్రాన్‌లు జతలుగా ఉండటం వల్ల వాటి ఫలిత అయస్కాంత భ్రామకం సున్నా అవుతుంది.
  ఉదా : బిస్మత్‌, రాగి, నీరు, బంగారం, వెండి, సీసం.
  2. పారా అయస్కాంత పదార్థాలు
• అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని స్వల్పంగా ఆకర్షించే పదార్థాలు, ఈ పదార్థాల పరమాణువుల్లో ఉండే ఎలక్ట్రాన్‌ల ఫలిత అయస్కాంత భ్రామకం శూన్యం కాదు.
  ఉదా : క్రోమియం, అల్యూమినియం, మెగ్నీషియం, మాంగనీస్‌, ప్లాటినం.
  3. ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు
• అయస్కాంత క్షేత్రం చేత బలంగా ఆకర్షించే పదార్థాలు. వీటి పరమాణువుల్లోని ఎలక్ట్రాన్‌లకు శాశ్వత అయస్కాంత భ్రామకం ఉంటుంది.
  ఉదా : ఇనుము, నికెల్‌ మొదలైనవి.
• ఫెర్రో అయస్కాంతత్వాన్ని వివరించే సిద్ధాంతం – ‘డొమైనో సిద్ధాంతం’
• శాశ్వత అయస్కాంత భ్రామకం కలిగిన సమూహాలు డొమైన్‌
• విద్యుదయస్కాంతాలను మెత్తని ఇనుముతో తయారుచేస్తారు.
• విద్యుదయస్కాంతాల్లోని విద్యుత్‌ ప్రవాహాన్ని ఆపినప్పటికీ స్వల్పస్థాయిలో అయస్కాంతత్వం మిగిలి ఉంటుంది. దీన్నే ‘రిటెంటివిటీ’ అంటారు.

విన్నర్స్‌ పబ్లికేషన్స్‌ సౌజన్యంతో