Physics Study Material for Groups Exams : గ్రూప్‌ 1&2కు ప్రత్యేకం.. ఫిజిక్స్‌కు ఉపయోగపడేలా.. సులభంగా అయస్కాంతీకరణం చెందే పదార్థమేది?
స్వేచ్ఛగా వేలాడదీసిన ఒక అయస్కాంత పదార్థం ఎల్లప్పుడూ భూమి ఉత్తర, దక్షిణ దిశలను సూచిస్తూ ఆగిపోతుంది. దీన్ని ‘దిశాధర్మం’ అంటారు. ఈ ధర్మం ఆధారంగా చైనీయులు తొలిసారిగా నావికా దిక్సూచీని తయారు చేశారు. దీన్ని నౌకాయానం, విమానయానంలో ఉపయోగిస్తారు. అమెరికా సమీపంలోని అట్లాంటిక్‌ మహాసముద్రంలో మూడు దీవులున్నాయి. ఈ మూడింటినీ కలిపి ‘బెర్ముడా ట్రయాంగిల్‌’ అంటారు. ఈ ప్రదేశంలో అత్యంత బలమైన అయస్కాంత పదార్థాలు నిక్షిప్తమై ఉండవచ్చని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు.
అయస్కాంతత్వం
పదార్థాలను అయస్కాంతాలు, అనయస్కాంతాలు అని రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు. అయస్కాంత పదార్థాలు ఇతర పదార్థాలను తమవైపు ఆకర్షించుకునే లేదా వికర్షించుకునే ధర్మాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అనయస్కాంత పదార్థాలకు ఈ ధర్మం ఉండదు.
☛ అయస్కాంత పదార్థాల ధర్మాలపై తొలిసారిగా (16వ శతాబ్దంలో) శాస్త్రీయ పరిశోధన చేసినవారు విలియం గిల్‌బర్ట్‌.
☛ 16వ శతాబ్దం తర్వాత అనేక మంది శాస్త్రవేత్తలు అయస్కాంత పదార్థాల ధర్మాలపై అధ్యయనం చేశారు. వీరిలో ముఖ్యమైనవారు.. వెబర్, ఈవింగ్, కూలుంబ్, మైకెల్‌ ఫారడే, మేడం క్యూరీ.
MBBS Admissions 2024: ఎంబీబీఎస్‌ అడ్మిషన్లు ప్రారంభం
అయస్కాంత పదార్థాల ధర్మాలు:
1. ప్రతి అయస్కాంత పదార్థంలో దాని రెండు చివరల వద్ద ఎలక్ట్రాన్‌లు క్రమ పద్ధతిలో అమరి ఉంటాయి. ఈ రెండు చివరల వద్ద అయస్కాంతత్వం నిక్షిప్తమై ఉంటుంది. వీటిని అయస్కాంత ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలుగా పేర్కొంటారు.
2. ఒక అయస్కాంత ధ్రువానికి ఉన్న ఆకర్షణ లేదా వికర్షణ బలాన్ని దాని ‘ధ్రువసత్వం’ అంటారు. దీన్ని ’m’ అనే అక్షరంతో సూచిస్తారు.
ప్రమాణాలు: ఆంపియర్‌–మీటర్‌.
3. అయస్కాంతం మధ్యబిందువు వద్ద ఎలక్ట్రాన్‌లు క్రమరహితంగా ఉంటాయి. అందువల్ల ఇక్కడ అయస్కాంతత్వం ఉండదు. కాబట్టి అయస్కాంత మధ్య బిందువుల వద్ద ఉండే ధ్రువాల సంఖ్య శూన్యం. అయస్కాంత మధ్య బిందువు వద్ద కొన్ని రంధ్రాలు చేసినా.. దాని అయస్కాంతత్వంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు.
4. ఒక అయస్కాంత పదార్థాన్ని అనేక చిన్నచిన్న ముక్కలుగా విభజించవచ్చు. ప్రతి చిన్న ముక్క రెండు అయస్కాంత ధ్రువాలను కలిగి ఉంటుంది. అది పరిపూర్ణమైన అయస్కాంతంలా పనిచేస్తుంది. అందువల్ల ఒక అయస్కాంతాన్ని ముక్కలుగా కోసి దానిలోని అయస్కాంత ధ్రువాలను వేరుచేయడం వీలుకాదు. అంటే ఒంటరి అయస్కాంత ధ్రువాలు ఉండవు. ఈ ధ్రువాలు ఎల్లప్పుడూ ఒకదానికొకటి సమానంగా, జంటగా ఉంటాయి.
