චුම්බක යනු ශතවර්ෂ ගණනාවක් තිස්සේ මිනිස් පරිකල්පනය අල්ලා ගත් සිත් ඇදගන්නා වස්තූන් වේ. පුරාණ ග්‍රීකයන්ගේ සිට නවීන විද්‍යාඥයන් දක්වා මිනිසුන් චුම්බක ක්‍රියා කරන ආකාරය සහ ඒවායේ බොහෝ යෙදීම් ගැන කුතුහලයට පත් වී ඇත. ස්ථිර චුම්බක යනු බාහිර චුම්බක ක්ෂේත්රයක් නොමැති විට පවා එහි චුම්බක ගුණාංග රඳවා තබා ගන්නා චුම්බක වර්ගයකි. ස්ථිර චුම්බක සහ චුම්බක ක්ෂේත්ර පිටුපස ඇති විද්‍යාව, ඒවායේ සංයුතිය, ගුණාංග සහ යෙදුම් ඇතුළුව අපි ගවේෂණය කරන්නෙමු.
1 කොටස: චුම්භකත්වය යනු කුමක්ද?
චුම්භකත්වය යනු චුම්බක ක්ෂේත්රයක් සහිත වෙනත් ද්රව්ය ආකර්ෂණය කර ගැනීමට හෝ විකර්ෂණය කිරීමට ඉඩ සලසන ඇතැම් ද්‍රව්‍යවල භෞතික ගුණාංගයි. මෙම ද්රව්ය චුම්බක හෝ චුම්බක ගුණ ඇති බව කියනු ලැබේ.
චුම්බක ද්රව්ය චුම්භක වසම් තිබීම මගින් සංලක්ෂිත වන අතර ඒවා තනි පරමාණුවල චුම්බක ක්ෂේත්ර පෙළගැසී ඇති අන්වීක්ෂීය කලාප වේ. මෙම වසම් නිවැරදිව පෙළගස්වා ඇති විට, ඒවා ද්රව්යයෙන් පිටත හඳුනාගත හැකි මැක්රොස්කොපික් චුම්බක ක්ෂේත්රයක් නිර්මාණය කරයි.
චුම්බක ද්රව්ය කාණ්ඩ දෙකකට වර්ග කළ හැකිය: ෆෙරෝ චුම්භක සහ පරචුම්භක. ෆෙරෝ චුම්භක ද්රව්ය දැඩි ලෙස චුම්භක වන අතර යකඩ, නිකල් සහ කොබෝල්ට් ඇතුළත් වේ. බාහිර චුම්බක ක්ෂේත්රයක් නොමැති අවස්ථාවලදී පවා ඔවුන්ගේ චුම්බක ගුණාංග රඳවා තබා ගැනීමට ඔවුන්ට හැකි වේ. අනෙක් අතට, පර චුම්භක ද්රව්ය දුර්වල චුම්බක වන අතර ඇලුමිනියම් සහ ප්ලැටිනම් වැනි ද්රව්ය ඇතුළත් වේ. ඒවා බාහිර චුම්භක ක්ෂේත්‍රයකට ලක් වූ විට පමණක් චුම්භක ගුණ ප්‍රදර්ශනය කරයි.
විද්‍යුත් මෝටර, ජනක යන්ත්‍ර සහ ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ඇතුළු අපගේ එදිනෙදා ජීවිතයේදී චුම්භකත්වයට ප්‍රායෝගික යෙදුම් රාශියක් ඇත. දෘඪ තැටි වැනි දත්ත ගබඩා කිරීමේ උපාංගවල සහ චුම්බක අනුනාද රූප (MRI) වැනි වෛද්‍ය රූපකරණ තාක්ෂණයන්හි ද චුම්බක ද්රව්ය භාවිතා වේ.
2 කොටස: චුම්බක ක්ෂේත්ර
චුම්බක ක්ෂේත්ර යනු චුම්භකත්වයේ මූලික අංගයක් වන අතර චුම්බක බලය හඳුනාගත හැකි චුම්බකයක් හෝ ධාරා ගෙන යන වයරයක් අවට ප්‍රදේශය විස්තර කරයි. මෙම ක්ෂේත්ර අදෘශ්‍යමාන වේ, නමුත් ඒවායේ බලපෑම චුම්බක ද්‍රව්‍යවල චලනය හෝ චුම්බක සහ විද්‍යුත් ක්ෂේත්ර අතර අන්තර් ක්‍රියාකාරිත්වය හරහා නිරීක්ෂණය කළ හැකිය.
