कृत्रिम चुंबक बनवणे
स्टीलची सुई चुंबकाला घासली की ती पिना उचलू लागते. फ्रिजवरचे आणि कपाटाच्या दाराचे चुंबक असेच वस्तूंना चिकटतात.
चुंबक बहुधा लोह, कोबाल्ट आणि निकेल यांच्या मिश्रधातूंपासून बनतात. निपरमॅग (लोह, निकेल, ॲल्युमिनियम, टायटॅनियम) आणि ॲल्निको (ॲल्युमिनियम, निकेल, कोबाल्ट) हे औद्योगिक चुंबकाचे मिश्रधातू आहेत. स्टीलसारख्या पदार्थात चुंबकत्व निर्माण करणे म्हणजे चुंबकीकरण.
नियम 1 : एकस्पर्श पद्धत — स्टीलच्या पट्टीच्या एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत चुंबकाचा एकच ध्रुव एकाच दिशेने 15-20 वेळा फिरवतात; प्रत्येक वेळी चुंबक उचलून पुन्हा सुरुवातीला ठेवतात. असे चुंबकत्व कमी ताकदीचे असते आणि थोड्याच काळ टिकते.
- सोपे : एकस्पर्श पद्धतीत एकच ध्रुव वापरतात.
- मध्यम : एकस्पर्शाने बनलेले चुंबकत्व कमी ताकदीचे असते.
- परीक्षेसाठी : स्टीलची पट्टी एकस्पर्शाने चुंबकीकृत केली तर काही दिवसांतच ती पिना उचलेनाशी होऊ शकते.
नियम 2 : द्विस्पर्श पद्धत — दोन चुंबकांचे विरुद्ध ध्रुव पट्टीच्या मध्यावर ठेवून ते दोन्ही टोकांकडे ओढतात; हे 15-20 वेळा करतात. असे चुंबकत्व जास्त काळ टिकते.
- सोपे : द्विस्पर्शात दोन चुंबकांचे विरुद्ध ध्रुव वापरतात.
- मध्यम : द्विस्पर्शाने बनलेले चुंबकत्व एकस्पर्शापेक्षा जास्त टिकते.
- परीक्षेसाठी : अधिक काळ टिकणारे चुंबक हवे असेल तर द्विस्पर्श पद्धत निवडावी.
चुंबकत्व तपासण्यासाठी बनवलेली पट्टी लोहकणांजवळ नेतात आणि दोरीने मोकळी टांगतात.
"चुंबक सर्व धातू आकर्षित करतो" हे चुकीचे आहे. तो लोह, कोबाल्ट, निकेल यांसारख्या पदार्थांना आकर्षित करतो; तांबे, ॲल्युमिनियम यांना नाही.
आठवणीची युक्ती : "एक ध्रुव = एकस्पर्श = कमजोर; दोन ध्रुव = द्विस्पर्श = जास्त टिकतो" — ध्रुवांची संख्या आठवा.
फरक ओळखा
| मुद्दा | एकस्पर्श | द्विस्पर्श |
|---|---|---|
| वापरलेले ध्रुव | एक | दोन विरुद्ध ध्रुव |
| ताकद | कमी | जास्त |
| टिकण्याचा काळ | कमी | जास्त |
सरावासाठी प्रश्न
- 1चुंबक कशापासून बनवतात?
- 2ॲल्निको मध्ये कोणते धातू असतात?
- 3चुंबकीकरण म्हणजे काय?
- 4एकस्पर्श पद्धत कशी करतात?
- 5द्विस्पर्शात कोणते ध्रुव वापरतात?
- 6कोणती पद्धत जास्त टिकाऊ चुंबक देते?
- 7नवे चुंबक बनले की नाही हे कसे तपासाल?
- 8तांब्याची पट्टी चुंबकाकडे का आकर्षित होत नाही?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1लोह, कोबाल्ट, निकेलच्या मिश्रधातूंपासून.
- 2ॲल्युमिनियम, निकेल आणि कोबाल्ट.
- 3एखाद्या पदार्थात चुंबकत्व निर्माण करणे.
- 4चुंबकाचा एक ध्रुव पट्टीवर एकाच दिशेने 15-20 वेळा फिरवून.
- 5दोन चुंबकांचे विरुद्ध ध्रुव.
- 6द्विस्पर्श.
- 7लोहकण उचलतात का ते पाहून आणि मोकळे टांगल्यावर उत्तर-दक्षिण स्थिर होते का ते पाहून.
