Magnetic Properties of Materials (पदार्थों के चुंबकीय गुण) एक अत्यंत महत्वपूर्ण अध्याय है। इस अध्याय में हम यह अध्ययन करते हैं कि विभिन्न पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में कैसा व्यवहार करते हैं। कुछ पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र में आकर्षित होते हैं, कुछ प्रतिकर्षित होते हैं, जबकि कुछ अत्यधिक आकर्षित होकर शक्तिशाली चुंबक बन जाते हैं।
हम अपने दैनिक जीवन में अनेक स्थानों पर चुंबक का उपयोग देखते हैं — जैसे इलेक्ट्रिक मोटर, जनरेटर, ट्रांसफॉर्मर, स्पीकर, कंपास, मोबाइल फोन, हार्ड डिस्क, MRI मशीन आदि। इन सभी उपकरणों के पीछे पदार्थों के चुंबकीय गुणों की भूमिका अत्यंत महत्वपूर्ण होती है।
👉 UP Board Class 12 Physics की परीक्षा में इस अध्याय से:
- परिभाषात्मक प्रश्न
- सिद्धांत आधारित प्रश्न
- सूत्र आधारित प्रश्न
- संख्यात्मक समस्याएँ
- व्यावहारिक अनुप्रयोग
नियमित रूप से पूछे जाते हैं।
2. Magnetism in Materials | पदार्थों में चुंबकत्व
प्रत्येक पदार्थ में इलेक्ट्रॉनों की गति एवं स्पिन के कारण सूक्ष्म चुंबकीय आघूर्ण (Magnetic Moment) उत्पन्न होता है। जब ये सूक्ष्म चुंबकीय आघूर्ण किसी विशेष क्रम में व्यवस्थित हो जाते हैं, तब पदार्थ चुंबकीय व्यवहार दिखाता है magnetic properties of materials class 12 ।
पदार्थों में चुंबकत्व मुख्यतः निम्न कारणों से उत्पन्न होता है:
- इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय गति
- इलेक्ट्रॉनों का स्पिन
- परमाणुओं के चुंबकीय द्विध्रुवों की व्यवस्था
3. Magnetic Dipole Moment | चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण
किसी परमाणु या अणु में उत्पन्न चुंबकीय प्रभाव को चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण (Magnetic Dipole Moment) से व्यक्त किया जाता है।
[
M = m \times 2l
]
जहाँ,
m = ध्रुवीय शक्ति
2l = ध्रुवों के बीच की दूरी
👉 यह किसी पदार्थ की चुंबकीय शक्ति का माप है।
4. Magnetization (M) | चुंबकन
किसी पदार्थ में उत्पन्न कुल चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण को उसके आयतन से भाग देने पर प्राप्त राशि को चुंबकन (Magnetization) कहते हैं।
[
M = \frac{\text{कुल चुंबकीय आघूर्ण}}{\text{आयतन}}
]
5. Magnetic Susceptibility (χ) | चुंबकीय सुसंवेदनशीलता
किसी पदार्थ की चुंबकीय प्रतिक्रिया को मापने के लिए चुंबकीय सुसंवेदनशीलता (χ) का प्रयोग किया जाता है।
[
\chi = \frac{M}{H}
]
जहाँ,
M = चुंबकन
H = बाह्य चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता
👉 χ का मान पदार्थ के चुंबकीय व्यवहार को दर्शाता है।
6. Magnetic Permeability (μ) | चुंबकीय पारगम्यता
[
\mu = \frac{B}{H}
]
यह बताती है कि कोई पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र को कितना प्रवाहित करता है।
7. Classification of Materials | पदार्थों का वर्गीकरण
चुंबकीय व्यवहार के आधार पर पदार्थों को मुख्यतः तीन वर्गों में बाँटा जाता है:
- Diamagnetic (डायमैग्नेटिक) पदार्थ
- Paramagnetic (पैरामैग्नेटिक) पदार्थ
- Ferromagnetic (फेरोमैग्नेटिक) पदार्थ
8. Diamagnetic Materials | डायमैग्नेटिक पदार्थ
परिभाषा:
वे पदार्थ जो चुंबकीय क्षेत्र में हल्के से प्रतिकर्षित होते हैं, उन्हें डायमैग्नेटिक पदार्थ कहते हैं।