5. ఒక అయస్కాంతంలోని రెండు ధ్రువాల ను కలుపుతూ గీసిన ఊహాత్మక రేఖను ‘అక్షీయరేఖ’ అంటారు. దీని మధ్య బిందువు ద్వారా లంబంగా వెళ్లే మరో సరళరేఖను మధ్యగత లంబరేఖ (Equatorial Line) అంటారు.
6. ప్రతి అయస్కాంత పదార్థంలో దానిమధ్య బిందువు నుంచి ఉత్తర, దక్షిణ ధృవాలు సమానమైన దూరంలో ఉంటాయి. ఈ రెండు ధ్రువాల మధ్య ఉండే దూరాన్ని అయస్కాంత పొడవు (2l) అంటారు. ఈ అయస్కాంత పొడవు దాని జ్యామితీయ పొడవులో 5/6 వంతు మాత్రమే ఉంటుంది.
7. గది ఉష్ణోగ్రత (25°C) వద్ద ఉన్న అయస్కాంత పదార్థాన్ని వేడిచేసినా, సుత్తితో కొట్టినా, కొంత ఎత్తు నుంచి స్వేచ్ఛగా దృఢమైన తలంపైకి జారవిడిచినా లేదా దాని ద్వారా ఏకాంతర విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేసినా దాని అయస్కాంత ధర్మాలను కోల్పోయి అనయస్కాంత పదార్థంగా మారుతుంది. దీన్ని అనయస్కాంతీకరణం అని అంటారు.
8. సజాతి ధ్రువాలు వికర్షించుకుంటాయి. విజాతి ధ్రువాలు ఆకర్షించుకుంటాయి.
AP PGCET 2024 Web Options Lastdate: పీజీసెట్‌ వెబ్‌ ఆప్షన్లకు నేడే చివరి రోజు..
గమనిక: ఒకే రకమైన రెండు అయస్కాంత పదార్థాలను వాటి సజాతి ధ్రువాలు ఎదురెదురుగా ఉండేవిధంగా కొంతకాలం పాటు బంధించి ఉంచితే.. ఆ సజాతి ధ్రువాల మధ్య ఉండే వికర్షణ బలం వల్ల అవి తమ అయస్కాంతత్వాన్ని క్రమంగా కోల్పోయి అనయస్కాంత పదార్థాలుగా మారుతాయి.
☛ అయస్కాంతాలను ఎక్కువగా వాటి వికర్షణ ధర్మం ఆధారంగానే పరీక్షిస్తారు. ఇదే సరైన పరీక్ష.
అయస్కాంత భ్రామకం:
ఒక అయస్కాంతం ΄÷డవు, దాని ధ్రువసత్వాల లబ్ధాన్ని ‘అయస్కాంత భ్రామకం (M)’ అంటారు.
M = 2l × m
ప్రమాణం = ఆంపియర్‌–మీటర్‌2
అయస్కాంతీకరణ పద్ధతులు
ఒక అనయస్కాంత పదార్థాన్ని అయస్కాంత పదార్థంగా మార్చడాన్ని ‘అయస్కాంతీకరణం’ అంటారు. దీనికి కింద పేర్కొన్న ఐదు రకాల పద్ధతులున్నాయి.
1. ఏక స్పర్శా పద్ధతి ( Single touch method)
2. ద్వి స్పర్శా పద్ధతి (Double touch method)
3. వేడి చేసి చల్లార్చే పద్ధతి. ఈ పద్ధతిలో చాలా బలహీనమైన అయస్కాంతత్వం ఏర్పడుతుంది.
4. అయస్కాంత ప్రేరణ. ఈ పద్ధతిలో ఏర్పడిన అయస్కాంతత్వం చాలా తాత్కాలికమైంది.
5. విద్యుద్దీకరణ పద్ధతి. ఈ పద్ధతిలో అయస్కాంతీకరించాల్సిన కడ్డీ చుట్టూ రాగి తీగను చుడతారు. దీని ద్వారా కొంత కాలం పాటు ఏకముఖ విద్యుత్‌ (D.C)ని ప్రవహింపజేస్తే.. ఆ కడ్డీలో అయస్కాంత ధర్మం కలుగుతుంది. దీన్ని ‘విద్యుద్దీకరణ పద్ధతి’ అంటారు.
☛ పదార్థాలన్నింటిలో సులభంగా అయస్కాంతీకరణం చెందేది మెత్తటి ఇనుము. అందువల్ల కింది పదార్థాలను తయారు చేయడానికి మెత్తటి ఇనుమును ఉపయోగిస్తారు.
1. తాత్కాలిక అయస్కాంతాల తయారీలో
2. అయస్కాంత కవచాల తయారీలో
3. ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లోని చట్రం (Core) ను రూపోందించడానికి
☛ శాశ్వత అయస్కాంతాల తయారీకి Alnico (Al+Ni+Co) లేదా Steelను ఉపయోగిస్తారు.
