एड़ी विद्युत प्रवाह: Difference between revisions
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कॉमिक-बुक श्रृंखला के लिए, एड्डी करंट (कॉमिक्स) देखें। ऑस्ट्रेलियाई रॉक बैंड के लिए, एड्डी करंट सप्रेशन रिंग देखें।{{Short description|The Loops of electrical current induced within conductors by a changing magnetic field}}विद्युत चुंबकत्व में, एड़ी धाराएं (जिसे फौकॉल्ट की धाराएं भी कहा जाता है) कंडक्टर में फैराडे के प्रेरण के कानून के अनुसार या चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर के सापेक्ष गति के अनुसार कंडक्टर में बदलते चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित विद्युत प्रवाह के लूप हैं। चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत विमानों में कंडक्टर के भीतर बंद लूप में एड़ी धाराएं प्रवाहित होती हैं। वे एक एसी इलेक्ट्रोमैग्नेट या ट्रांसफॉर्मर द्वारा बनाए गए समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आस-पास के स्थिर कंडक्टरों के भीतर प्रेरित हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, या चुंबक और पास के कंडक्टर के बीच सापेक्ष गति से। किसी दिए गए लूप में करंट का परिमाण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, लूप के क्षेत्र और फ्लक्स के परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है, और सामग्री की [[प्रतिरोधकता]] के व्युत्क्रमानुपाती होता है। जब रेखांकन, धातु के एक टुकड़े के भीतर ये गोलाकार धाराएँ एक तरल में भँवर या भँवर की तरह अस्पष्ट दिखती हैं। | |||
कॉमिक-बुक श्रृंखला के लिए, एड्डी करंट (कॉमिक्स) देखें। ऑस्ट्रेलियाई रॉक बैंड के लिए, एड्डी करंट सप्रेशन रिंग देखें।{{ | |||
विद्युत चुंबकत्व में, एड़ी धाराएं (जिसे फौकॉल्ट की धाराएं भी कहा जाता है) कंडक्टर में फैराडे के प्रेरण के कानून के अनुसार या चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर के सापेक्ष गति के अनुसार कंडक्टर में बदलते चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित विद्युत प्रवाह के लूप हैं। चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत विमानों में कंडक्टर के भीतर बंद लूप में एड़ी धाराएं प्रवाहित होती हैं। वे एक एसी इलेक्ट्रोमैग्नेट या ट्रांसफॉर्मर द्वारा बनाए गए समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आस-पास के स्थिर कंडक्टरों के भीतर प्रेरित हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, या चुंबक और पास के कंडक्टर के बीच सापेक्ष गति से। किसी दिए गए लूप में करंट का परिमाण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, लूप के क्षेत्र और फ्लक्स के परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है, और सामग्री की [[प्रतिरोधकता]] के व्युत्क्रमानुपाती होता है। जब रेखांकन | |||
लेनज़ के नियम के अनुसार, एक भंवर धारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है जो इसे बनाने वाले चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का विरोध करती है, और इस प्रकार भंवर धाराएं चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत पर वापस प्रतिक्रिया करती हैं। उदाहरण के लिए, गतिमान चुंबकीय क्षेत्र द्वारा सतह में प्रेरित एड़ी धाराओं के कारण, पास की एक प्रवाहकीय सतह एक गतिमान चुंबक पर एक ड्रैग बल लगाती है जो इसकी गति का विरोध करती है। यह प्रभाव एड़ी के मौजूदा ब्रेक में नियोजित होता है जो बंद होने पर बिजली के उपकरणों को जल्दी से घुमाने से रोकने के लिए उपयोग किया जाता है। कंडक्टर के प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धारा भी सामग्री में [[गर्मी]] के रूप में ऊर्जा का प्रसार करती है। इस प्रकार भँवर धाराएँ प्रत्यावर्ती धारा (AC) प्रेरकों, [[ट्रांसफार्मर]], [[विद्युत | लेनज़ के नियम के अनुसार, एक भंवर धारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है जो इसे बनाने वाले चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का विरोध करती है, और इस प्रकार भंवर धाराएं चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत पर वापस प्रतिक्रिया करती हैं। उदाहरण के लिए, गतिमान चुंबकीय क्षेत्र द्वारा सतह में प्रेरित एड़ी धाराओं के कारण, पास की एक प्रवाहकीय सतह एक गतिमान चुंबक पर एक ड्रैग बल लगाती है जो इसकी गति का विरोध करती है। यह प्रभाव एड़ी के मौजूदा ब्रेक में नियोजित होता है जो बंद होने पर बिजली के उपकरणों को जल्दी से घुमाने से रोकने के लिए उपयोग किया जाता है। कंडक्टर के प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धारा भी सामग्री में [[गर्मी]] के रूप में ऊर्जा का प्रसार करती है। इस प्रकार भँवर धाराएँ प्रत्यावर्ती धारा (AC) प्रेरकों, [[ट्रांसफार्मर]], [[Index.php?title=विद्युत मोटरों|विद्युत मोटरों]] और जनरेटरों, और अन्य AC मशीनरी में ऊर्जा हानि का एक कारण हैं, जिन्हें कम से कम करने के लिए [[टुकड़े टुकड़े कोर|टुकड़े टुकड़े में चुंबकीय कोर]] या [[Index.php?title=फेराइट कोर|फेराइट कोर]] जैसे विशेष निर्माण की आवश्यकता होती है। एड़ी धाराओं का उपयोग प्रेरण हीटिंग भट्टियों और उपकरणों में वस्तुओं को गर्म करने के लिए किया जाता है, और [[एड़ी-वर्तमान परीक्षण]] उपकरणों का उपयोग करके धातु के हिस्सों में दरारें और कमियों का पता लगाने के लिए किया जाता है। | ||
== | == पद की उत्पत्ति == | ||
भंवर धारा शब्द द्रव | भंवर धारा शब्द द्रव गतिकी में [[पानी]] में देखी जाने वाली समान धाराओं से आता है, जिससे विक्षोभ के स्थानीय क्षेत्रों को भंवरों के रूप में जाना जाता है जो लगातार भंवरों को जन्म देते हैं। कुछ समान रूप से, भँवर धाराओं को बनने में समय लग सकता है और कंडक्टरों में उनके अधिष्ठापन के कारण बहुत कम समय तक बना रह सकता है। | ||
== इतिहास == | == इतिहास == | ||
एडी धाराओं का निरीक्षण करने वाला पहला व्यक्ति फ्रांस के 25 वें प्रधान मंत्री फ्रैंकोइस अरागो (1786-1853) थे, जो गणितज्ञ, भौतिक विज्ञानी और खगोलविद भी थे। 1824 में उन्होंने देखा जिसे घूर्णी चुंबकत्व कहा जाता है, और यह कि अधिकांश प्रवाहकीय पिंडों को चुम्बकित किया जा सकता है; इन खोजों को [[माइकल फैराडे]] (1791-1867) ने पूरा किया और समझाया। | एडी धाराओं का निरीक्षण करने वाला पहला व्यक्ति फ्रांस के 25 वें प्रधान मंत्री फ्रैंकोइस अरागो (1786-1853) थे, जो गणितज्ञ, भौतिक विज्ञानी और खगोलविद भी थे। 1824 में उन्होंने देखा जिसे घूर्णी चुंबकत्व कहा जाता है, और यह कि अधिकांश प्रवाहकीय पिंडों को चुम्बकित किया जा सकता है; इन खोजों को [[माइकल फैराडे]] (1791-1867) ने पूरा किया और समझाया। | ||
1834 में, [[हेनरिक | 1834 में, [[Index.php?title=हेनरिक लेन्ज़|हेनरिक लेन्ज़]] ने लेन्ज़ के नियम को बताया, जो कहता है कि किसी वस्तु में प्रेरित धारा प्रवाह की दिशा ऐसी होगी कि उसका चुंबकीय क्षेत्र चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन का विरोध करेगा जो वर्तमान प्रवाह का कारण बनता है। एड़ी धाराएं एक द्वितीयक क्षेत्र उत्पन्न करती हैं जो बाहरी क्षेत्र के एक हिस्से को रद्द कर देता है और कंडक्टर से बचने के लिए कुछ बाहरी प्रवाह का कारण बनता है। | ||
फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी लियोन फौकॉल्ट (1819-1868) को भंवर धाराओं की खोज करने का श्रेय दिया जाता है। सितंबर 1855 में, उन्होंने पाया कि तांबे की डिस्क के घूमने के लिए आवश्यक बल तब अधिक हो जाता है जब इसे एक चुंबक के ध्रुवों के बीच अपनी रिम के साथ घुमाने के लिए बनाया जाता है, उसी समय डिस्क में प्रेरित भंवर धारा द्वारा गर्म हो जाती है। | फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी लियोन फौकॉल्ट (1819-1868) को भंवर धाराओं की खोज करने का श्रेय दिया जाता है। सितंबर 1855 में, उन्होंने पाया कि तांबे की डिस्क के घूमने के लिए आवश्यक बल तब अधिक हो जाता है जब इसे एक चुंबक के ध्रुवों के बीच अपनी रिम के साथ घुमाने के लिए बनाया जाता है, उसी समय डिस्क में प्रेरित भंवर धारा द्वारा गर्म हो जाती है। गैर-विनाशकारी परीक्षण के लिए एडी करंट का पहला उपयोग 1879 में हुआ जब डेविड ई. ह्यूजेस ने धातुकर्म छँटाई परीक्षण करने के लिए सिद्धांतों का उपयोग किया। | ||
== | == व्याख्या == | ||