उदाहरण:
बिस्मथ, तांबा, चाँदी, सोना, पानी, पारा, जस्ता
प्रमुख गुण:
- चुंबकीय सुसंवेदनशीलता ऋणात्मक (χ < 0)
- चुंबकीय क्षेत्र हटाते ही प्रभाव समाप्त
- ताप परिवर्तन का बहुत कम प्रभाव
👉 डायमैग्नेटिक पदार्थ कभी स्थायी चुंबक नहीं बन सकते।
9. Paramagnetic Materials | पैरामैग्नेटिक पदार्थ
परिभाषा:
वे पदार्थ जो चुंबकीय क्षेत्र में हल्के से आकर्षित होते हैं, उन्हें पैरामैग्नेटिक पदार्थ कहते हैं।
उदाहरण:
एल्यूमिनियम, प्लैटिनम, क्रोमियम, मैंगनीज, ऑक्सीजन
प्रमुख गुण:
- χ धनात्मक किंतु छोटा
- ताप बढ़ने पर चुंबकत्व घटता है
- चुंबकीय क्षेत्र हटाते ही प्रभाव समाप्त
क्यूरी नियम:
[
\chi = \frac{C}{T}
]
👉 ताप बढ़ने पर χ घटता है।
10. Ferromagnetic Materials | फेरोमैग्नेटिक पदार्थ
परिभाषा:
वे पदार्थ जो चुंबकीय क्षेत्र में अत्यधिक आकर्षित होते हैं और जिनसे स्थायी चुंबक बनाए जा सकते हैं, उन्हें फेरोमैग्नेटिक पदार्थ कहते हैं।
उदाहरण:
लोहा, कोबाल्ट, निकेल, स्टील
प्रमुख गुण:
- χ अत्यधिक धनात्मक
- स्थायी चुंबक बनाए जा सकते हैं
- डोमेन संरचना पाई जाती है
11. Magnetic Domains | चुंबकीय डोमेन
फेरोमैग्नेटिक पदार्थों में सूक्ष्म क्षेत्र पाए जाते हैं जिन्हें डोमेन कहते हैं।
- प्रत्येक डोमेन स्वयं एक छोटा चुंबक होता है।
- सामान्य अवस्था में डोमेन अनियमित दिशा में होते हैं।
- चुंबकीय क्षेत्र लगाने पर ये एक दिशा में क्रमबद्ध हो जाते हैं।
👉 इसी कारण फेरोमैग्नेटिक पदार्थ शक्तिशाली चुंबक बनते हैं।
12. Hysteresis | हिस्टेरेसिस
जब किसी फेरोमैग्नेटिक पदार्थ को बार-बार चुंबकित एवं विमुंबकित किया जाता है, तो चुंबकन और क्षेत्र के बीच एक लूप बनता है, जिसे हिस्टेरेसिस लूप कहते हैं।
महत्व:
- ऊर्जा हानि का मापन
- ट्रांसफॉर्मर कोर का चयन
13. Curie Temperature | क्यूरी ताप
वह ताप जिस पर फेरोमैग्नेटिक पदार्थ पैरामैग्नेटिक बन जाता है, उसे क्यूरी ताप कहते हैं।
👉 उदाहरण:
लोहे का क्यूरी ताप ≈ 770°C
14. Soft and Hard Magnetic Materials
| गुण | सॉफ्ट मैग्नेटिक | हार्ड मैग्नेटिक |
| हिस्टेरेसिस लूप | पतला | मोटा |
| उपयोग | ट्रांसफॉर्मर | स्थायी चुंबक |
| अवशिष्ट चुंबकत्व | कम | अधिक |
15. Applications of Magnetic Materials | चुंबकीय पदार्थों के उपयोग
- इलेक्ट्रिक मोटर
- जनरेटर
- ट्रांसफॉर्मर
- स्पीकर
- हार्ड डिस्क
- MRI मशीन
- मैग्नेटिक लॉक
- क्रेन द्वारा भारी वस्तुएँ उठाना
16. Role in Modern Technology | आधुनिक तकनीक में भूमिका
चुंबकीय पदार्थों के बिना आधुनिक तकनीक की कल्पना असंभव है। मोबाइल फोन, कंप्यूटर, इंटरनेट डेटा स्टोरेज, मेडिकल इमेजिंग — सभी में चुंबकीय पदार्थों की महत्वपूर्ण भूमिका है।
17. Important Formulas | महत्वपूर्ण सूत्र
[
\chi = \frac{M}{H}
]
[
\mu = \frac{B}{H}
]
[
\chi = \frac{C}{T}
]
18. Numerical Example
प्रश्न:
यदि किसी पदार्थ का चुंबकन M = 4 A/m और चुंबकीय क्षेत्र H = 800 A/m है, तो χ ज्ञात करें।
[
\chi = \frac{M}{H} = \frac{4}{800} = 0.005
]
19. Important Exam Notes
- डायमैग्नेटिक → प्रतिकर्षण
- पैरामैग्नेटिक → हल्का आकर्षण
- फेरोमैग्नेटिक → तीव्र आकर्षण
- χ < 0 → डायमैग्नेटिक
- χ > 0 → पैरामैग्नेटिक / फेरोमैग्नेटिक
20. Magnetism in Materials FAQs
Q1. चुंबकीय गुण क्या हैं?