Job Mela: రేపు జాబ్‌మేళా.. అర్హతలు ఇవే
అయస్కాంత క్షేత్రం:
ఒక అయస్కాంతం చుట్టూ దాని ప్రభావం విస్తరించి ఉండే పరిధిని ‘అయస్కాంత క్షేత్రం’ అంటారు.
ప్రమాణాలు:
1) Weber/m2
2) Tesla (International unit)
3)Oersted
4) Gauss
అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత దాని నుంచి ఉండే దూరం వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
అందువల్ల ఒక అయస్కాంతం నుంచి దూరంగా వెళుతున్నప్పుడు అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత క్రమంగా తగ్గుతుంది.
ఉపయోగాలు:
1. స్పీకర్‌ల వెనుకభాగంలో పళ్లెం ఆకృతిలో ఉండే అయస్కాంత పదార్థాలను ఉపయోగిస్తారు.
2. విద్యుత్‌ జనరేటర్, సైకిల్‌ డైనమోలో స్తూపాకార అయస్కాంతాలను వాడతారు. సైకిల్‌ డైనమోను మైకెల్‌ ఫారడే అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు. దీనిలో యాంత్రిక శక్తి విద్యుత్‌ శక్తిగా మారుతుంది.
3. టెలిఫోన్, టెలిగ్రామ్‌ రిసీవర్లలో అయస్కాంత పదార్థాలను ఉపయోగిస్తారు.
4. చిన్నపిల్లలు ఆడుకొనే ఆటబొమ్మల్లోనూ అయస్కాంత ధర్మాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
5. అయస్కాంత ఉష్ణోగ్రతా మాపకంలో ద్రవస్థితిలో ఉండే హీలియం(He) వాయువును ఉపయోగిస్తారు. ఈ ఉష్ణోగ్రతా మాపకాన్ని ఉపయోగించి పరమశూన్య ఉష్ణోగ్రత (–273°C లేదా 0°K) వరకు ఉష్ణోగ్రతలను కచ్చితంగా కొలవవచ్చు.
6. వేలాడే రైలు పట్టాలు పనిచేయడంలోనూ అయస్కాంత ధర్మాన్ని ఉపయోగిస్తారు.
7. వైద్య రంగంలో మానసిక పరిపక్వత కలిగించడానికి అయస్కాంత ధర్మాలను ఉపయోగించే పద్ధతిని మాగ్నెటో థెరఫీ అంటారు.
8. టేప్‌ రికార్డర్‌లోని ప్లాస్టిక్‌ టేపుపై ఫెర్రిక్‌ ఆక్సైడ్‌ లేదా ఐరన్‌ ఆక్సైడ్‌ పదార్థంతో పూత పూస్తారు.
TSWREIS: ఎస్సీ గురుకుల సొసైటీలో చదువుపై ఏకాగ్రతను పెంచేందుకు ఈ తరగతులు
అయస్కాంత పదార్థాల రకాలు:
మైకెల్‌ ఫారడే అయస్కాంత పదార్థాలను మూడు రకాలుగా వర్గీకరించాడు. అవి..
1. పారా అయస్కాంత పదార్థాలు: వీటికి బలహీనమైన ఆకర్షణ ఉంటుంది.
ఉదా: Mg, Mn, Pt, Al, O2 క్యూప్రిక్‌ క్లోరైడ్‌.
2. ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు: వీటికి బలమైన ఆకర్షణ ఉంటుంది.
ఉదా: Ni, Co, Fe, Alnico, KCN, Steel.
గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు కేవలం ఘనస్థితిలోనే లభిస్తాయి. ఈ స్థితిలో అయస్కాంత పదార్థాన్ని వేడిచేసినప్పుడు ఏదో ఒక ఉష్ణోగ్రత వద్ద అది పారా అయస్కాంత పదార్థంగా మారుతుంది. ఈ ఉష్ణోగ్రతను క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత లేదా క్యూరీ బిందువు అంటారు.
3. డయా అయస్కాంత పదార్థాలు: ఇవి ఎల్లప్పుడూ ఇతర అయస్కాంత పదార్థాలతో వికర్షితమవుతాయి.
ఉదా: Ag (వెండి), Au (బంగారం), Cu (రాగి), Hg (పాదరసం), H2O, H2. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద డయా అయస్కాంత పదార్థాలు మూడు స్థితుల్లో (ఘన, ద్రవ, వాయు)
లభిస్తున్నాయి.