චුම්බක ක්ෂේත්ර නිර්මාණය වන්නේ වයරයක ඉලෙක්ට්‍රෝන ගලා යාම හෝ පරමාණුවක ඉලෙක්ට්‍රෝන භ්රමණය වීම වැනි විද්‍යුත් ආරෝපණ චලනය වීමෙනි. චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව සහ ශක්තිය තීරණය වන්නේ මෙම ආරෝපණවල දිශානතිය සහ චලනය මගිනි. නිදසුනක් ලෙස, තීරු චුම්බකයක, චුම්බක ක්ෂේත්‍රය ධ්‍රැවවල ශක්තිමත්ම වන අතර මධ්‍යයේ දුර්වලම වන අතර ක්ෂේත්රයේ දිශාව උතුරු ධ්‍රැවයේ සිට දක්ෂිණ ධ්‍රැවය දක්වා වේ.
චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක ප්‍රබලතාව සාමාන්‍යයෙන් මනිනු ලබන්නේ ටෙස්ලා (T) හෝ gauss (G) ඒකක වලින් වන අතර, දකුණු අතේ මාපටැඟිල්ල යොමු කරන්නේ නම්, දකුණු අත රීතිය භාවිතයෙන් ක්ෂේත්රයේ දිශාව විස්තර කළ හැක. ධාරාවෙහි දිශාව, එවිට ඇඟිලි චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාවට රැලි වනු ඇත.
චුම්බක ක්ෂේත්‍රවලට මෝටර සහ ජනක යන්ත්‍ර, චුම්භක අනුනාද රූප (MRI) යන්ත්‍ර සහ දෘඪ තැටි වැනි දත්ත ගබඩා කිරීමේ උපාංග ඇතුළු ප්‍රායෝගික යෙදුම් රාශියක් ඇත. අංශු ත්වරණකාරක සහ චුම්බක ලෙවිටේෂන් දුම්රිය වැනි විවිධ විද්‍යාත්මක සහ ඉංජිනේරු යෙදුම්වල ද ඒවා භාවිතා වේ.
විද්‍යුත් චුම්භකත්වය, ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව සහ ද්රව්ය විද්‍යාව ඇතුළු බොහෝ අධ්‍යයන ක්ෂේත්ර සඳහා චුම්බක ක්ෂේත්‍රවල හැසිරීම් සහ ගුණාංග අවබෝධ කර ගැනීම අත්‍යවශ්‍ය වේ.
3 වන කොටස: ස්ථිර චුම්බක සංයුතිය
ස්ථිර චුම්බකයක්, "ස්ථිර චුම්බක ද්රව්ය" හෝ "ස්ථිර චුම්බක ද්රව්ය" ලෙසද හැඳින්වේ, සාමාන්‍යයෙන් ෆෙරෝ චුම්භක හෝ ෆෙරි චුම්භක ද්‍රව්‍යවල එකතුවකින් සමන්විත වේ. මෙම ද්රව්ය තෝරා ගනු ලබන්නේ චුම්බක ක්ෂේත්රයක් රඳවා තබා ගැනීමට ඇති හැකියාව සඳහා වන අතර, කාලයත් සමග ස්ථාවර චුම්බක බලපෑමක් ඇති කිරීමට ඉඩ සලසයි.
ස්ථිර චුම්බකවල භාවිතා වන වඩාත් සුලභ ෆෙරෝ චුම්භක ද්රව්ය වන්නේ යකඩ, නිකල් සහ කොබෝල්ට් වන අතර ඒවායේ චුම්බක ගුණ වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා අනෙකුත් මූලද්‍රව්‍ය සමඟ මිශ්‍ර කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, නියෝඩියමියම් චුම්බක යනු නියෝඩියමියම්, යකඩ සහ බෝරෝන් වලින් සමන්විත දුර්ලභ පෘථිවි චුම්බක වර්ගයකි, සමරියම් කොබෝල්ට් චුම්බක සමරියම්, කොබෝල්ට්, යකඩ සහ තඹ වලින් සමන්විත වේ.