- 8तांबे चुंबकीय पदार्थ नाही.
पृथ्वी एक प्रचंड चुंबक
होकायंत्राची सुई जगात कुठेही असली तरी साधारण उत्तर-दक्षिण दिशा दाखवते.
मोकळा टांगलेला चुंबक नेहमी उत्तर-दक्षिण दिशेतच स्थिर होतो. विल्यम गिल्बर्ट यांनी प्रयोग करून दाखवले की पृथ्वी स्वतः एक प्रचंड चुंबक आहे.
नियम 1 : गिल्बर्टचा प्रयोग — गिल्बर्ट यांनी नैसर्गिक चुंबकी दगडाला गोल आकार दिला आणि तो मुक्तपणे फिरेल असा टांगला. त्याजवळ दंडचुंबकाचा उत्तर ध्रुव नेला तेव्हा गोल चुंबकाचा दक्षिण ध्रुव आकर्षित झाला. यावरून त्यांनी पृथ्वी चुंबक असल्याचा निष्कर्ष काढला.
- सोपे : विरुद्ध ध्रुव एकमेकांना आकर्षित करतात.
- मध्यम : गोल चुंबकाचा दक्षिण ध्रुव दंडचुंबकाच्या उत्तर ध्रुवाकडे आकर्षित झाला.
- परीक्षेसाठी : मोकळ्या चुंबकाचा उत्तर ध्रुव भौगोलिक उत्तरेकडे वळतो, म्हणजे तेथे पृथ्वीच्या चुंबकाचा दक्षिण ध्रुव असला पाहिजे.
नियम 2 : चुंबकीय सुई — चुंबकीकृत सुई पाण्यावर तरंगत्या कार्डबोर्डला चिकटवली तर ती उत्तर-दक्षिण दिशेत स्थिर होते. सुईचा उत्तर ध्रुव भौगोलिक उत्तरेकडे आणि दक्षिण ध्रुव भौगोलिक दक्षिणेकडे राहतो. म्हणून होकायंत्रात चुंबकीय सुई वापरतात.
- सोपे : होकायंत्रातील सुई दिशा दाखवते.
- मध्यम : पाण्यावर तरंगणारी चुंबकीय सुई मुक्तपणे फिरून उत्तर-दक्षिण स्थिर होते.
- परीक्षेसाठी : प्रवासात दिशा हरवली तर होकायंत्राच्या सुईचा उत्तर ध्रुव ज्या बाजूला स्थिर होतो ती उत्तर दिशा.
पृथ्वीच्या चुंबकाचा दक्षिण ध्रुव भौगोलिक उत्तरेजवळ आणि उत्तर ध्रुव भौगोलिक दक्षिणेजवळ असतो.
"होकायंत्राची सुई उत्तर ध्रुवाकडे आकर्षित होते म्हणून तेथे चुंबकाचा उत्तर ध्रुव आहे" हे चुकीचे आहे. तेथे दक्षिण ध्रुव असतो.
आठवणीची युक्ती : "उत्तर उत्तरेकडे वळतो, म्हणून तेथे दक्षिण" — विरुद्ध ध्रुव आकर्षित होतात.
फरक ओळखा
| मुद्दा | भौगोलिक उत्तर | भौगोलिक दक्षिण |
|---|---|---|
| पृथ्वीच्या चुंबकाचा ध्रुव | दक्षिण ध्रुव (S) | उत्तर ध्रुव (N) |
| सुईचा कोणता ध्रुव वळतो | उत्तर ध्रुव | दक्षिण ध्रुव |
सरावासाठी प्रश्न
- 1मोकळा टांगलेला चुंबक कोणत्या दिशेत स्थिर होतो?
- 2पृथ्वी चुंबक आहे असे कोणी दाखवले?
- 3होकायंत्रात काय असते?
- 4गिल्बर्टने गोल चुंबक कसा वापरला?
- 5पृथ्वीच्या चुंबकाचा दक्षिण ध्रुव कुठे असतो?
- 6चुंबकीय सुईचा उत्तर ध्रुव कोणत्या दिशेला वळतो?
- 7सुईचा उत्तर ध्रुव उत्तरेकडे का वळतो?
- 8जंगलात दिशा हरवली तर होकायंत्र कसे मदत करेल?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1उत्तर-दक्षिण.
- 2विल्यम गिल्बर्ट.
- 3चुंबकीय सुई.
- 4मुक्तपणे टांगून त्याजवळ दंडचुंबकाचा उत्तर ध्रुव नेला.