[[Image:Eddy currents due to magnet.svg|thumb|upright=1.5|एड़ी धाराएं ( | [[Image:Eddy currents due to magnet.svg|thumb|upright=1.5|एड़ी धाराएं ({{mvar|I}}, लाल) प्रवाहकीय धातु प्लेट (C) में प्रेरित होती है क्योंकि यह एक चुंबक (N) के नीचे दाईं ओर चलती है। चुंबकीय क्षेत्र (<span style= color:green; >{{math|'''B'''}}, हरा</span>) प्लेट के माध्यम से नीचे की ओर निर्देशित होता है। धातु में इलेक्ट्रॉनों पर चुंबकीय क्षेत्र का लोरेंत्ज़ बल चुंबक के नीचे एक बग़ल में धारा को प्रेरित करता है। चुंबकीय क्षेत्र, बग़ल में चलने वाले इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करता है, शीट के वेग के विपरीत एक लोरेंत्ज़ बल बनाता है, जो शीट पर ड्रैग फोर्स के रूप में कार्य करता है। नीले तीर आवेशों की वृत्ताकार गति द्वारा उत्पन्न प्रतिचुम्बकीय क्षेत्र हैं।]] | ||
[[Image:Eddy currents - explanation of drag force.svg|thumb|upright=1.5|चुंबक के नीचे धातु शीट में एक इलेक्ट्रॉन पर बल, यह समझाते हुए कि शीट पर ड्रैग बल कहाँ से आता है। लाल | [[Image:Eddy currents - explanation of drag force.svg|thumb|upright=1.5| चुंबक के नीचे धातु शीट में एक इलेक्ट्रॉन पर बल, यह समझाते हुए कि शीट पर ड्रैग बल कहाँ से आता है। लाल बिंदु e1 एक परमाणु के साथ टक्कर के ठीक बाद शीट में एक चालन इलेक्ट्रॉन दिखाता है, और चुंबकीय क्षेत्र द्वारा त्वरित किए जाने के बाद e2 उसी इलेक्ट्रॉन को दिखाता है। औसतन e1 पर इलेक्ट्रॉन का वही वेग होता है जो शीट (v, काला तीर) +x दिशा में होता है। चुंबक के उत्तरी ध्रुव N का चुंबकीय क्षेत्र (B, हरा तीर) -y दिशा में नीचे की ओर निर्देशित होता है। चुंबकीय क्षेत्र F1 = −e(v × B) के इलेक्ट्रॉन (गुलाबी तीर) पर लोरेंत्ज़ बल लगाता है, जहाँ e इलेक्ट्रॉन का आवेश है। चूँकि इलेक्ट्रॉन का ऋणात्मक आवेश होता है, दाहिने हाथ के नियम से यह +z दिशा में निर्देशित होता है। e2 पर यह बल इलेक्ट्रॉन को बग़ल की दिशा में वेग का एक घटक देता है (v2, काला तीर)। चुंबकीय क्षेत्र इस बग़ल में वेग पर कार्य करता है, फिर F2 = -e(v2 × B) के कण पर एक लोरेंत्ज़ बल लगाता है। दाहिने हाथ के नियम से, यह धातु शीट के वेग v के विपरीत -x दिशा में निर्देशित होता है। यह बल इलेक्ट्रॉन को गति प्रदान करता है जिससे यह शीट के विपरीत वेग का एक घटक बन जाता है। शीट के परमाणुओं के साथ इन इलेक्ट्रॉनों की टक्कर शीट पर एक ड्रैग फोर्स लगाती है।]] | ||
[[File:Eddy current brake diagram.svg|thumb|upright=1.5|एड़ी वर्तमान ब्रेक। इस आरेखण में उत्तरी चुंबकीय ध्रुव का टुकड़ा (शीर्ष) डिस्क से दक्षिण की तुलना में और दूर दिखाया गया है; यह सिर्फ धाराएं दिखाने के लिए जगह छोड़ने के लिए है। एक वास्तविक एडी करंट ब्रेक में पोल के टुकड़े डिस्क के जितना संभव हो उतना करीब स्थित होते हैं।]]एक चुंबक अपने चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से चलती धातु की चादर में वृत्ताकार विद्युत धाराओं को प्रेरित करता है। आरेख को दाईं ओर देखें। यह एक धातु की चादर (C) को एक स्थिर चुंबक के नीचे दाहिनी ओर बढ़ते हुए दिखाता है। चुंबकीय क्षेत्र (<span style= color:green; >{{math|'''B'''}}, हरा तीर</span>) | [[File:Eddy current brake diagram.svg|thumb|upright=1.5|एड़ी वर्तमान ब्रेक। इस आरेखण में उत्तरी चुंबकीय ध्रुव का टुकड़ा (शीर्ष) डिस्क से दक्षिण की तुलना में और दूर दिखाया गया है; यह सिर्फ धाराएं दिखाने के लिए जगह छोड़ने के लिए है। एक वास्तविक एडी करंट ब्रेक में पोल के टुकड़े डिस्क के जितना संभव हो उतना करीब स्थित होते हैं।]]एक चुंबक अपने चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से चलती धातु की चादर में वृत्ताकार विद्युत धाराओं को प्रेरित करता है। आरेख को दाईं ओर देखें। यह एक धातु की चादर (C) को एक स्थिर चुंबक के नीचे दाहिनी ओर बढ़ते हुए दिखाता है। चुंबक के उत्तरी ध्रुव N का चुंबकीय क्षेत्र (<span style= color:green; >{{math|'''B'''}}, हरा तीर</span>) शीट से नीचे की ओर गुजरता है। चूँकि धातु गतिमान है, शीट के दिए गए क्षेत्र के माध्यम से [[चुंबकीय प्रवाह]] बदल रहा है। शीट के उस हिस्से में जो चुंबक के अग्रणी किनारे (बाईं ओर) के नीचे चल रहा है, शीट पर दिए गए बिंदु के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र बढ़ता जा रहा है क्योंकि यह चुंबक के करीब आता है, {{math|{{sfrac|''dB''|''dt''}} > 0}}। फैराडे के प्रेरण के नियम से, यह चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के चारों ओर वामावर्त दिशा में शीट में एक गोलाकार [[विद्युत क्षेत्र]] बनाता है। यह क्षेत्र शीट में विद्युत प्रवाह (<span style= color:red; >{{mvar|I}}, लाल</span>) के वामावर्त प्रवाह को प्रेरित करता है। यह भंवर धारा है। चुंबक के अनुगामी किनारे (दाईं ओर) के नीचे शीट का हिस्सा, शीट पर दिए गए बिंदु के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र कम हो रहा है क्योंकि यह चुंबक से और दूर जा रहा है, {{math|{{sfrac|''dB''|''dt''}} < 0}}, शीट में दक्षिणावर्त दिशा में एक दूसरी एड़ी की धारा को प्रेरित करना। | ||
करंट को समझने का एक अन्य समकक्ष तरीका यह देखना है कि धातु शीट में मुक्त आवेश वाहक ([[इलेक्ट्रॉन]]) शीट के साथ दाईं ओर जा रहे हैं, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र [[लोरेंत्ज़ बल]] के कारण उन पर पार्श्व बल लगाता है। वेग | करंट को समझने का एक अन्य समकक्ष तरीका यह देखना है कि धातु शीट में मुक्त आवेश वाहक ([[इलेक्ट्रॉन]]) शीट के साथ दाईं ओर जा रहे हैं, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र [[लोरेंत्ज़ बल]] के कारण उन पर पार्श्व बल लगाता है। चूँकि आवेशों का वेग {{math|'''v'''}} दाईं ओर है और चुंबकीय क्षेत्र {{math|'''B'''}} नीचे की ओर निर्देशित है, दाहिने हाथ के नियम से सकारात्मक आवेशों पर लोरेंत्ज़ बल {{math|'''F''' {{=}} ''q''('''v''' × '''B''')}} आरेख के पीछे की ओर है (बाईं ओर) जब गति {{math|'''v'''}} की दिशा में सामना करना पड़ रहा हो)। यह चुंबक के नीचे पीछे की ओर एक करंट {{math|''I''}} का कारण बनता है, जो चुंबकीय क्षेत्र के बाहर शीट के हिस्सों के चारों ओर चक्कर लगाता है, दक्षिणावर्त और बाईं ओर वामावर्त, फिर से चुंबक के सामने। धातु में गतिशील आवेश वाहक, इलेक्ट्रॉन, वास्तव में एक ऋणात्मक आवेश ({{math|''q'' < 0}}) रखते हैं, इसलिए उनकी गति दिखाई गई पारंपरिक धारा की दिशा के विपरीत होती है। | ||
चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र, चुंबक के नीचे बग़ल में चलने वाले इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करता है, फिर धातु की चादर के वेग के विपरीत, पीछे की ओर निर्देशित एक लोरेंत्ज़ बल लगाता है। इलेक्ट्रॉन, धातु के जाली परमाणुओं के साथ टकराव में, इस बल को शीट में स्थानांतरित कर देते हैं, शीट पर इसके वेग के अनुपात में एक ड्रैग बल लगाते हैं। इस ड्रैग फोर्स पर काबू पाने वाली [[गतिज ऊर्जा]] धातु के | चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र, चुंबक के नीचे बग़ल में चलने वाले इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करता है, फिर धातु की चादर के वेग के विपरीत, पीछे की ओर निर्देशित एक लोरेंत्ज़ बल लगाता है। इलेक्ट्रॉन, धातु के जाली परमाणुओं के साथ टकराव में, इस बल को शीट में स्थानांतरित कर देते हैं, शीट पर इसके वेग के अनुपात में एक ड्रैग बल लगाते हैं। इस ड्रैग फोर्स पर काबू पाने वाली [[गतिज ऊर्जा]] धातु के प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धाराओं द्वारा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है, इसलिए धातु चुंबक के नीचे गर्म हो जाती है। | ||
ऐम्पियर के परिपथीय नियम के कारण शीट में प्रत्येक वृत्ताकार धारा एक विपरीत चुंबकीय क्षेत्र (<span style= color:blue; >नीला तीर</span>) बनाती है। ड्रैग फोर्स को समझने का एक और तरीका यह है कि लेनज़ के नियम के कारण काउंटरफिल्ड्स शीट के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का विरोध करते हैं। दाहिने हाथ के नियम द्वारा चुंबक (बाईं ओर) के अग्रणी किनारे पर वामावर्त धारा चुंबक के क्षेत्र का विरोध करते हुए ऊपर की ओर इंगित एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है, जिससे शीट और चुंबक के अग्रणी किनारे के बीच एक प्रतिकारक बल उत्पन्न होता है। इसके विपरीत, अनुगामी किनारे (दाईं ओर) पर, दक्षिणावर्त धारा एक चुंबकीय क्षेत्र को नीचे की ओर इंगित करती है, उसी दिशा में जैसे चुंबक का क्षेत्र, शीट और चुंबक के अनुगामी किनारे के बीच एक आकर्षक बल बनाता है। ये दोनों बल चादर की गति का विरोध करते हैं। | ऐम्पियर के परिपथीय नियम के कारण शीट में प्रत्येक वृत्ताकार धारा एक विपरीत चुंबकीय क्षेत्र (<span style= color:blue; >नीला तीर</span>) बनाती है। ड्रैग फोर्स को समझने का एक और तरीका यह है कि लेनज़ के नियम के कारण काउंटरफिल्ड्स शीट के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का विरोध करते हैं। दाहिने हाथ के नियम द्वारा चुंबक (बाईं ओर) के अग्रणी किनारे पर वामावर्त धारा चुंबक के क्षेत्र का विरोध करते हुए ऊपर की ओर इंगित एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है, जिससे शीट और चुंबक के अग्रणी किनारे के बीच एक प्रतिकारक बल उत्पन्न होता है। इसके विपरीत, अनुगामी किनारे (दाईं ओर) पर, दक्षिणावर्त धारा एक चुंबकीय क्षेत्र को नीचे की ओर इंगित करती है, उसी दिशा में जैसे चुंबक का क्षेत्र, शीट और चुंबक के अनुगामी किनारे के बीच एक आकर्षक बल बनाता है। ये दोनों बल चादर की गति का विरोध करते हैं। | ||