ස්ථිර චුම්බකවල සංයුතියට ඒවා භාවිතා කරන උෂ්ණත්වය, චුම්බක ක්ෂේත්රයේ අපේක්ෂිත ශක්තිය සහ දිශාව සහ අපේක්ෂිත යෙදුම වැනි සාධක මගින් ද බලපෑම් කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, සමහර චුම්බක ඉහළ උෂ්ණත්වයන්ට ඔරොත්තු දෙන පරිදි නිර්මාණය කර ඇති අතර අනෙක් ඒවා නිශ්චිත දිශාවකට ශක්තිමත් චුම්බක ක්ෂේත්රයක් නිපදවීමට සැලසුම් කර ඇත.
ඒවායේ ප්‍රාථමික චුම්බක ද්‍රව්‍යවලට අමතරව, ස්ථිර චුම්බකවලට විඛාදන හෝ හානි වැළැක්වීම සඳහා ආලේපන හෝ ආරක්ෂිත ස්ථර මෙන්ම විවිධ යෙදුම්වල භාවිතය සඳහා නිශ්චිත හැඩයන් සහ ප්‍රමාණ නිර්මාණය කිරීම සඳහා හැඩගැස්වීම සහ යන්ත්‍ර කිරීම ද ඇතුළත් විය හැකිය.
4 වන කොටස: ස්ථිර චුම්බක වර්ග
ස්ථිර චුම්බක ඒවායේ සංයුතිය, චුම්බක ගුණ සහ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය මත පදනම්ව වර්ග කිහිපයකට වර්ග කළ හැකිය. ස්ථිර චුම්බකවල පොදු වර්ග කිහිපයක් මෙන්න:
1.නියෝඩයිමියම් චුම්බක: මෙම දුර්ලභ පෘථිවි චුම්බක නියෝඩියමියම්, යකඩ සහ බෝරෝන් වලින් සමන්විත වන අතර ඒවා පවතින ප්‍රබලතම ස්ථිර චුම්බක වර්ගය වේ. ඒවාට ඉහළ චුම්බක ශක්තියක් ඇති අතර මෝටර, ජනක යන්ත්‍ර සහ වෛද්‍ය උපකරණ ඇතුළු විවිධ යෙදුම් සඳහා භාවිතා කළ හැක.
2.Samarium cobalt magnets: මෙම දුර්ලභ පෘථිවි චුම්බක සමරියම්, කොබෝල්ට්, යකඩ සහ තඹ වලින් සමන්විත වන අතර ඒවායේ ඉහළ උෂ්ණත්ව ස්ථායීතාවය සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය සඳහා ප්‍රසිද්ධය. ඒවා අභ්‍යවකාශය සහ ආරක්‍ෂාව වැනි යෙදුම්වල සහ ඉහළ ක්‍රියාකාරී මෝටර සහ ජනක යන්ත්‍රවල භාවිතා වේ.
3.ෆෙරයිට් චුම්බක: සෙරමික් චුම්බක ලෙසද හැඳින්වේ, ෆෙරයිට් චුම්බක යකඩ ඔක්සයිඩ් සමඟ මිශ්‍ර වූ සෙරමික් ද්‍රව්‍යයකින් සමන්විත වේ. ඒවා දුර්ලභ පෘථිවි චුම්බකවලට වඩා අඩු චුම්බක ශක්තියක් ඇත, නමුත් වඩා දැරිය හැකි මිලකට සහ ස්පීකර්, මෝටර සහ ශීතකරණ චුම්බක වැනි යෙදුම්වල බහුලව භාවිතා වේ.
4.Alnico චුම්බක: මෙම චුම්බක ඇලුමිනියම්, නිකල් සහ කොබෝල්ට් වලින් සමන්විත වන අතර ඒවායේ ඉහළ චුම්බක ශක්තිය සහ උෂ්ණත්ව ස්ථායීතාවය සඳහා ප්රසිද්ධ වේ. ඒවා බොහෝ විට සංවේදක, මීටර් සහ විදුලි මෝටර වැනි කාර්මික යෙදුම්වල භාවිතා වේ.
5.බන්ධිත චුම්බක: මෙම චුම්බක බන්ධකයක් සමඟ චුම්බක කුඩු මිශ්‍ර කර සාදා ඇති අතර ඒවා සංකීර්ණ හැඩයන් සහ ප්‍රමාණවලට නිෂ්පාදනය කළ හැකිය. ඒවා බොහෝ විට සංවේදක, මෝටර් රථ උපාංග සහ වෛද්‍ය උපකරණ වැනි යෙදුම්වල භාවිතා වේ.