- 5भौगोलिक उत्तरेजवळ.
- 6भौगोलिक उत्तरेकडे.
- 7तेथे पृथ्वीच्या चुंबकाचा दक्षिण ध्रुव असल्याने तो आकर्षित होतो.
- 8सुईचा उत्तर ध्रुव ज्या दिशेला स्थिर होतो ती उत्तर.
चुंबकीय क्षेत्र आणि बलरेषा
चुंबक पिनांना स्पर्श न करताही दुरून ओढून घेतो.
चुंबकाभोवतीचा जो प्रदेश चुंबकीय बल कार्य करतो त्याला चुंबकीय क्षेत्र (magnetic field) म्हणतात. मायकेल फॅराडे यांनी या क्षेत्राचे दर्शन घडवणाऱ्या काल्पनिक रेषांना चुंबकीय बलरेषा (lines of force) म्हटले.
नियम 1 : चुंबकीय बल स्पर्शाशिवाय कार्य करते — दंडचुंबकाभोवती लोहकण पसरून कार्डबोर्ड हळू वाजवला की कण ठराविक वक्र रेषांमध्ये रचले जातात. यावरून क्षेत्राचा आकार दिसतो.
- सोपे : चुंबक पिनांना दुरून ओढतो.
- मध्यम : लोहकणांची रचना चुंबकीय क्षेत्राचा आकार दाखवते.
- परीक्षेसाठी : पिनांपासून चुंबक जसजसे दूर नेतो तसतसे आकर्षण कमी होते, कारण क्षेत्र दूर गेल्यावर कमजोर होते.
चुंबकीय क्षेत्र आणि बलरेषा
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडानियम 2 : बलरेषा जितक्या दाट तितके क्षेत्र प्रबळ — एकक क्षेत्रफळातून लंब जाणाऱ्या बलरेषांच्या संख्येवरून क्षेत्राची तीव्रता कळते. रेषा दाट असतील तिथे क्षेत्र प्रबळ, विरळ असतील तिथे कमजोर. चुंबकाच्या ध्रुवांजवळ रेषा दाट असतात.
- सोपे : ध्रुवांजवळ चुंबकाची पकड जास्त असते.
- मध्यम : बलरेषा विरळ असतील तिथे क्षेत्र कमजोर असते.
- परीक्षेसाठी : चुंबकाच्या मध्यभागी पिना कमी चिकटतात कारण तेथे क्षेत्र कमजोर असते.
बलरेषा काल्पनिक आहेत; प्रत्यक्षात दिसत नाहीत. लोहकण त्यांचा आकार दाखवतात.
"चुंबकीय बलरेषा खऱ्या दोऱ्या आहेत" हे चुकीचे आहे. त्या क्षेत्राचे वर्णन करण्यासाठी मांडलेली कल्पना आहे.
आठवणीची युक्ती : "दाट रेषा = प्रबळ क्षेत्र" — रेषांची गर्दी म्हणजे ताकद.
फरक ओळखा
| मुद्दा | दाट बलरेषा | विरळ बलरेषा |
|---|---|---|
| क्षेत्र | प्रबळ | कमजोर |
| कुठे | ध्रुवांजवळ | ध्रुवांपासून दूर |
सरावासाठी प्रश्न
- 1चुंबकीय क्षेत्र म्हणजे काय?
- 2बलरेषांची कल्पना कोणी मांडली?
- 3लोहकण काय दाखवतात?
- 4क्षेत्राची तीव्रता कशावरून कळते?
- 5ध्रुवांजवळ क्षेत्र प्रबळ का असते?
- 6चुंबक दुरून पिना कसे ओढतो?
- 7बलरेषा काल्पनिक का मानतात?
- 8चुंबकापासून दूर गेल्यावर आकर्षण का कमी होते?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1चुंबकाभोवतीचा जिथे त्याचे बल कार्य करते तो प्रदेश.
- 2मायकेल फॅराडे.
- 3चुंबकीय क्षेत्राचा आकार.
- 4बलरेषा किती दाट आहेत त्यावरून.
- 5तेथे बलरेषा दाट असतात.
- 6त्याच्या चुंबकीय क्षेत्रामुळे.
- 7त्या प्रत्यक्ष दिसत नाहीत; क्षेत्र समजावण्यासाठी मांडलेली कल्पना आहे.
- 8क्षेत्र दूर गेल्यावर कमजोर होते.