== गुण == | == गुण == | ||
गैर-शून्य प्रतिरोधकता के संवाहकों में भंवर धाराएं गर्मी के साथ-साथ विद्युत चुम्बकीय बल उत्पन्न करती हैं। प्रेरण हीटिंग के लिए गर्मी का उपयोग किया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय बलों का उपयोग उत्तोलन | गैर-शून्य प्रतिरोधकता के संवाहकों में भंवर धाराएं गर्मी के साथ-साथ विद्युत चुम्बकीय बल उत्पन्न करती हैं। प्रेरण हीटिंग के लिए गर्मी का उपयोग किया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय बलों का उपयोग उत्तोलन, गति पैदा करने, या एक मजबूत ब्रेकिंग प्रभाव देने के लिए किया जा सकता है। भंवर धाराओं के अवांछनीय प्रभाव भी हो सकते हैं, उदाहरण के लिए ट्रांसफॉर्मर में बिजली की हानि। इस आवेदन में, कंडक्टरों के टुकड़े टुकड़े या कंडक्टर आकार के अन्य विवरणों द्वारा उन्हें पतली प्लेटों से कम किया जाता है। | ||
कंडक्टरों में त्वचा के प्रभाव के लिए स्व-प्रेरित एड़ी धाराएं जिम्मेदार हैं।<ref name="VagnerLembrikov2003">{{cite book |author1=Israel D. Vagner|author2=B.I. Lembrikov| author3=Peter Rudolf Wyder |title=Electrodynamics of Magnetoactive Media|url=https://books.google.com/books?id=E8caSplsF28C&pg=PA73|date=17 November 2003|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=978-3-540-43694-2 |pages=73–}}</ref> उत्तरार्द्ध का उपयोग | कंडक्टरों में त्वचा के प्रभाव के लिए स्व-प्रेरित एड़ी धाराएं जिम्मेदार हैं।<ref name="VagnerLembrikov2003">{{cite book |author1=Israel D. Vagner|author2=B.I. Lembrikov| author3=Peter Rudolf Wyder |title=Electrodynamics of Magnetoactive Media|url=https://books.google.com/books?id=E8caSplsF28C&pg=PA73|date=17 November 2003|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=978-3-540-43694-2 |pages=73–}}</ref> उत्तरार्द्ध का उपयोग ज्यामिति सुविधाओं के लिए सामग्री के गैर-विनाशकारी परीक्षण के लिए किया जा सकता है जैसे सूक्ष्म दरारें।<ref name="Boyes2009">{{cite book|author=Walt Boyes |title=Instrumentation Reference Book |url=https://books.google.com/books?id=ZvscLzOlkNgC&pg=PA570 |date=25 November 2009|publisher=Butterworth-Heinemann |isbn=978-0-08-094188-2 |pages=570–}}</ref> एक समान प्रभाव [[Index.php?title=निकटता प्रभाव|निकटता प्रभाव]] है, जो बाह्य रूप से प्रेरित भंवर धाराओं के कारण होता है।<ref name="JohnsonJohnson2003">{{cite book|author1=Howard Johnson |author2=Howard W. Johnson|author3=Martin Graham|title=High-speed Signal Propagation: Advanced Black Magic |url=https://books.google.com/books?id=mMJxcWqm_1oC&pg=PA80 |year=2003 |publisher=Prentice Hall Professional |isbn=978-0-13-084408-8|pages=80–}}</ref> | ||
एक वस्तु या किसी वस्तु का हिस्सा स्थिर क्षेत्र की तीव्रता और दिशा का अनुभव करता है जहां अभी भी क्षेत्र और वस्तु की सापेक्ष गति होती है (उदाहरण के लिए आरेख में क्षेत्र के केंद्र में), या अस्थिर क्षेत्र जहां धाराएं प्रवाहित नहीं हो सकती हैं कंडक्टर की ज्यामिति। इन स्थितियों में आवेश वस्तु पर या उसके भीतर एकत्रित हो जाते हैं और ये आवेश तब स्थिर विद्युत क्षमता उत्पन्न करते हैं जो किसी और धारा का विरोध करते हैं। धाराएं | एक वस्तु या किसी वस्तु का हिस्सा स्थिर क्षेत्र की तीव्रता और दिशा का अनुभव करता है जहां अभी भी क्षेत्र और वस्तु की सापेक्ष गति होती है (उदाहरण के लिए आरेख में क्षेत्र के केंद्र में), या अस्थिर क्षेत्र जहां धाराएं प्रवाहित नहीं हो सकती हैं कंडक्टर की ज्यामिति। इन स्थितियों में आवेश वस्तु पर या उसके भीतर एकत्रित हो जाते हैं और ये आवेश तब स्थिर विद्युत क्षमता उत्पन्न करते हैं जो किसी और धारा का विरोध करते हैं। धाराएं प्रारम्भ में स्थिर क्षमता के निर्माण से जुड़ी हो सकती हैं, लेकिन ये क्षणभंगुर और छोटी हो सकती हैं। | ||
[[File:Laminated core eddy currents 2.svg|thumb|upright=1.4|(बाएं) भंवर धाराएं (<span style= color:red; >{{mvar|I}}, लाल</span>) एक ठोस लोहे के ट्रांसफार्मर कोर के भीतर। (दाएं) क्षेत्र | [[File:Laminated core eddy currents 2.svg|thumb|upright=1.4|(बाएं) भंवर धाराएं (<span style= color:red; >{{mvar|I}}, लाल</span>) एक ठोस लोहे के ट्रांसफार्मर कोर के भीतर। (दाएं) उनके बीच इन्सुलेशन (सी) के साथ क्षेत्र (<span style= color:green; >{{math|'''B'''}}, हरा</span>) के समानांतर पतले लेमिनेशन से कोर बनाना एड़ी धाराओं को कम करता है। यद्यपि क्षेत्र और धाराएँ एक दिशा में दिखाई जाती हैं, वे वास्तव में ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग में प्रत्यावर्ती धारा के साथ विपरीत दिशा में होती हैं।]]भँवर धाराएँ प्रतिरोधक हानि उत्पन्न करती हैं जो ऊर्जा के कुछ रूपों, जैसे गतिज ऊर्जा, को ऊष्मा में परिवर्तित करती हैं। यह [[जूल हीटिंग]] लौह-कोर ट्रांसफार्मर और [[विद्युत मोटर्स]] और अन्य उपकरणों की दक्षता कम कर देता है जो बदलते चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं। कम विद्युत चालकता (जैसे, [[Index.php?title=फेराइट्स|फेराइट्स]]) वाली [[चुंबकीय कोर]] सामग्री का चयन करके या या लैमिनेशन के रूप में ज्ञात चुंबकीय सामग्री की पतली शीट का उपयोग करके इन उपकरणों में एड़ी धाराओं को कम किया जाता है। इलेक्ट्रॉन लैमिनेशन के बीच के इंसुलेटिंग गैप को पार नहीं कर सकते हैं और इसलिए चौड़े आर्क्स पर घूमने में असमर्थ हैं। [[हॉल प्रभाव]] के अनुरूप एक प्रक्रिया में, लेमिनेशन की सीमाओं पर आवेश एकत्र होते हैं, विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जो आवेश के किसी भी और संचय का विरोध करते हैं और इस प्रकार एड़ी धाराओं को दबाते हैं। आसन्न लैमिनेशन के बीच की दूरी जितनी कम होगी (अर्थात, प्रति यूनिट क्षेत्र में लेमिनेशन की संख्या जितनी अधिक होगी, लागू क्षेत्र के लंबवत), एड़ी धाराओं का दमन उतना ही अधिक होगा। | ||
इनपुट ऊर्जा का ऊष्मा में रूपांतरण हमेशा अवांछनीय नहीं होता है, | इनपुट ऊर्जा का ऊष्मा में रूपांतरण हमेशा अवांछनीय नहीं होता है, तथापि, कुछ व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं। एक कुछ ट्रेनों के ब्रेक में होता है जिसे एडी करंट ब्रेक कहा जाता है। ब्रेक लगाने के दौरान, धातु के पहिये एक विद्युत चुम्बक से एक चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आते हैं, जिससे पहियों में एड़ी धाराएँ उत्पन्न होती हैं। यह एडी करंट पहियों की गति से बनता है। इसलिए, लेंज के नियम के अनुसार, भंवर धारा द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र इसके कारण का विरोध करेगा। इस प्रकार पहिए को पहिए की प्रारंभिक गति का विरोध करने वाले बल का सामना करना पड़ेगा। पहिए जितनी तेजी से घूमते हैं, प्रभाव उतना ही मजबूत होता है, जिसका अर्थ है कि जैसे ही ट्रेन धीमी होती है, ब्रेकिंग बल कम हो जाता है, जिससे एक चिकनी रोक गति उत्पन्न होती है। | ||
इंडक्शन हीटिंग धातु की वस्तुओं को गर्म करने के लिए एड़ी की धाराओं का उपयोग करता है। | इंडक्शन हीटिंग धातु की वस्तुओं को गर्म करने के लिए एड़ी की धाराओं का उपयोग करता है। | ||