ස්ථිර චුම්බක වර්ගය තෝරාගැනීම අවශ්ය චුම්බක ශක්තිය, උෂ්ණත්ව ස්ථායීතාවය, පිරිවැය සහ නිෂ්පාදන සීමාවන් ඇතුළුව විශේෂිත යෙදුම් අවශ්යතා මත රඳා පවතී.
5 කොටස: චුම්බක ක්‍රියා කරන්නේ කෙසේද?
චුම්බක ක්‍රියා කරන්නේ වෙනත් චුම්බක ද්රව්ය සමඟ හෝ විද්‍යුත් ධාරා සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරන චුම්බක ක්ෂේත්රයක් නිර්මාණය කිරීමෙනි. චුම්බක ක්ෂේත්‍රය නිර්මාණය වන්නේ ද්‍රව්‍යයේ චුම්භක අවස්ථාවන් පෙළගැස්වීමෙනි, ඒවා චුම්බක බලයක් ජනනය කරන ක්ෂුද්‍ර උතුරු සහ දකුණු ධ්රැව වේ.
තීරු චුම්බකයක් වැනි ස්ථිර චුම්බකයක් තුළ, චුම්බක අවස්ථා නිශ්චිත දිශාවකට පෙළගැසී ඇත, එබැවින් චුම්බක ක්ෂේත්‍රය ධ්‍රැවවල ශක්තිමත්ම වන අතර මධ්‍යයේ දුර්වලම වේ. චුම්බක ද්‍රව්‍යයක් අසල තැබූ විට, චුම්බක ක්ෂේත්‍රය එම ද්‍රව්‍යය මත බලයක් යොදයි, චුම්බක අවස්ථා වල දිශානතිය අනුව එය ආකර්ෂණය කර හෝ විකර්ෂණය කරයි.
විද්‍යුත් චුම්භකයක් තුළ චුම්භක ක්ෂේත්‍රය නිර්මාණය වන්නේ වයර් දඟරයක් හරහා ගලා යන විදුලි ධාරාවක් මගිනි. විද්‍යුත් ධාරාව ධාරා ප්‍රවාහයේ දිශාවට ලම්බකව චුම්භක ක්ෂේත්රයක් නිර්මාණය කරන අතර, දඟරය හරහා ගලා යන ධාරාවේ ප්‍රමාණය සකස් කිරීමෙන් චුම්බක ක්ෂේත්රයේ ශක්තිය පාලනය කළ හැකිය. විද්‍යුත් චුම්බක මෝටර, ස්පීකර් සහ ජෙනරේටර් වැනි යෙදුම්වල බහුලව භාවිතා වේ.
චුම්බක ක්ෂේත්ර සහ විද්‍යුත් ධාරා අතර අන්තර්ක්‍රියා ජනක යන්ත්‍ර, ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් සහ විදුලි මෝටර ඇතුළු බොහෝ තාක්ෂණික යෙදුම් සඳහා ද පදනම වේ. උදාහරණයක් ලෙස, උත්පාදක යන්ත්රයක් තුළ, කම්බි දඟරයක් අසල චුම්බකයක් භ්රමණය වීම, වයර් තුළ විදුලි ධාරාවක් ඇති කරයි, එය විදුලි බලය උත්පාදනය කිරීමට භාවිතා කළ හැකිය. විදුලි මෝටරයකදී, මෝටරයේ චුම්බක ක්ෂේත්‍රය සහ වයර් දඟරය හරහා ගලා යන ධාරාව අතර අන්තර්ක්‍රියා නිසා මෝටරයේ භ්රමණය මෙහෙයවන ව්‍යවර්ථයක් නිර්මාණය කරයි.
මෙම ලක්ෂණය අනුව, වැඩ කරන අතරතුර, Halbeck වැනි විශේෂ ප්රදේශයක චුම්බක ක්ෂේත්රයේ ශක්තිය වැඩි කිරීම සඳහා splicing සඳහා විශේෂ චුම්බක ධ්රැව සැකැස්මක් සැලසුම් කළ හැකිය.
පසු කාලය: මාර්තු-24-2023