భౌమ్య అయస్కాంతత్వం (Geo Magnetism)
☛ భూమి ఒక పెద్ద అయస్కాంత గోళమని మొదటిసారిగా 16వ శతాబ్దంలో విలియం గిల్‌బర్ట్‌ అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించాడు.
☛ భూమి అయస్కాంతత్వం గురించి అధ్యయనం చేయడాన్ని ‘భౌమ్య అయస్కాంతత్వం’ అంటారు.
జాన్‌ రాస్‌ అనే శాస్త్రవేత్త భూమి అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం ‘బూతియా ఫెలిక్స్‌’ అనే ప్రదేశంలో ఉన్నట్లు కనుగొన్నాడు. అయస్కాంత దక్షిణ ధ్రువం ‘సౌత్‌ విక్టోరియా’ ప్రదేశంలో ఉన్నట్లుగా షాకెల్టన్‌ శాస్త్రవేత్త పేర్కొన్నాడు.
☛ భూమి జ్యామితీయ యామ్యోత్తర రేఖ, అయస్కాంత యామ్యోత్తర రేఖల మధ్యఉండే కోణాన్ని ‘అవ΄ాతం’ అంటారు.
☛ భూమి అయస్కాంత క్షేత్ర పరిధి 5,28,000 కి.మీ. విస్తరించి ఉంది. భూమికి సహజ ఉపగ్రహమైన చంద్రుడు, కృత్రిమ ఉపగ్రహాలు ఈ అయస్కాంత క్షేత్ర పరిధిలోనే ఉన్నాయి.
☛ భూమి అయస్కాంత బలరేఖల్లో ఒకటి మనదేశంలోని కేరళలో ఉన్న త్రివేండ్రం సమీపంలోని ‘తుంబా’ ప్రదేశాన్ని తాకుతూ వెళుతోంది. అందువల్ల తుంబా వద్ద మొట్టమొదటి రాకెట్‌ ప్రయోగశాల (తుంబా ఈక్వటోరియల్‌ సౌండింగ్‌ రాకెట్‌ స్టేషన్‌)ను ఏర్పాటు చేశారు.
Australia Limits International Student Enrolment: విదేశీ విద్యార్థులపై ఆస్ట్రేలియా పరిమితులు,ఇ‍కపై అక్కడికి వెళ్లాలంటే..
☛ విశ్వాంతరాళం నుంచి భూమివైపు వచ్చే ప్రాథమిక కణాలైన e–, e+ (పాజిట్రాన్‌), ప్రోటాన్, న్యూట్రాన్‌ మొదలైనవాటిలో ఆవేశిత ప్రాథమిక కణాలను భూమి తన అయస్కాంత క్షేత్రంలో తిరిగి విశ్వాంతరాళంలోకి వికర్షిస్తుంది. ఈ విధంగా వికర్షితమైన ప్రాథమిక కణాలు భూమి చుట్టూ వృత్తాకార మార్గంలో పరిభ్రమిస్తాయి. ఈ వలయాన్ని‘వ్యాన్‌ అలెన్‌’ వలయం అంటారు. భూమిపై ఉండే మానవులకు ఈ వల యం కనిపించదు. కానీ భూమి చుట్టూ పరిభ్రమించే వ్యోమగాములకు కనిపిస్తుంది.
☛ విశ్వాంతరాళం నుంచి భూమి వైపునకు వస్తున్న ప్రాథమిక కణాల్లో తేలికగా ఉన్న ప్రాథమిక కణాలు (e–) భూమి వాతావరణంలోకి ప్రవేశించి వాయు కణాలను ఢీకొ ని వాటిని ఉత్తేజ పరుస్తాయి. ఈ విధంగా ఉత్తేజితం చెందిన వాయుకణాలు వాటి నుంచి కాంతిశక్తిని విడుదల చేస్తాయి. ఈ కాంతి తీవ్రత చాలా తక్కువగా ఉండటం వల్ల ధ్రువ ప్రాంతంలో మాత్రమే కనిపిస్తుంది. ఈ విధంగా ఉత్తర ధ్రువం వద్ద కనిపించే కాంతిని ‘అరోరా బొరియాలిస్‌’ అని, దక్షిణ ధ్రువం వద్ద కనిపించే కాంతిని ‘అరోరా ఆస్ట్రాలిస్‌’ అంటారు.
☛ ‘ఇండియన్‌ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌ ఆఫ్‌ జియో మాగ్నెటిజమ్‌’ను ముంబయిలో ఏర్పాటు చేశారు. ఈ కేంద్రంలో వివిధ అయస్కాంత పదార్థాలు, భౌమ్య అయస్కాంత పదార్థాలు, వాటి ధర్మాలు, ఉపయోగాలపై పరిశోధన చేస్తారు.