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कुछ मान्यताओं के तहत (समान सामग्री, समान चुंबकीय क्षेत्र, कोई त्वचा प्रभाव नहीं, आदि) एक पतली शीट या तार के लिए प्रति इकाई द्रव्यमान में एड़ी धाराओं के कारण खोई हुई शक्ति की गणना निम्नलिखित समीकरण से की जा सकती है:<ref>F. Fiorillo, Measurement and Characterization of Magnetic Materials, Elsevier Academic Press, 2004, {{ISBN|0-12-257251-3}}, page. 31</ref> | कुछ मान्यताओं के तहत (समान सामग्री, समान चुंबकीय क्षेत्र, कोई त्वचा प्रभाव नहीं, आदि) एक पतली शीट या तार के लिए प्रति इकाई द्रव्यमान में एड़ी धाराओं के कारण खोई हुई शक्ति की गणना निम्नलिखित समीकरण से की जा सकती है:<ref>F. Fiorillo, Measurement and Characterization of Magnetic Materials, Elsevier Academic Press, 2004, {{ISBN|0-12-257251-3}}, page. 31</ref> | ||
<math display="block">P = \frac{\pi^2 {B_\text{p}}^2 d^2 f^2 }{6k \rho D},</math> | <math display="block">P = \frac{\pi^2 {B_\text{p}}^2 d^2 f^2 }{6k \rho D},</math> | ||
जहां | |||
* {{math|''P''}} प्रति इकाई द्रव्यमान (W/kg) खोई हुई शक्ति है, | * {{math|''P''}} प्रति इकाई द्रव्यमान (W/kg) में खोई हुई शक्ति है, | ||
* {{math|''B''<sub>p</sub>}} शिखर चुंबकीय क्षेत्र (T) है, | * {{math|''B''<sub>p</sub>}} शिखर चुंबकीय क्षेत्र (T) है, | ||
* {{math|''d''}} शीट की मोटाई या तार का व्यास (एम) है, | * {{math|''d''}} शीट की मोटाई या तार का व्यास (एम) है, | ||
* {{math|''f''}} आवृत्ति (हर्ट्ज) है, | * {{math|''f''}} आवृत्ति (हर्ट्ज) है, | ||
* {{math|''k''}} | * {{math|''k''}} एक पतली शीट के लिए 1 और एक पतली तार के लिए 2 के बराबर एक स्थिरांक है, | ||
* {{math|''ρ''}} सामग्री की प्रतिरोधकता (Ω m) है, और | * {{math|''ρ''}} सामग्री की प्रतिरोधकता (Ω m) है, और | ||
* {{math|''D''}} सामग्री का [[घनत्व]] है (kg/m<sup>3</sup>). | * {{math|''D''}} सामग्री का [[घनत्व]] है (kg/m<sup>3</sup>). | ||
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यह समीकरण केवल तथाकथित अर्ध-स्थैतिक स्थितियों के तहत मान्य है, जहां चुंबकीयकरण की आवृत्ति का परिणाम त्वचा के प्रभाव में नहीं होता है; अर्थात्, विद्युत चुम्बकीय तरंग पूरी तरह से सामग्री में प्रवेश करती है। | यह समीकरण केवल तथाकथित अर्ध-स्थैतिक स्थितियों के तहत मान्य है, जहां चुंबकीयकरण की आवृत्ति का परिणाम त्वचा के प्रभाव में नहीं होता है; अर्थात्, विद्युत चुम्बकीय तरंग पूरी तरह से सामग्री में प्रवेश करती है। | ||
=== त्वचा प्रभाव === | === त्वचा का प्रभाव === | ||
बहुत तेजी से बदलते क्षेत्रों में, चुंबकीय क्षेत्र सामग्री के आंतरिक भाग में पूरी तरह से प्रवेश नहीं करता है। यह त्वचा प्रभाव उपरोक्त समीकरण को अमान्य कर देता है। तथापि, किसी भी मामले में क्षेत्र के समान मान की बढ़ी हुई आवृत्ति हमेशा एड़ी धाराओं को बढ़ाएगी, यहां तक कि गैर-समान क्षेत्र पैठ के साथ भी।{{citation needed|date=September 2012}} | |||
बहुत तेजी से बदलते क्षेत्रों में, चुंबकीय क्षेत्र सामग्री के आंतरिक भाग में पूरी तरह से प्रवेश नहीं करता है। यह त्वचा प्रभाव उपरोक्त समीकरण को अमान्य कर देता है। | |||
एक अच्छे कंडक्टर के लिए पैठ की गहराई की गणना निम्न समीकरण से की जा सकती है:<ref>{{cite book |last=Wangsness|first=Roald |title=Electromagnetic Fields |edition=2nd |pages=387–8}}</ref> | एक अच्छे कंडक्टर के लिए पैठ की गहराई की गणना निम्न समीकरण से की जा सकती है:<ref>{{cite book |last=Wangsness|first=Roald |title=Electromagnetic Fields |edition=2nd |pages=387–8}}</ref> | ||
<math display="block">\delta = \frac{1}\sqrt{\pi f \mu \sigma},</math> | <math display="block">\delta = \frac{1}\sqrt{\pi f \mu \sigma},</math> | ||
कहाँ {{math|''δ''}} प्रवेश गहराई (एम) है, {{math|''f''}} आवृत्ति (हर्ट्ज) है, {{math|''μ''}} सामग्री (H/m) की चुंबकीय पारगम्यता है, और {{math|''σ''}} सामग्री | कहाँ {{math|''δ''}} प्रवेश गहराई (एम) है, {{math|''f''}} आवृत्ति (हर्ट्ज) है, {{math|''μ''}} सामग्री (H/m) की चुंबकीय पारगम्यता है, और {{math|''σ''}} सामग्री (S/m) की विद्युत चालकता है। | ||
=== प्रसार समीकरण === | === प्रसार समीकरण === | ||
एक सामग्री में एड़ी धाराओं के प्रभाव के मॉडलिंग के लिए एक उपयोगी समीकरण की व्युत्पत्ति, एम्पीयर के | एक सामग्री में एड़ी धाराओं के प्रभाव के मॉडलिंग के लिए एक उपयोगी समीकरण की व्युत्पत्ति, एम्पीयर के कानून के विभेदक, मैग्नेटोस्टैटिक रूप से प्रारंभ होती है,<ref name="bertotti">G. ''Hysteresis in Magnetism: For Physicists, Materials Scientists, and Engineers'', San Diego: Academic Press, 1998.</ref> वर्तमान घनत्व {{math|'''J'''}} के आसपास [[चुम्बकीय क्षेत्र]] {{math|'''H'''}} के लिए एक अभिव्यक्ति प्रदान करती है: | ||
<math display="block">\nabla \times \mathbf{H} = \mathbf{J}.</math> | <math display="block">\nabla \times \mathbf{H} = \mathbf{J}.</math> | ||
इस समीकरण के दोनों पक्षों पर [[कर्ल (गणित)]] लेना और फिर | इस समीकरण के दोनों पक्षों पर [[कर्ल (गणित)|कर्ल]] लेना और फिर कर्ल के कर्ल के लिए एक सामान्य वेक्टर कैलकुलस पहचान का उपयोग करना | ||
<math display="block">\nabla \left( \nabla \cdot \mathbf{H} \right) - \nabla^2\mathbf{H} = \nabla \times \mathbf{J}.</math> | <math display="block">\nabla \left( \nabla \cdot \mathbf{H} \right) - \nabla^2\mathbf{H} = \nabla \times \mathbf{J}.</math> | ||
चुंबकत्व के लिए गाउस के नियम से, {{math|1=∇ ⋅ '''H''' = 0}}, इसलिए | चुंबकत्व के लिए गाउस के नियम से, {{math|1=∇ ⋅ '''H''' = 0}}, इसलिए | ||
<math display="block">-\nabla^2\mathbf{H}=\nabla\times\mathbf{J}.</math> | <math display="block">-\nabla^2\mathbf{H}=\nabla\times\mathbf{J}.</math> | ||
ओम के नियम का | ओम के नियम का उपयोग करते हुए, {{math|'''J''' {{=}} ''σ'''''E'''}}, जो सामग्री की चालकता {{math|''σ''}} के संदर्भ में वर्तमान घनत्व {{math|'''J'''}} को विद्युत क्षेत्र {{math|'''E'''}} से संबंधित करता है, और आइसोट्रोपिक सजातीय चालकता मानते हुए, समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है | ||
<math display="block">-\nabla^2\mathbf{H}=\sigma\nabla\times\mathbf{E}.</math> | <math display="block">-\nabla^2\mathbf{H}=\sigma\nabla\times\mathbf{E}.</math> | ||
फैराडे | फैराडे के नियम के विभेदक रूप का उपयोग करते हुए, {{math|1=∇ × '''E''' = −{{sfrac|∂'''B'''|∂''t''}}}}, यह देता है | ||
<math display="block">\nabla^2\mathbf{H} = \sigma \frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}.</math> | <math display="block">\nabla^2\mathbf{H} = \sigma \frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}.</math> | ||
परिभाषा से, {{math|1='''B''' = ''μ''<sub>0</sub>('''H''' + '''M''')}}, | परिभाषा से, {{math|1='''B''' = ''μ''<sub>0</sub>('''H''' + '''M''')}}, जहां {{math|'''M'''}} सामग्री का चुंबकीयकरण है और {{math|''μ''<sub>0</sub>}} [[वैक्यूम पारगम्यता]] है। प्रसार समीकरण इसलिए है | ||
<math display="block">\nabla^2\mathbf{H} = \mu_0 \sigma \left( \frac{\partial \mathbf{M} }{\partial t} + \frac{\partial \mathbf{H}}{\partial t} \right).</math> | <math display="block">\nabla^2\mathbf{H} = \mu_0 \sigma \left( \frac{\partial \mathbf{M} }{\partial t} + \frac{\partial \mathbf{H}}{\partial t} \right).</math> | ||
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=== विद्युत चुम्बकीय ब्रेकिंग === | === विद्युत चुम्बकीय ब्रेकिंग === | ||
[[File:20. Валтенхофеново правило.ogv|thumb|right|280px|वाल्टेनहोफेन के पेंडुलम का प्रदर्शन, एडी करंट ब्रेक का अग्रदूत। इस पेंडुलम के माध्यम से भँवर धाराओं के गठन और दमन का प्रदर्शन किया गया है, एक धातु की प्लेट जो एक मजबूत विद्युत चुंबक के ध्रुव के टुकड़ों के बीच दोलन करती है। जैसे ही एक पर्याप्त मजबूत चुंबकीय क्षेत्र चालू किया जाता है, क्षेत्र में प्रवेश करने पर पेंडुलम को रोक दिया जाता है।]]मुख्य लेख: एडी करंट ब्रेक | |||
[[File:20. Валтенхофеново правило.ogv|thumb|right|280px|वाल्टेनहोफेन के पेंडुलम का प्रदर्शन, एडी करंट ब्रेक का अग्रदूत। इस पेंडुलम के माध्यम से भँवर धाराओं के गठन और दमन का प्रदर्शन किया गया है, एक धातु की प्लेट जो एक मजबूत विद्युत चुंबक के ध्रुव के टुकड़ों के बीच दोलन करती है। जैसे ही एक पर्याप्त मजबूत चुंबकीय क्षेत्र चालू किया जाता है, क्षेत्र में प्रवेश करने पर पेंडुलम को रोक दिया जाता है।]]एड़ी वर्तमान ब्रेक चलती वस्तुओं को धीमा करने या रोकने के लिए एड़ी धाराओं द्वारा | |||
