परिनालिका में प्रवाहित विद्युत धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र

Magnetic Field due to a Current in a Solenoid

सोलेनोइड एक सिलेंडर के रूप में घाव वाले तार का एक लंबा कुंडल है जो विद्युत प्रवाह के दौरान एक समान चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। सोलेनोइड का उपयोग आमतौर पर विद्युत चुम्बकों, मोटरों और प्रेरकों में किया जाता है।

सोलेनोइड की संरचना और कार्य

एक सोलेनोइड में कई मोड़ों के साथ तार का एक कुंडल होता है, जो एक बेलनाकार कोर की लंबाई के साथ निकटता से स्थित होता है। जब तार से करंट प्रवाहित होता है, तो तार का प्रत्येक लूप एक छोटा चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, और सामूहिक रूप से, ये क्षेत्र मिलकर सोलेनोइड के अंदर एक मजबूत, समान चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं।

सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र

सोलेनोइड के अंदर एक समान क्षेत्र: एक आदर्श सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र मजबूत, एक समान और सोलेनोइड की धुरी के साथ निर्देशित होता है।

चुंबकीय क्षेत्र की दिशा: सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दाएं हाथ के नियम से निर्धारित किया जा सकता है:

• अपने दाएं हाथ की उंगलियों को सोलेनोइड के चारों ओर धारा की दिशा में घुमाएं।
• आपका अंगूठा सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में इंगित करता है।

सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र का सूत्र:

एक लंबी सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र B इस प्रकार दिया जाता है:

$B=\mu _{0}nI$

जहाँ:

μ₀ मुक्त स्थान की पारगम्यता है (4π×10 ⁻⁷ Tm/A),

n = सोलेनोइड की प्रति इकाई लंबाई में घुमावों की संख्या है (प्रति मीटर घुमाव),

I = सोलेनोइड से गुजरने वाली धारा है।

चुंबकीय क्षेत्र को प्रभावित करने वाले कारक:

• धारा (I): सोलेनोइड के माध्यम से धारा बढ़ाने से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है।
• प्रति इकाई लंबाई में घुमावों की संख्या (n): प्रति इकाई लंबाई में घुमावों की संख्या बढ़ाने से भी क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है।

सोलेनोइड के बाहर चुंबकीय क्षेत्र

एक आदर्श, लंबी सोलेनोइड के बाहर चुंबकीय क्षेत्र बहुत कमज़ोर होता है और इसे नगण्य माना जा सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सोलेनोइड के बाहर चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ फैली हुई हैं और आसन्न लूपों में धारा की विपरीत दिशाओं के कारण एक दूसरे को काफी हद तक रद्द कर देती हैं।

सोलेनॉइड के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र पैटर्न

• सोलेनॉइड के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक बार चुंबक के समान होती हैं, जिसमें सोलेनॉइड के सिरों पर "उत्तर" और "दक्षिण" ध्रुव होते हैं।
• सोलेनॉइड के अंदर, क्षेत्र रेखाएँ समानांतर, एक दूसरे के करीब होती हैं, और एक छोर (दक्षिण ध्रुव) से दूसरे छोर (उत्तर ध्रुव) की ओर इंगित करती हैं, जिससे लगभग एक समान क्षेत्र बनता है।

सोलेनोइड के अनुप्रयोग

सोलेनोइड्स का व्यापक रूप से उन उपकरणों में उपयोग किया जाता है जिन्हें नियंत्रित चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, जिनमें शामिल हैं:

• इलेक्ट्रोमैग्नेट: सोलेनोइड का उपयोग मजबूत, समायोज्य चुंबक बनाने के लिए किया जा सकता है।
• मोटर्स और जेनरेटर: सोलेनोइड द्वारा उत्पादित चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रिक मोटर्स और जेनरेटर में यांत्रिक गति को संचालित करते हैं।
• इंडक्टर: सोलेनोइड का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में चुंबकीय क्षेत्रों में ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए इंडक्टर के रूप में किया जाता है।
• चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI): सोलेनोइड का उपयोग मेडिकल इमेजिंग के लिए MRI मशीनों में मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।