Magnetism and Matter (चुंबकत्व एवं पदार्थ) एक अत्यंत महत्वपूर्ण अध्याय है। इस अध्याय में हम यह अध्ययन करते हैं कि चुंबकीय क्षेत्र पदार्थों को कैसे प्रभावित करता है और विभिन्न पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र के प्रति किस प्रकार व्यवहार करते हैं।
हम अपने दैनिक जीवन में चुंबक का उपयोग अनेक स्थानों पर करते हैं – जैसे कि कंपास, मोटर, जनरेटर, ट्रांसफॉर्मर, फ्रिज मैग्नेट, स्पीकर, मोबाइल फोन आदि। इन सभी उपकरणों का मूल आधार चुंबकत्व ही है।
👉 UP Board Class 12 Physics की परीक्षा में इस अध्याय से:
- परिभाषात्मक प्रश्न
- सूत्र आधारित प्रश्न
- संख्यात्मक समस्याएँ
- व्यावहारिक अनुप्रयोग आधारित प्रश्न
नियमित रूप से पूछे जाते हैं।
2. Magnetism | चुंबकत्व क्या है?
चुंबकत्व वह भौतिक गुण है जिसके कारण कुछ पदार्थ लोहे, कोबाल्ट, निकेल आदि को आकर्षित करते हैं।
परिभाषा:
किसी पदार्थ की वह विशेषता जिसके कारण वह चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है या चुंबकीय क्षेत्र में प्रभावित होता है, उसे चुंबकत्व कहते हैं।
3. Magnet | चुंबक क्या है?
जिस पदार्थ में आकर्षण, प्रतिकर्षण तथा दिशा निर्धारण के गुण हों, उसे चुंबक कहते हैं।
चुंबक के मुख्य गुण:
- आकर्षण गुण
- प्रतिकर्षण गुण
- दिशा निर्धारण गुण
- ध्रुवीयता
4. Magnetic Poles | चुंबकीय ध्रुव
प्रत्येक चुंबक के दो ध्रुव होते हैं:
- उत्तर ध्रुव (North Pole – N)
- दक्षिण ध्रुव (South Pole – S)
👉 समान ध्रुव प्रतिकर्षित करते हैं तथा असमान ध्रुव आकर्षित करते हैं।
5. Magnetic Field | चुंबकीय क्षेत्र
चुंबकीय क्षेत्र वह क्षेत्र है जिसमें चुंबकीय बल का प्रभाव अनुभव किया जा सके।
चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ (Magnetic Field Lines)
- ये सदैव N से निकलकर S में प्रवेश करती हैं।
- ये कभी एक–दूसरे को नहीं काटतीं।
6. Magnetic Dipole | चुंबकीय द्विध्रुव
एक छोटा बार चुंबक, जिसमें दो समान व विपरीत ध्रुव होते हैं, चुंबकीय द्विध्रुव कहलाता है।
द्विध्रुव आघूर्ण (Magnetic Dipole Moment)
[
M = m \times 2l
]
जहाँ,
m = ध्रुवीय शक्ति
2l = ध्रुवों के बीच दूरी
7. Earth as a Magnet | पृथ्वी एक चुंबक के रूप में
पृथ्वी स्वयं एक विशाल चुंबक की भाँति व्यवहार करती है।
- पृथ्वी का भौगोलिक उत्तर ध्रुव वास्तव में चुंबकीय दक्षिण ध्रुव होता है।
- कंपास की सुई इसी कारण उत्तर दिशा की ओर संकेत करती है।
8. Magnetic Properties of Materials | पदार्थों के चुंबकीय गुण
पदार्थों को उनके चुंबकीय व्यवहार के आधार पर तीन वर्गों में बाँटा जाता है:
- डायमैग्नेटिक पदार्थ (Diamagnetic)
- पैरामैग्नेटिक पदार्थ (Paramagnetic)
- फेरोमैग्नेटिक पदार्थ (Ferromagnetic)
8.1 Diamagnetic पदार्थ
ये पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र में हल्के से प्रतिकर्षित होते हैं।
उदाहरण:
बिस्मथ, तांबा, चाँदी, सोना, पानी
गुण:
- चुंबकीय सुसंवेदनशीलता (χ) ऋणात्मक
- बाहरी क्षेत्र हटाने पर चुंबकत्व समाप्त
8.2 Paramagnetic पदार्थ
ये पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र में हल्के से आकर्षित होते हैं।
उदाहरण:
एल्यूमिनियम, प्लैटिनम, मैंगनीज
गुण:
- χ धनात्मक किंतु छोटी
- ताप बढ़ने पर चुंबकत्व घटता है
8.3 Ferromagnetic पदार्थ
ये पदार्थ अत्यधिक आकर्षित होते हैं और शक्तिशाली चुंबक बनाए जा सकते हैं।
उदाहरण:
लोहा, कोबाल्ट, निकेल
गुण:
- χ बहुत अधिक धनात्मक
- स्थायी चुंबक बनाए जा सकते हैं
9. Magnetic Susceptibility (χ) | चुंबकीय सुसंवेदनशीलता
[
\chi = \frac{M}{H}
]
जहाँ,
M = चुंबकन
H = चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता
10. Magnetic Permeability (μ) | चुंबकीय पारगम्यता
[
\mu = \frac{B}{H}
]
👉 यह बताता है कि कोई पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र को कितना प्रवाहित करता है।
11. Intensity of Magnetization | चुंबकन की तीव्रता
[
M = \frac{\text{चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण}}{\text{आयतन}}
]
12. Curie’s Law | क्यूरी का नियम
[
\chi = \frac{C}{T}
]
👉 ताप बढ़ने पर पैरामैग्नेटिक पदार्थों का चुंबकत्व घटता है।
13. Hysteresis | हिस्टेरेसिस
जब फेरोमैग्नेटिक पदार्थ को बार-बार चुंबकित एवं विमुंबकित किया जाता है, तो चुंबकन और क्षेत्र के बीच लूप बनता है, जिसे हिस्टेरेसिस लूप कहते हैं।
उपयोग:
- ट्रांसफॉर्मर कोर
- इलेक्ट्रिक मोटर
14. B-H Curve | चुंबकीय वक्र
यह B और H के बीच संबंध दर्शाता है।
15. Applications of Magnetism | चुंबकत्व के उपयोग
- इलेक्ट्रिक मोटर
- जनरेटर
- ट्रांसफॉर्मर
- स्पीकर
- कंपास
- MRI मशीन
16. Important Exam Notes
- डायमैग्नेटिक → प्रतिकर्षित
- पैरामैग्नेटिक → हल्का आकर्षण
- फेरोमैग्नेटिक → तीव्र आकर्षण
- हिस्टेरेसिस → ऊर्जा हानि
17. Numerical Example
प्रश्न:
यदि H = 1000 A/m तथा χ = 0.005 हो, तो M ज्ञात करें।
[
M = \chi H = 0.005 \times 1000 = 5 \text{ A/m}
]
18. Magnetism and Matter | चुंबकत्व एवं पदार्थ FAQs
Q1. चुंबकत्व क्या है?
Ans. पदार्थ का वह गुण जिससे वह चुंबकीय प्रभाव उत्पन्न करता है।
Q2. चुंबक क्या है?
Ans. जो लोहे को आकर्षित करे।
Q3. चुंबकीय क्षेत्र क्या है?
Ans. चुंबकीय बल का प्रभाव क्षेत्र।
Q4. पृथ्वी क्यों चुंबक की तरह व्यवहार करती है?
Ans. उसके आंतरिक कोर में धात्विक गति के कारण।
Q5. डायमैग्नेटिक पदार्थ क्या हैं?
Ans. जो चुंबकीय क्षेत्र से प्रतिकर्षित हों।
Q6. पैरामैग्नेटिक पदार्थ क्या हैं?
Ans. जो हल्के आकर्षित हों।
Q7. फेरोमैग्नेटिक पदार्थ क्या हैं?
Ans. जो तीव्र आकर्षित हों।
Q8. चुंबकीय सुसंवेदनशीलता क्या है?
Ans. M/H का अनुपात।
Q9. क्यूरी नियम लिखिए।
Ans. χ = C/T
Q10. हिस्टेरेसिस क्या है?
Ans. चुंबकन में विलंब।
Q11. B-H वक्र क्या दर्शाता है?
Ans. चुंबकीय व्यवहार।
Q12. चुंबकीय द्विध्रुव क्या है?
Ans. छोटा चुंबक।
Q13. चुंबकीय आघूर्ण का सूत्र लिखिए।
Ans. M = m × 2l
Q14. कंपास किस सिद्धांत पर आधारित है?
Ans. पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र पर।
Q15. फेरोमैग्नेटिक पदार्थ का उदाहरण दें।
Ans. लोहा।
Q16. चुंबकीय पारगम्यता क्या है?
Ans. B/H का अनुपात।
Q17. चुंबक की शक्ति कहाँ अधिक होती है?
Ans. ध्रुवों पर।
Q18. स्थायी चुंबक किस पदार्थ से बनते हैं?
Ans. फेरोमैग्नेटिक।
Q19. चुंबकीय रेखाएँ क्यों नहीं कटतीं?
Ans. क्योंकि क्षेत्र दिशा एकल होती है।
Q20. MRI किस सिद्धांत पर कार्य करती है?
Ans. चुंबकीय अनुनाद।
Q21. चुंबकीय क्षेत्र की इकाई क्या है?
Ans. टेस्ला।
Q22. डायमैग्नेटिक पदार्थों की χ कैसी होती है?
Ans. ऋणात्मक।
Q23. पैरामैग्नेटिक पदार्थों की χ कैसी होती है?
Ans. धनात्मक व छोटी।
Q24. फेरोमैग्नेटिक पदार्थों की χ कैसी होती है?
Ans. अत्यधिक धनात्मक।
Q25. यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है?
Ans. विज्ञान व तकनीक का आधार होने के कारण।
19. Conclusion | निष्कर्ष
Magnetism and Matter अध्याय भौतिकी का एक आधारभूत स्तंभ है, जो हमें चुंबकीय क्षेत्र और पदार्थों के पारस्परिक व्यवहार को समझने में सहायता करता है। इस अध्याय की गहन समझ से UP Board Class 12 परीक्षा में उत्कृष्ट अंक प्राप्त किए जा सकते हैं।
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