एड़ी वर्तमान ब्रेक, चलती वस्तुओं को धीमा करने या रोकने के लिए एड़ी धाराओं द्वारा बनाए गई ड्रैग बल को [[ब्रेक (प्रौद्योगिकी)|ब्रेक]] के रूप में उपयोग करते हैं। चूंकि ब्रेक शू या ड्रम के साथ कोई संपर्क नहीं होता है, इसलिए कोई यांत्रिक घिसाव नहीं होता है। तथापि, एक एड़ी वर्तमान ब्रेक "होल्डिंग" टोक़ प्रदान नहीं कर सकता है और इसलिए यांत्रिक ब्रेक के साथ संयोजन में उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, ओवरहेड क्रेन पर। एक अन्य अनुप्रयोग कुछ रोलर कोस्टर पर है, जहां कार से निकलने वाली भारी तांबे की प्लेटों को बहुत मजबूत स्थायी चुम्बकों के जोड़े के बीच ले जाया जाता है। प्लेटों के भीतर विद्युत प्रतिरोध घर्षण के अनुरूप एक ड्रैगिंग प्रभाव का कारण बनता है, जो कार की गतिज ऊर्जा को नष्ट कर देता है। इसी तकनीक का उपयोग रेल कारों में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ब्रेक में और सर्कुलर आरी जैसे बिजली के उपकरणों में ब्लेड को जल्दी से रोकने के लिए किया जाता है। विद्युत चुम्बकों का उपयोग, स्थायी चुम्बकों के विपरीत, चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति को समायोजित किया जा सकता है और इसलिए ब्रेकिंग प्रभाव का परिमाण बदल गया। | |||
=== प्रतिकारक प्रभाव और उत्तोलन === | === प्रतिकारक प्रभाव और उत्तोलन === | ||
मुख्य लेख: विद्युतगतिकी निलंबन[[File:Linear motor field.gif|thumb|एक मोटी एल्यूमीनियम स्लैब के ऊपर रखी रैखिक मोटर के माध्यम से एक क्रॉस सेक्शन। जैसे ही [[रैखिक प्रेरण मोटर]] का क्षेत्र पैटर्न बाईं ओर जाता है, एड़ी धाराएं धातु में पीछे रह जाती हैं और इससे क्षेत्र रेखाएं झुक जाती हैं।]]एक अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र में, प्रेरित धाराएं प्रतिचुंबकीय जैसे प्रतिकर्षण प्रभाव प्रदर्शित करती हैं। एक प्रवाहकीय वस्तु एक प्रतिकर्षण बल का अनुभव करेगी। यह गुरुत्वाकर्षण के खिलाफ वस्तुओं को उठा सकता है, यद्यपि निरंतर बिजली इनपुट के साथ भंवर धाराओं द्वारा नष्ट ऊर्जा को बदलने के लिए। एक उदाहरण अनुप्रयोग एक [[एड़ी वर्तमान विभाजक]] में अन्य धातुओं से [[एल्युमिनियम कैन|एल्युमिनियम के]] डिब्बे को अलग करना है। लौह धातु चुंबक से चिपकी रहती है, और एल्यूमीनियम (और अन्य अलौह कंडक्टर) चुंबक से दूर धकेल दिए जाते हैं; यह एक अपशिष्ट प्रवाह को लौह और अलौह स्क्रैप धातु में अलग कर सकता है। | |||
[[File:Linear motor field.gif|thumb|एक मोटी एल्यूमीनियम स्लैब के ऊपर रखी रैखिक मोटर के माध्यम से एक क्रॉस सेक्शन। जैसे ही [[रैखिक प्रेरण मोटर]] का क्षेत्र पैटर्न बाईं ओर जाता है, एड़ी धाराएं धातु में पीछे रह जाती हैं और इससे क्षेत्र रेखाएं झुक जाती हैं।]]एक अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र में, प्रेरित धाराएं प्रतिचुंबकीय जैसे प्रतिकर्षण प्रभाव प्रदर्शित करती हैं। एक प्रवाहकीय वस्तु एक प्रतिकर्षण बल का अनुभव करेगी। यह गुरुत्वाकर्षण के खिलाफ वस्तुओं को उठा सकता है, | |||
एक बहुत मजबूत हैंडहेल्ड चुंबक के साथ, जैसे कि [[Neodymium]] से बने चुंबक को केवल एक छोटे से अलगाव के साथ एक सिक्के पर तेजी से घुमाकर एक बहुत ही समान प्रभाव देखा जा सकता है। चुंबक की ताकत, सिक्के की पहचान, और चुंबक और सिक्के के बीच अलगाव के आधार पर, कोई व्यक्ति सिक्के को चुंबक से थोड़ा आगे धकेलने के लिए प्रेरित कर सकता है - भले ही सिक्के में कोई चुंबकीय तत्व न हो, जैसे यूएस | एक बहुत मजबूत हैंडहेल्ड चुंबक के साथ, जैसे कि [[Neodymium|नियोडिमियम]] से बने चुंबक को केवल एक छोटे से अलगाव के साथ एक सिक्के पर तेजी से घुमाकर एक बहुत ही समान प्रभाव देखा जा सकता है। चुंबक की ताकत, सिक्के की पहचान, और चुंबक और सिक्के के बीच अलगाव के आधार पर, कोई व्यक्ति सिक्के को चुंबक से थोड़ा आगे धकेलने के लिए प्रेरित कर सकता है - भले ही सिक्के में कोई चुंबकीय तत्व न हो, जैसे यूएस पेनी। एक अन्य उदाहरण में तांबे की एक ट्यूब के नीचे एक मजबूत चुंबक गिराना सम्मिलित है<ref>Archived at [https://ghostarchive.org/varchive/youtube/20211205/nrw-i5Ku0mI Ghostarchive]{{cbignore}} and the [https://web.archive.org/web/20110329200359/http://www.youtube.com/watch?v=nrw-i5Ku0mI&feature=related Wayback Machine]{{cbignore}}: {{cite web| url = https://www.youtube.com/watch?v=nrw-i5Ku0mI| title = Eddy Current Tubes | website=[[YouTube]]}}{{cbignore}}</ref> - चुंबक नाटकीय रूप से धीमी गति से गिरता है। | ||
बिना किसी | बिना किसी प्रतिरोध के एक आदर्श कंडक्टर में, सतही एड़ी धाराएं कंडक्टर के अंदर के क्षेत्र को बिल्कुल रद्द कर देती हैं, इसलिए कोई चुंबकीय क्षेत्र कंडक्टर में प्रवेश नहीं करता है। चूँकि प्रतिरोध में कोई ऊर्जा नष्ट नहीं होती है, जब चुंबक को कंडक्टर के पास लाया जाता है तो एड़ी की धाराएँ चुंबक के स्थिर होने के बाद भी बनी रहती हैं, और [[चुंबकीय उत्तोलन]] की अनुमति देकर गुरुत्वाकर्षण बल को ठीक से संतुलित कर सकती हैं। सुपरकंडक्टर्स एक अलग स्वाभाविक [[क्वांटम यांत्रिक]] घटना भी प्रदर्शित करते हैं जिसे [[मीस्नर प्रभाव]] कहा जाता है जिसमें सुपरकंडक्टिंग बनने पर सामग्री में मौजूद किसी भी चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं को निष्कासित कर दिया जाता है, इस प्रकार एक सुपरकंडक्टर में चुंबकीय क्षेत्र हमेशा शून्य होता है। | ||
[[इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण]] के तुलनीय इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग के साथ इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का उपयोग करना संभव है कि एक मनमाना दिशा में चलते हुए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न हो। जैसा कि एडी करंट ब्रेक के बारे में ऊपर दिए गए खंड में वर्णित है, एक गैर-फेरोमैग्नेटिक कंडक्टर सतह इस गतिशील क्षेत्र के भीतर आराम करती है। | [[इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण]] के तुलनीय इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग के साथ इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का उपयोग करना संभव है कि एक मनमाना दिशा में चलते हुए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न हो। जैसा कि एडी करंट ब्रेक के बारे में ऊपर दिए गए खंड में वर्णित है, एक गैर-फेरोमैग्नेटिक कंडक्टर सतह इस गतिशील क्षेत्र के भीतर आराम करती है। तथापि जब यह क्षेत्र चल रहा होता है, तो एक वाहन को उत्तोलित और प्रेरित किया जा सकता है। यह एक [[मैग्लेव]] के बराबर है लेकिन रेल से बंधा नहीं है।<ref>[https://www.kickstarter.com/projects/142464853/hendo-hoverboards-worlds-first-real-hoverboard Hendo Hoverboards - World's first REAL hoverboard]</ref> | ||
===धातुओं की पहचान=== | ===धातुओं की पहचान=== | ||
कुछ सिक्का | कुछ सिक्का-संचालित [[व्यापारिक मशीन|वेंडिंग मशीनों]] में, नकली सिक्कों या स्लग का पता लगाने के लिए एड़ी धाराओं का उपयोग किया जाता है। सिक्का एक स्थिर चुंबक के पास से गुजरता है, और भंवर धाराएं इसकी गति को धीमा कर देती हैं। एड़ी धाराओं की ताकत, और इस प्रकार मंदता, सिक्के की धातु की चालकता पर निर्भर करती है। स्लग को वास्तविक सिक्कों की तुलना में एक अलग डिग्री तक धीमा कर दिया जाता है, और इसका उपयोग उन्हें अस्वीकृति स्लॉट में भेजने के लिए किया जाता है। | ||
=== कंपन और स्थिति संवेदन === | === कंपन और स्थिति संवेदन === | ||
एड़ी धाराओं का उपयोग कुछ प्रकार के [[निकटता सेंसर]] | एड़ी धाराओं का उपयोग कुछ प्रकार के [[निकटता सेंसर|निकटता सेंसरों]] में कंपन और उनके बीयरिंगों के भीतर घूर्णन शाफ्ट की स्थिति का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है। यह तकनीक मूल रूप से 1930 के दशक में [[सामान्य विद्युतीय]] के शोधकर्ताओं द्वारा वैक्यूम ट्यूब सर्किटरी का उपयोग करने में अग्रणी थी। 1950 के दशक के अंत में, [[बेंटली नेवादा]] कॉर्पोरेशन में डोनाल्ड ई. बेंटली द्वारा ठोस-राज्य संस्करण विकसित किए गए थे। ये सेंसर बहुत छोटे विस्थापन के प्रति बेहद संवेदनशील होते हैं, जो उन्हें आधुनिक [[टर्बोमशीनरी]] में मिनट के कंपन (एक इंच के कई हजारवें हिस्से के क्रम में) का निरीक्षण करने के लिए उपयुक्त बनाते हैं। कंपन निगरानी के लिए उपयोग किए जाने वाले एक विशिष्ट निकटता सेंसर में 200 एमवी/मिल का स्केल कारक होता है।{{clarify|reason=millimeter or milli-inch?|date=June 2022}} टर्बो मशीनरी में ऐसे सेंसर के व्यापक उपयोग से उद्योग मानकों का विकास हुआ है जो उनके उपयोग और अनुप्रयोग को निर्धारित करता है। ऐसे मानकों के उदाहरण [[अमेरिकन पेट्रोलियम इंस्टीट्यूट]] (एपीआई) मानक 670 और मानकीकरण अंतर्राष्ट्रीय संगठन 7919 हैं। | ||