Ans. पदार्थ का चुंबकीय क्षेत्र में व्यवहार।
Q2. चुंबकीय सुसंवेदनशीलता क्या है?
Ans. M/H का अनुपात।
Q3. डायमैग्नेटिक पदार्थ क्या होते हैं?
Ans. जो प्रतिकर्षित होते हैं।
Q4. पैरामैग्नेटिक पदार्थ क्या होते हैं?
Ans. जो हल्के आकर्षित होते हैं।
Q5. फेरोमैग्नेटिक पदार्थ क्या होते हैं?
Ans. जो अत्यधिक आकर्षित होते हैं।
Q6. फेरोमैग्नेटिक पदार्थ का उदाहरण दीजिए।
Ans. लोहा।
Q7. डायमैग्नेटिक पदार्थ का उदाहरण दीजिए।
Ans. बिस्मथ।
Q8. पैरामैग्नेटिक पदार्थ का उदाहरण दीजिए।
Ans. एल्यूमिनियम।
Q9. क्यूरी नियम लिखिए।
Ans. χ = C/T
Q10. क्यूरी ताप क्या है?
Ans. वह ताप जहाँ फेरोमैग्नेटिक → पैरामैग्नेटिक बन जाए।
Q11. चुंबकीय डोमेन क्या है?
Ans. सूक्ष्म चुंबकीय क्षेत्र।
Q12. हिस्टेरेसिस क्या है?
Ans. चुंबकन में विलंब।
Q13. सॉफ्ट मैग्नेटिक पदार्थ का उपयोग?
Ans. ट्रांसफॉर्मर कोर।
Q14. हार्ड मैग्नेटिक पदार्थ का उपयोग?
Ans. स्थायी चुंबक।
Q15. चुंबकीय पारगम्यता क्या है?
Ans. B/H का अनुपात।
Q16. χ का मान ऋणात्मक कब होता है?
Ans. डायमैग्नेटिक में।
Q17. χ का मान अत्यधिक धनात्मक कब होता है?
Ans. फेरोमैग्नेटिक में।
Q18. चुंबकीय गुणों का आधार क्या है?
Ans. इलेक्ट्रॉन स्पिन।
Q19. MRI किस सिद्धांत पर आधारित है?
Ans. चुंबकीय गुण।
Q20. पैरामैग्नेटिक पदार्थों में ताप बढ़ाने पर क्या होता है?
Ans. चुंबकत्व घटता है।
Q21. स्थायी चुंबक किससे बनाए जाते हैं?
उत्तर: फेरोमैग्नेटिक पदार्थ से।
Q22. हिस्टेरेसिस लूप का उपयोग क्या है?
Ans. ऊर्जा हानि ज्ञात करना।
Q23. चुंबकीय पदार्थों का दैनिक जीवन में उपयोग लिखिए।
Ans. मोटर, स्पीकर आदि।
Q24. चुंबकीय गुणों का विज्ञान में महत्व लिखिए।
Ans. तकनीकी विकास।
Q25. यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है?
Ans. परीक्षा एवं व्यवहारिक उपयोग दोनों के लिए।
21. Conclusion | निष्कर्ष
Magnetic Properties of Materials (पदार्थों के चुंबकीय गुण) अध्याय हमें यह समझने में सहायता करता है कि विभिन्न पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र के प्रति अलग–अलग व्यवहार क्यों करते हैं। यह अध्याय आधुनिक विज्ञान और तकनीक की आधारशिला है।
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