ठोसों के चुंबकीय गुण (विमानिक, परमाग्नेटिक और फेरोमैग्नेटिक पदार्थ)

ठोसों के चुंबकीय गुण पदार्थों के भीतर इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार द्वारा निर्धारित होते हैं। इन व्यवहारों के आधार पर, ठोसों को तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: विमानिक, परमाग्नेटिक, और फेरोमैग्नेटिक पदार्थ। यह वर्गीकरण इस पर निर्भर करता है कि उनके परमाणु या आणविक द्विध्रुवों के संगठन के कारण विभिन्न पदार्थ चुंबकीय क्षेत्रों पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं।

1. चुंबकत्व का परिचय

चुंबकत्व इलेक्ट्रॉनों की गति और उनके द्वारा बनाए गए चुंबकीय क्षणों से उत्पन्न होता है। इलेक्ट्रॉन दो मुख्य तरीकों से चलते हैं: वे अपनी धुरी पर घूमते हैं और नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। इन सभी गतियों से एक छोटा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, और इन सूक्ष्म क्षेत्रों के संयोजन से सामग्री के स्थूल चुंबकीय गुण उत्पन्न होते हैं। हम इन घटनाओं को क्वांटम मैकेनिकल सिद्धांतों के माध्यम से समझा सकते हैं।

2. विमानिक पदार्थ

विमानिक पदार्थ वे होते हैं जिनमें कोई अविवाहित इलेक्ट्रॉन नहीं होता है। इन पदार्थों में, सभी इलेक्ट्रॉन स्पिन युग्मित होते हैं, और इसलिए, शुद्ध चुंबकीय क्षण शून्य होता है। जब एक विमानिक पदार्थ को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो यह विपरीत दिशा में प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। इससे चुंबकीय क्षेत्र से विकर्षण होता है।

विमानिक पदार्थों की विशेषताएँ:

• चुंबकीय क्षेत्रों के लिए कमजोर नकारात्मक संवेदनशीलता।
• चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विकर्षण।
• कोई स्थायी द्विध्रुवीय क्षण नहीं।

विमानिक पदार्थों के उदाहरण हैं ताँबा, बिस्मथ और सीसा। यहाँ एक सरल ग्राफिकल प्रतिनिधित्व है:

3. परमाग्नेटिक पदार्थ

परमाग्नेटिक पदार्थों में एक या एक से अधिक अविवाहित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो उन्हें एक शुद्ध चुंबकीय क्षण देते हैं। ये अविवाहित इलेक्ट्रॉन बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होते हैं, जिससे चुंबकीय क्षेत्र की ओर हल्का आकर्षण होता है।

परमाग्नेटिक पदार्थों की विशेषताओं में शामिल हैं:

• चुंबकीय क्षेत्रों के लिए छोटी सकारात्मक संवेदनशीलता।
• चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा कमजोर रूप से आकर्षित।
• अविवाहित इलेक्ट्रॉन उनके चुंबकीय क्षण में योगदान देते हैं।

परमाग्नेटिक पदार्थों के उदाहरण हैं एल्युमिनियम, प्लेटिनम, और कुछ संक्रमण धातु आयन जैसे Fe 3+। यहाँ एक दृश्य चित्रण है:

4. फेरोमैग्नेटिक पदार्थ

फेरोमैग्नेटिक पदार्थों में परमाणु चुंबकीय क्षण समानांतर रूप से संरेखित होते हैं जिन्हें डोमेन कहा जाता है। बिना बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के भी, ये डोमेन पड़ोसी द्विध्रुवीयों के बीच एक मजबूत अंतःक्रिया के कारण संरेखित हो सकते हैं, जिससे एक आत्मस्फूर्त चुंबकीकरण होता है।

मुख्य विशेषताएं शामिल हैं:

• चुंबकीय क्षेत्रों के लिए मजबूत सकारात्मक संवेदनशीलता।
• चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा दृढ़ता से आकर्षित, बाहरी क्षेत्र हटाए जाने के बाद भी चुंबकत्व बना रह सकता है।
• हिस्टीरेसिस प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके पास पिछले चुंबकीय क्षेत्रों की एक स्मृति होती है।

सामान्य उदाहरण हैं लोहा, कोबाल्ट, और निकेल। नीचे एक उदाहरण दिया गया है:

फेरोमैग्नेटिक पदार्थों में, तापमान उनके चुंबकीय गुणों को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जिस बिंदु पर तापीय ऊर्जा चुंबकीय ऊर्जा को पार कर जाती है और कताई दिशाओं को यादृच्छिक बनाती है उसे क्यूरी तापमान कहते हैं।

5. प्रतिचुम्बकत्व और फेरीचुम्बकत्व

विमानिक, परमाग्नेटिक, और फेरोमैग्नेटिक की शास्त्रीय श्रेणियों के अलावा, चुंबकत्व के और भी जटिल रूप हैं, जैसे कि प्रतिचुम्बकत्व और फेरीचुम्बकत्व।

प्रतिचुम्बकत्व

प्रतिचुम्बकीय पदार्थों में, आसन्न आयनों के चुंबकीय क्षण विपरीत दिशाओं में संरेखित होते हैं, प्रभावी रूप से एक-दूसरे को रद्द करते हैं। इससे कोई शुद्ध स्थूल चुंबकत्व नहीं होता है। प्रतिचुम्बकत्व आमतौर पर संक्रमण धातुओं के यौगिकों में पाया जाता है जैसे कि मैंगनीज ऑक्साइड (MnO)।

फेरीचुम्बकत्व

फेरीचुम्बकीय पदार्थों में चुंबकीय क्षण एक दूसरे के विरोध में होते हैं लेकिन असमान परिमाण में होते हैं, जिससे शुद्ध चुंबकीय क्षण होता है। यह व्यवहार आमतौर पर कुछ सिरेमिक या फेराइट्स में देखा जाता है, जैसे कि मैग्नेटाइट (Fe 3 O 4)।

6. निष्कर्ष

संक्षेप में, ठोसों के चुंबकीय गुण इलेक्ट्रॉन स्पिन्स की व्यवस्था और अंतःक्रिया द्वारा निर्धारित होते हैं। विमानिक पदार्थ चुंबकीय क्षेत्रों के लिए कमजोर विकर्षण दिखाते हैं, जबकि परमाग्नेटिक पदार्थ कमजोर आकर्षण दिखाते हैं। फेरोमैग्नेटिक पदार्थ मजबूत आकर्षण दिखाते हैं और डोमेन अंतःक्रियाओं के संरेखण प्रभाव के कारण चुंबकत्व को बनाए रखने में सक्षम होते हैं।

इन चुंबकीय गुणों को समझना विभिन्न प्रौद्योगिकियों जैसे स्मृति भंडारण डिवाइस, ट्रांसफार्मर, और मोटर के विकास में आवश्यक है। यह एक अद्भुत क्षेत्र है जो क्वांटम यांत्रिकी को देखे जाने योग्य स्थूल घटनाओं के साथ संयोजित करता है।

7. सारांश सारणी

प्रकार	विशेषताएं	उदाहरण
विमानिक	चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कमजोर रूप से विकर्षिण होता है कोई अविवाहित इलेक्ट्रॉन नहीं कोई स्थायी चुंबकीय क्षण नहीं	ताँबा, बिस्मथ, सीसा
परमाग्नेटिक	चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कमजोर रूप से आकर्षित होता है एक या अधिक अविवाहित इलेक्ट्रॉन शुद्ध चुंबकीय क्षण	एल्युमिनियम, प्लेटिनम, Fe 3+
फेरोमैग्नेटिक	चुंबकीय क्षेत्र द्वारा दृढ़ता से आकर्षित होता है स्थायी चुंबकीय क्षण हिस्टीरेसिस प्रदर्शित करता है	लोहा, कोबाल्ट, निकेल

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