फेरारीस त्वरण सेंसर, जिसे [[फेरारी सेंसर]] भी कहा जाता है, एक संपर्क रहित सेंसर है जो सापेक्ष त्वरण को मापने के लिए एड़ी धाराओं का उपयोग करता है।<ref>Bernhard Hiller. | फेरारीस त्वरण सेंसर, जिसे [[फेरारी सेंसर|फेरारीस सेंसर]] भी कहा जाता है, एक संपर्क रहित सेंसर है जो सापेक्ष त्वरण को मापने के लिए एड़ी धाराओं का उपयोग करता है।<ref>Bernhard Hiller. | ||
[http://www.baumerhuebner.com/pdf/ferraris_acceleration_sensor.pdf "Ferraris Acceleration Sensor - Principle and Field of Application in Servo Drives"] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140727103811/http://www.baumerhuebner.com/pdf/ferraris_acceleration_sensor.pdf |date=27 July 2014 }}.</ref><ref> | [http://www.baumerhuebner.com/pdf/ferraris_acceleration_sensor.pdf "Ferraris Acceleration Sensor - Principle and Field of Application in Servo Drives"] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140727103811/http://www.baumerhuebner.com/pdf/ferraris_acceleration_sensor.pdf |date=27 July 2014 }}.</ref><ref> | ||
Jian Wang, Paul Vanherck, Jan Swevers, Hendrik Van Brussel. | Jian Wang, Paul Vanherck, Jan Swevers, Hendrik Van Brussel. | ||
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=== संरचनात्मक परीक्षण === | === संरचनात्मक परीक्षण === | ||
भंवर धारा तकनीकों का उपयोग | भंवर धारा तकनीकों का उपयोग सामान्यतः गैर-विनाशकारी परीक्षण (एनडीई) और धातु संरचनाओं की एक बड़ी विविधता की स्थिति की निगरानी के लिए किया जाता है, जिसमें [[उष्मा का आदान प्रदान करने वाला]] ट्यूब, विमान फ्यूजलेज और विमान संरचनात्मक घटक सम्मिलित हैं। | ||
===त्वचा प्रभाव=== | ===त्वचा प्रभाव=== | ||
एसी करंट ले जाने वाले कंडक्टरों में एड़ी धाराएं त्वचा के प्रभाव का मूल कारण हैं। | एसी करंट ले जाने वाले कंडक्टरों में एड़ी धाराएं त्वचा के प्रभाव का मूल कारण हैं। | ||
[[File:EI-transformer core interleaved.svg|thumb|left|ट्रांसफार्मर में चुंबकीय कोर का लेमिनेशन एड़ी धाराओं को कम करके दक्षता में काफी सुधार करता है]]इसी तरह, परिमित चालकता की चुंबकीय सामग्री में, एड़ी की धाराएं अधिकांश चुंबकीय क्षेत्रों को सामग्री की सतह की | [[File:EI-transformer core interleaved.svg|thumb|left|ट्रांसफार्मर में चुंबकीय कोर का लेमिनेशन एड़ी धाराओं को कम करके दक्षता में काफी सुधार करता है]]इसी तरह, परिमित चालकता की चुंबकीय सामग्री में, एड़ी की धाराएं अधिकांश चुंबकीय क्षेत्रों को सामग्री की सतह की मात्र कुछ [[त्वचा की गहराई]] तक सीमित कर देती हैं। यह प्रभाव चुंबकीय कोर वाले इंडिकेटर्स और ट्रांसफॉर्मर में [[प्रवाह लिंकेज]] को सीमित करता है। | ||
[[File:EI-transformer core interleaved with flux paths.png|thumb|फ्लक्स पाथ दिखाते हुए ई-I ट्रांसफॉर्मर लैमिनेशन। गैप का प्रभाव जहां लैमिनेशन को एक साथ बट किया जाता है, ई लेमिनेशन के जोड़े को I लेमिनेशन के जोड़े के साथ वैकल्पिक रूप से कम किया जा सकता है, जिससे गैप के चारों ओर चुंबकीय प्रवाह के लिए एक रास्ता मिल जाता है।]] | [[File:EI-transformer core interleaved with flux paths.png|thumb|फ्लक्स पाथ दिखाते हुए ई-I ट्रांसफॉर्मर लैमिनेशन। गैप का प्रभाव जहां लैमिनेशन को एक साथ बट किया जाता है, ई लेमिनेशन के जोड़े को I लेमिनेशन के जोड़े के साथ वैकल्पिक रूप से कम किया जा सकता है, जिससे गैप के चारों ओर चुंबकीय प्रवाह के लिए एक रास्ता मिल जाता है।]] | ||
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* जिप लाइन ब्रेक<ref>{{cite web|title=zipSTOP Zip Line Brake System|url=http://headrushtech.com/zipstop-zip-line-brake|website=Head Rush Technologies|publisher=Head Rush Technologies|access-date=8 March 2016|archive-date=6 June 2017|archive-url=https://web.archive.org/web/20170606182712/http://headrushtech.com/zipstop-zip-line-brake/|url-status=dead}}</ref> | * जिप लाइन ब्रेक<ref>{{cite web|title=zipSTOP Zip Line Brake System|url=http://headrushtech.com/zipstop-zip-line-brake|website=Head Rush Technologies|publisher=Head Rush Technologies|access-date=8 March 2016|archive-date=6 June 2017|archive-url=https://web.archive.org/web/20170606182712/http://headrushtech.com/zipstop-zip-line-brake/|url-status=dead}}</ref> | ||
* फ्री फॉल डिवाइस<ref>{{cite web|title=Our Patented Technology|url=http://headrushtech.com/about/technology.html|website=Head Rush Technologies|publisher=Head Rush Technologies|access-date=8 March 2016}}</ref> | * फ्री फॉल डिवाइस<ref>{{cite web|title=Our Patented Technology|url=http://headrushtech.com/about/technology.html|website=Head Rush Technologies|publisher=Head Rush Technologies|access-date=8 March 2016}}</ref> | ||
* [[मेटल डिटेक्टर]] | * [[मेटल डिटेक्टर|मेटल डिटेक्टर्स]] | ||
* गैर-चुंबकीय धातुओं के लिए चालकता मीटर<ref>{{Cite web|url=http://zappitec.com/en/products.php|title=Zappi - Eddy Current Conductivity Meter - Products|website=zappitec.com|access-date=2022-05-08}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.foerstergroup.de/en/deu/products/sigmatest-2069/|title=Institut Dr. Foerster: SIGMATEST|website=www.foerstergroup.de|access-date=2018-06-28}}</ref> | * गैर-चुंबकीय धातुओं के लिए चालकता मीटर<ref>{{Cite web|url=http://zappitec.com/en/products.php|title=Zappi - Eddy Current Conductivity Meter - Products|website=zappitec.com|access-date=2022-05-08}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.foerstergroup.de/en/deu/products/sigmatest-2069/|title=Institut Dr. Foerster: SIGMATEST|website=www.foerstergroup.de|access-date=2018-06-28}}</ref> | ||
* | * एड़ी वर्तमान समायोज्य गति ड्राइव | ||
* एड़ी-वर्तमान परीक्षण | * एड़ी-वर्तमान परीक्षण | ||
* | * विद्युत मीटर (विद्युत यांत्रिक प्रेरण मीटर) | ||
* प्रेरण ऊष्मन | * प्रेरण ऊष्मन | ||
* [[निकटता सेंसर]] (विस्थापन सेंसर) | * [[निकटता सेंसर]] (विस्थापन सेंसर) | ||
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* कोटिंग मोटाई माप<ref>[http://www.fischer-technology.com/en/us/coating-thickness/electromagnetic-methods Coating Thickness Measurement with Electromagnetic Methods ]</ref> | * कोटिंग मोटाई माप<ref>[http://www.fischer-technology.com/en/us/coating-thickness/electromagnetic-methods Coating Thickness Measurement with Electromagnetic Methods ]</ref> | ||
* शीट प्रतिरोध माप<ref>{{Cite web|url=http://www.nagy-instruments.de/ohm_sq___od1.html|title=Ohm/sq & OD|website=www.nagy-instruments.de|access-date=2016-05-08|url-status=dead|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304065805/http://www.nagy-instruments.de/ohm_sq___od1.html|archive-date=2016-03-04}}</ref> | * शीट प्रतिरोध माप<ref>{{Cite web|url=http://www.nagy-instruments.de/ohm_sq___od1.html|title=Ohm/sq & OD|website=www.nagy-instruments.de|access-date=2016-05-08|url-status=dead|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304065805/http://www.nagy-instruments.de/ohm_sq___od1.html|archive-date=2016-03-04}}</ref> | ||
* धातु पृथक्करण के लिए | * धातु पृथक्करण के लिए भंवर धारा विभाजक<ref>{{Cite web|url=http://www.cogelme.com/eng/e-eddy-current-metal-separator.htm|title=Eddy Current Separator for metal separation|website=www.cogelme.com|access-date=2016-05-08}}</ref> | ||
* मैकेनिकल [[स्पीडोमीटर]] | * मैकेनिकल [[स्पीडोमीटर]] | ||
* सुरक्षा | * सुरक्षा खतरे और दोष का पता लगाने के अनुप्रयोग | ||
==संदर्भ== | ==संदर्भ== | ||
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{{Authority control}} | {{Authority control}} | ||