बलरेषांचे गुणधर्म आणि चुंबकाचा उपयोग
कपाटाच्या दाराला चुंबक लावलेले असते; विमानतळावर धातूशोधक (मेटल डिटेक्टर) लोखंड-धातू शोधतो.
फॅराडे यांच्या मते बलरेषांना काही निश्चित गुणधर्म असतात, ज्यांमुळे आकर्षण, प्रतिकर्षण आणि क्षेत्राचे वर्तन समजते.
नियम 1 : बलरेषांचे सहा गुणधर्म — (1) त्या काल्पनिक आहेत. (2) उत्तर ध्रुवाकडून दक्षिण ध्रुवाकडे जातात. (3) ताणलेल्या स्प्रिंगसारख्या ताणात असतात. (4) एकमेकींना दूर ढकलतात. (5) एकमेकींना छेदत नाहीत. (6) एखाद्या जागी त्यांची संख्या तिथल्या क्षेत्राची ताकद ठरवते.
- सोपे : बलरेषा एकमेकींना छेदत नाहीत.
- मध्यम : ताणलेल्या रेषांमुळे विरुद्ध ध्रुव एकमेकांकडे ओढले जातात.
- परीक्षेसाठी : बलरेषा एकमेकींना ढकलतात, म्हणून सारखे ध्रुव एकमेकांना दूर ढकलतात.
नियम 2 : क्षेत्र आरपार जाते; खरी कसोटी प्रतिकर्षण — चुंबकीय क्षेत्र कार्डबोर्ड, प्लास्टिक आणि पाण्यातून जाते, पण प्रत्येक आडव्या थराने त्याची तीव्रता कमी होते. एखादी वस्तू चुंबक आहे की नाही याची खरी कसोटी म्हणजे प्रतिकर्षण; आकर्षण लोखंडाच्या तुकड्यामुळेही होते.
- सोपे : चुंबक कार्डबोर्डच्या खालच्या पिना उचलतो.
- मध्यम : कार्डबोर्डचे थर वाढवले की चुंबकाचे आकर्षण कमी होते.
- परीक्षेसाठी : दोन लोखंडी तुकड्यांपैकी कोणते चुंबक? ज्याला दुसऱ्या चुंबकाचा ध्रुव दूर ढकलतो ते चुंबक.
धातूशोधक विमानतळ, बस स्थानक, मंदिरे अशा ठिकाणी आणि अन्न-प्रक्रिया उद्योगात लोखंडाचे तुकडे शोधायला वापरतात.
"आकर्षण झाले म्हणजे ती वस्तू चुंबक आहे" हे चुकीचे आहे. प्रतिकर्षण झाले तरच ती चुंबक आहे.
आठवणीची युक्ती : "आकर्षण = शक्यता, प्रतिकर्षण = पुरावा" — खऱ्या चुंबकाची कसोटी.
फरक ओळखा
| मुद्दा | आकर्षण | प्रतिकर्षण |
|---|---|---|
| कोणामध्ये | चुंबक-चुंबक किंवा चुंबक-लोखंड | फक्त चुंबक-चुंबक |
| चुंबकाची कसोटी | पुरेशी नाही | खरी कसोटी |
सरावासाठी प्रश्न
- 1बलरेषा कोणत्या ध्रुवाकडून कोणत्याकडे जातात?
- 2बलरेषा एकमेकींना छेदतात का?
- 3चुंबकाची खरी कसोटी कोणती?
- 4चुंबकीय क्षेत्र कशातून जाते?
- 5सारखे ध्रुव एकमेकांना दूर का ढकलतात?
- 6धातूशोधकाचे दोन उपयोग सांगा.
- 7कार्डबोर्डचे थर वाढवल्यावर काय होते?
- 8दोन दिसायला सारख्या पट्ट्यांपैकी चुंबक कसा ओळखाल?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1उत्तर ध्रुवाकडून दक्षिण ध्रुवाकडे.
- 2नाही.
- 3प्रतिकर्षण.
- 4कार्डबोर्ड, प्लास्टिक, पाणी.
- 5बलरेषा एकमेकींना दूर ढकलतात.
- 6विमानतळावर तपासणी; अन्नातील लोखंडाचे तुकडे शोधणे.
- 7चुंबकीय क्षेत्र कमजोर होऊन आकर्षण कमी होते.
- 8एका पट्टीचा ध्रुव दुसरीला दूर ढकलतो का ते पाहून; ढकलला तर दोन्ही चुंबक.