{{DEFAULTSORT:Eddy Current}} | {{DEFAULTSORT:Eddy Current}} | ||
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Latest revision as of 10:44, 15 September 2023
कॉमिक-बुक श्रृंखला के लिए, एड्डी करंट (कॉमिक्स) देखें। ऑस्ट्रेलियाई रॉक बैंड के लिए, एड्डी करंट सप्रेशन रिंग देखें।
विद्युत चुंबकत्व में, एड़ी धाराएं (जिसे फौकॉल्ट की धाराएं भी कहा जाता है) कंडक्टर में फैराडे के प्रेरण के कानून के अनुसार या चुंबकीय क्षेत्र में कंडक्टर के सापेक्ष गति के अनुसार कंडक्टर में बदलते चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित विद्युत प्रवाह के लूप हैं। चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत विमानों में कंडक्टर के भीतर बंद लूप में एड़ी धाराएं प्रवाहित होती हैं। वे एक एसी इलेक्ट्रोमैग्नेट या ट्रांसफॉर्मर द्वारा बनाए गए समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आस-पास के स्थिर कंडक्टरों के भीतर प्रेरित हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, या चुंबक और पास के कंडक्टर के बीच सापेक्ष गति से। किसी दिए गए लूप में करंट का परिमाण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, लूप के क्षेत्र और फ्लक्स के परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है, और सामग्री की प्रतिरोधकता के व्युत्क्रमानुपाती होता है। जब रेखांकन, धातु के एक टुकड़े के भीतर ये गोलाकार धाराएँ एक तरल में भँवर या भँवर की तरह अस्पष्ट दिखती हैं।
लेनज़ के नियम के अनुसार, एक भंवर धारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है जो इसे बनाने वाले चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का विरोध करती है, और इस प्रकार भंवर धाराएं चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत पर वापस प्रतिक्रिया करती हैं। उदाहरण के लिए, गतिमान चुंबकीय क्षेत्र द्वारा सतह में प्रेरित एड़ी धाराओं के कारण, पास की एक प्रवाहकीय सतह एक गतिमान चुंबक पर एक ड्रैग बल लगाती है जो इसकी गति का विरोध करती है। यह प्रभाव एड़ी के मौजूदा ब्रेक में नियोजित होता है जो बंद होने पर बिजली के उपकरणों को जल्दी से घुमाने से रोकने के लिए उपयोग किया जाता है। कंडक्टर के प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धारा भी सामग्री में गर्मी के रूप में ऊर्जा का प्रसार करती है। इस प्रकार भँवर धाराएँ प्रत्यावर्ती धारा (AC) प्रेरकों, ट्रांसफार्मर, विद्युत मोटरों और जनरेटरों, और अन्य AC मशीनरी में ऊर्जा हानि का एक कारण हैं, जिन्हें कम से कम करने के लिए टुकड़े टुकड़े में चुंबकीय कोर या फेराइट कोर जैसे विशेष निर्माण की आवश्यकता होती है। एड़ी धाराओं का उपयोग प्रेरण हीटिंग भट्टियों और उपकरणों में वस्तुओं को गर्म करने के लिए किया जाता है, और एड़ी-वर्तमान परीक्षण उपकरणों का उपयोग करके धातु के हिस्सों में दरारें और कमियों का पता लगाने के लिए किया जाता है।
पद की उत्पत्ति
भंवर धारा शब्द द्रव गतिकी में पानी में देखी जाने वाली समान धाराओं से आता है, जिससे विक्षोभ के स्थानीय क्षेत्रों को भंवरों के रूप में जाना जाता है जो लगातार भंवरों को जन्म देते हैं। कुछ समान रूप से, भँवर धाराओं को बनने में समय लग सकता है और कंडक्टरों में उनके अधिष्ठापन के कारण बहुत कम समय तक बना रह सकता है।
इतिहास
एडी धाराओं का निरीक्षण करने वाला पहला व्यक्ति फ्रांस के 25 वें प्रधान मंत्री फ्रैंकोइस अरागो (1786-1853) थे, जो गणितज्ञ, भौतिक विज्ञानी और खगोलविद भी थे। 1824 में उन्होंने देखा जिसे घूर्णी चुंबकत्व कहा जाता है, और यह कि अधिकांश प्रवाहकीय पिंडों को चुम्बकित किया जा सकता है; इन खोजों को माइकल फैराडे (1791-1867) ने पूरा किया और समझाया।
1834 में, हेनरिक लेन्ज़ ने लेन्ज़ के नियम को बताया, जो कहता है कि किसी वस्तु में प्रेरित धारा प्रवाह की दिशा ऐसी होगी कि उसका चुंबकीय क्षेत्र चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन का विरोध करेगा जो वर्तमान प्रवाह का कारण बनता है। एड़ी धाराएं एक द्वितीयक क्षेत्र उत्पन्न करती हैं जो बाहरी क्षेत्र के एक हिस्से को रद्द कर देता है और कंडक्टर से बचने के लिए कुछ बाहरी प्रवाह का कारण बनता है।
फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी लियोन फौकॉल्ट (1819-1868) को भंवर धाराओं की खोज करने का श्रेय दिया जाता है। सितंबर 1855 में, उन्होंने पाया कि तांबे की डिस्क के घूमने के लिए आवश्यक बल तब अधिक हो जाता है जब इसे एक चुंबक के ध्रुवों के बीच अपनी रिम के साथ घुमाने के लिए बनाया जाता है, उसी समय डिस्क में प्रेरित भंवर धारा द्वारा गर्म हो जाती है। गैर-विनाशकारी परीक्षण के लिए एडी करंट का पहला उपयोग 1879 में हुआ जब डेविड ई. ह्यूजेस ने धातुकर्म छँटाई परीक्षण करने के लिए सिद्धांतों का उपयोग किया।
व्याख्या
एक चुंबक अपने चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से चलती धातु की चादर में वृत्ताकार विद्युत धाराओं को प्रेरित करता है। आरेख को दाईं ओर देखें। यह एक धातु की चादर (C) को एक स्थिर चुंबक के नीचे दाहिनी ओर बढ़ते हुए दिखाता है। चुंबक के उत्तरी ध्रुव N का चुंबकीय क्षेत्र (B, हरा तीर) शीट से नीचे की ओर गुजरता है। चूँकि धातु गतिमान है, शीट के दिए गए क्षेत्र के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह बदल रहा है। शीट के उस हिस्से में जो चुंबक के अग्रणी किनारे (बाईं ओर) के नीचे चल रहा है, शीट पर दिए गए बिंदु के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र बढ़ता जा रहा है क्योंकि यह चुंबक के करीब आता है, dB/dt > 0। फैराडे के प्रेरण के नियम से, यह चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के चारों ओर वामावर्त दिशा में शीट में एक गोलाकार विद्युत क्षेत्र बनाता है। यह क्षेत्र शीट में विद्युत प्रवाह (I, लाल) के वामावर्त प्रवाह को प्रेरित करता है। यह भंवर धारा है। चुंबक के अनुगामी किनारे (दाईं ओर) के नीचे शीट का हिस्सा, शीट पर दिए गए बिंदु के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र कम हो रहा है क्योंकि यह चुंबक से और दूर जा रहा है, dB/dt < 0, शीट में दक्षिणावर्त दिशा में एक दूसरी एड़ी की धारा को प्रेरित करना।
करंट को समझने का एक अन्य समकक्ष तरीका यह देखना है कि धातु शीट में मुक्त आवेश वाहक (इलेक्ट्रॉन) शीट के साथ दाईं ओर जा रहे हैं, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र लोरेंत्ज़ बल के कारण उन पर पार्श्व बल लगाता है। चूँकि आवेशों का वेग v दाईं ओर है और चुंबकीय क्षेत्र B नीचे की ओर निर्देशित है, दाहिने हाथ के नियम से सकारात्मक आवेशों पर लोरेंत्ज़ बल F = q(v × B) आरेख के पीछे की ओर है (बाईं ओर) जब गति v की दिशा में सामना करना पड़ रहा हो)। यह चुंबक के नीचे पीछे की ओर एक करंट I का कारण बनता है, जो चुंबकीय क्षेत्र के बाहर शीट के हिस्सों के चारों ओर चक्कर लगाता है, दक्षिणावर्त और बाईं ओर वामावर्त, फिर से चुंबक के सामने। धातु में गतिशील आवेश वाहक, इलेक्ट्रॉन, वास्तव में एक ऋणात्मक आवेश (q < 0) रखते हैं, इसलिए उनकी गति दिखाई गई पारंपरिक धारा की दिशा के विपरीत होती है।
चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र, चुंबक के नीचे बग़ल में चलने वाले इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करता है, फिर धातु की चादर के वेग के विपरीत, पीछे की ओर निर्देशित एक लोरेंत्ज़ बल लगाता है। इलेक्ट्रॉन, धातु के जाली परमाणुओं के साथ टकराव में, इस बल को शीट में स्थानांतरित कर देते हैं, शीट पर इसके वेग के अनुपात में एक ड्रैग बल लगाते हैं। इस ड्रैग फोर्स पर काबू पाने वाली गतिज ऊर्जा धातु के प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धाराओं द्वारा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है, इसलिए धातु चुंबक के नीचे गर्म हो जाती है।
ऐम्पियर के परिपथीय नियम के कारण शीट में प्रत्येक वृत्ताकार धारा एक विपरीत चुंबकीय क्षेत्र (नीला तीर) बनाती है। ड्रैग फोर्स को समझने का एक और तरीका यह है कि लेनज़ के नियम के कारण काउंटरफिल्ड्स शीट के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का विरोध करते हैं। दाहिने हाथ के नियम द्वारा चुंबक (बाईं ओर) के अग्रणी किनारे पर वामावर्त धारा चुंबक के क्षेत्र का विरोध करते हुए ऊपर की ओर इंगित एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है, जिससे शीट और चुंबक के अग्रणी किनारे के बीच एक प्रतिकारक बल उत्पन्न होता है। इसके विपरीत, अनुगामी किनारे (दाईं ओर) पर, दक्षिणावर्त धारा एक चुंबकीय क्षेत्र को नीचे की ओर इंगित करती है, उसी दिशा में जैसे चुंबक का क्षेत्र, शीट और चुंबक के अनुगामी किनारे के बीच एक आकर्षक बल बनाता है। ये दोनों बल चादर की गति का विरोध करते हैं।
गुण
गैर-शून्य प्रतिरोधकता के संवाहकों में भंवर धाराएं गर्मी के साथ-साथ विद्युत चुम्बकीय बल उत्पन्न करती हैं। प्रेरण हीटिंग के लिए गर्मी का उपयोग किया जा सकता है। विद्युत चुम्बकीय बलों का उपयोग उत्तोलन, गति पैदा करने, या एक मजबूत ब्रेकिंग प्रभाव देने के लिए किया जा सकता है। भंवर धाराओं के अवांछनीय प्रभाव भी हो सकते हैं, उदाहरण के लिए ट्रांसफॉर्मर में बिजली की हानि। इस आवेदन में, कंडक्टरों के टुकड़े टुकड़े या कंडक्टर आकार के अन्य विवरणों द्वारा उन्हें पतली प्लेटों से कम किया जाता है।
कंडक्टरों में त्वचा के प्रभाव के लिए स्व-प्रेरित एड़ी धाराएं जिम्मेदार हैं।[1] उत्तरार्द्ध का उपयोग ज्यामिति सुविधाओं के लिए सामग्री के गैर-विनाशकारी परीक्षण के लिए किया जा सकता है जैसे सूक्ष्म दरारें।[2] एक समान प्रभाव निकटता प्रभाव है, जो बाह्य रूप से प्रेरित भंवर धाराओं के कारण होता है।[3] एक वस्तु या किसी वस्तु का हिस्सा स्थिर क्षेत्र की तीव्रता और दिशा का अनुभव करता है जहां अभी भी क्षेत्र और वस्तु की सापेक्ष गति होती है (उदाहरण के लिए आरेख में क्षेत्र के केंद्र में), या अस्थिर क्षेत्र जहां धाराएं प्रवाहित नहीं हो सकती हैं कंडक्टर की ज्यामिति। इन स्थितियों में आवेश वस्तु पर या उसके भीतर एकत्रित हो जाते हैं और ये आवेश तब स्थिर विद्युत क्षमता उत्पन्न करते हैं जो किसी और धारा का विरोध करते हैं। धाराएं प्रारम्भ में स्थिर क्षमता के निर्माण से जुड़ी हो सकती हैं, लेकिन ये क्षणभंगुर और छोटी हो सकती हैं।
भँवर धाराएँ प्रतिरोधक हानि उत्पन्न करती हैं जो ऊर्जा के कुछ रूपों, जैसे गतिज ऊर्जा, को ऊष्मा में परिवर्तित करती हैं। यह जूल हीटिंग लौह-कोर ट्रांसफार्मर और विद्युत मोटर्स और अन्य उपकरणों की दक्षता कम कर देता है जो बदलते चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं। कम विद्युत चालकता (जैसे, फेराइट्स) वाली चुंबकीय कोर सामग्री का चयन करके या या लैमिनेशन के रूप में ज्ञात चुंबकीय सामग्री की पतली शीट का उपयोग करके इन उपकरणों में एड़ी धाराओं को कम किया जाता है। इलेक्ट्रॉन लैमिनेशन के बीच के इंसुलेटिंग गैप को पार नहीं कर सकते हैं और इसलिए चौड़े आर्क्स पर घूमने में असमर्थ हैं। हॉल प्रभाव के अनुरूप एक प्रक्रिया में, लेमिनेशन की सीमाओं पर आवेश एकत्र होते हैं, विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जो आवेश के किसी भी और संचय का विरोध करते हैं और इस प्रकार एड़ी धाराओं को दबाते हैं। आसन्न लैमिनेशन के बीच की दूरी जितनी कम होगी (अर्थात, प्रति यूनिट क्षेत्र में लेमिनेशन की संख्या जितनी अधिक होगी, लागू क्षेत्र के लंबवत), एड़ी धाराओं का दमन उतना ही अधिक होगा।
इनपुट ऊर्जा का ऊष्मा में रूपांतरण हमेशा अवांछनीय नहीं होता है, तथापि, कुछ व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं। एक कुछ ट्रेनों के ब्रेक में होता है जिसे एडी करंट ब्रेक कहा जाता है। ब्रेक लगाने के दौरान, धातु के पहिये एक विद्युत चुम्बक से एक चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आते हैं, जिससे पहियों में एड़ी धाराएँ उत्पन्न होती हैं। यह एडी करंट पहियों की गति से बनता है। इसलिए, लेंज के नियम के अनुसार, भंवर धारा द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र इसके कारण का विरोध करेगा। इस प्रकार पहिए को पहिए की प्रारंभिक गति का विरोध करने वाले बल का सामना करना पड़ेगा। पहिए जितनी तेजी से घूमते हैं, प्रभाव उतना ही मजबूत होता है, जिसका अर्थ है कि जैसे ही ट्रेन धीमी होती है, ब्रेकिंग बल कम हो जाता है, जिससे एक चिकनी रोक गति उत्पन्न होती है।
इंडक्शन हीटिंग धातु की वस्तुओं को गर्म करने के लिए एड़ी की धाराओं का उपयोग करता है।
भंवर धाराओं का विद्युत अपव्यय
कुछ मान्यताओं के तहत (समान सामग्री, समान चुंबकीय क्षेत्र, कोई त्वचा प्रभाव नहीं, आदि) एक पतली शीट या तार के लिए प्रति इकाई द्रव्यमान में एड़ी धाराओं के कारण खोई हुई शक्ति की गणना निम्नलिखित समीकरण से की जा सकती है:[4]
- P प्रति इकाई द्रव्यमान (W/kg) में खोई हुई शक्ति है,
- Bp शिखर चुंबकीय क्षेत्र (T) है,
- d शीट की मोटाई या तार का व्यास (एम) है,
- f आवृत्ति (हर्ट्ज) है,
- k एक पतली शीट के लिए 1 और एक पतली तार के लिए 2 के बराबर एक स्थिरांक है,
- ρ सामग्री की प्रतिरोधकता (Ω m) है, और
- D सामग्री का घनत्व है (kg/m3).
यह समीकरण केवल तथाकथित अर्ध-स्थैतिक स्थितियों के तहत मान्य है, जहां चुंबकीयकरण की आवृत्ति का परिणाम त्वचा के प्रभाव में नहीं होता है; अर्थात्, विद्युत चुम्बकीय तरंग पूरी तरह से सामग्री में प्रवेश करती है।
त्वचा का प्रभाव
बहुत तेजी से बदलते क्षेत्रों में, चुंबकीय क्षेत्र सामग्री के आंतरिक भाग में पूरी तरह से प्रवेश नहीं करता है। यह त्वचा प्रभाव उपरोक्त समीकरण को अमान्य कर देता है। तथापि, किसी भी मामले में क्षेत्र के समान मान की बढ़ी हुई आवृत्ति हमेशा एड़ी धाराओं को बढ़ाएगी, यहां तक कि गैर-समान क्षेत्र पैठ के साथ भी।[citation needed] एक अच्छे कंडक्टर के लिए पैठ की गहराई की गणना निम्न समीकरण से की जा सकती है:[5]
प्रसार समीकरण
एक सामग्री में एड़ी धाराओं के प्रभाव के मॉडलिंग के लिए एक उपयोगी समीकरण की व्युत्पत्ति, एम्पीयर के कानून के विभेदक, मैग्नेटोस्टैटिक रूप से प्रारंभ होती है,[6] वर्तमान घनत्व J के आसपास चुम्बकीय क्षेत्र H के लिए एक अभिव्यक्ति प्रदान करती है:
अनुप्रयोग
विद्युत चुम्बकीय ब्रेकिंग
मुख्य लेख: एडी करंट ब्रेक
एड़ी वर्तमान ब्रेक, चलती वस्तुओं को धीमा करने या रोकने के लिए एड़ी धाराओं द्वारा बनाए गई ड्रैग बल को ब्रेक के रूप में उपयोग करते हैं। चूंकि ब्रेक शू या ड्रम के साथ कोई संपर्क नहीं होता है, इसलिए कोई यांत्रिक घिसाव नहीं होता है। तथापि, एक एड़ी वर्तमान ब्रेक "होल्डिंग" टोक़ प्रदान नहीं कर सकता है और इसलिए यांत्रिक ब्रेक के साथ संयोजन में उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, ओवरहेड क्रेन पर। एक अन्य अनुप्रयोग कुछ रोलर कोस्टर पर है, जहां कार से निकलने वाली भारी तांबे की प्लेटों को बहुत मजबूत स्थायी चुम्बकों के जोड़े के बीच ले जाया जाता है। प्लेटों के भीतर विद्युत प्रतिरोध घर्षण के अनुरूप एक ड्रैगिंग प्रभाव का कारण बनता है, जो कार की गतिज ऊर्जा को नष्ट कर देता है। इसी तकनीक का उपयोग रेल कारों में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ब्रेक में और सर्कुलर आरी जैसे बिजली के उपकरणों में ब्लेड को जल्दी से रोकने के लिए किया जाता है। विद्युत चुम्बकों का उपयोग, स्थायी चुम्बकों के विपरीत, चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति को समायोजित किया जा सकता है और इसलिए ब्रेकिंग प्रभाव का परिमाण बदल गया।
प्रतिकारक प्रभाव और उत्तोलन
मुख्य लेख: विद्युतगतिकी निलंबन
एक अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र में, प्रेरित धाराएं प्रतिचुंबकीय जैसे प्रतिकर्षण प्रभाव प्रदर्शित करती हैं। एक प्रवाहकीय वस्तु एक प्रतिकर्षण बल का अनुभव करेगी। यह गुरुत्वाकर्षण के खिलाफ वस्तुओं को उठा सकता है, यद्यपि निरंतर बिजली इनपुट के साथ भंवर धाराओं द्वारा नष्ट ऊर्जा को बदलने के लिए। एक उदाहरण अनुप्रयोग एक एड़ी वर्तमान विभाजक में अन्य धातुओं से एल्युमिनियम के डिब्बे को अलग करना है। लौह धातु चुंबक से चिपकी रहती है, और एल्यूमीनियम (और अन्य अलौह कंडक्टर) चुंबक से दूर धकेल दिए जाते हैं; यह एक अपशिष्ट प्रवाह को लौह और अलौह स्क्रैप धातु में अलग कर सकता है।
एक बहुत मजबूत हैंडहेल्ड चुंबक के साथ, जैसे कि नियोडिमियम से बने चुंबक को केवल एक छोटे से अलगाव के साथ एक सिक्के पर तेजी से घुमाकर एक बहुत ही समान प्रभाव देखा जा सकता है। चुंबक की ताकत, सिक्के की पहचान, और चुंबक और सिक्के के बीच अलगाव के आधार पर, कोई व्यक्ति सिक्के को चुंबक से थोड़ा आगे धकेलने के लिए प्रेरित कर सकता है - भले ही सिक्के में कोई चुंबकीय तत्व न हो, जैसे यूएस पेनी। एक अन्य उदाहरण में तांबे की एक ट्यूब के नीचे एक मजबूत चुंबक गिराना सम्मिलित है[7] - चुंबक नाटकीय रूप से धीमी गति से गिरता है।
बिना किसी प्रतिरोध के एक आदर्श कंडक्टर में, सतही एड़ी धाराएं कंडक्टर के अंदर के क्षेत्र को बिल्कुल रद्द कर देती हैं, इसलिए कोई चुंबकीय क्षेत्र कंडक्टर में प्रवेश नहीं करता है। चूँकि प्रतिरोध में कोई ऊर्जा नष्ट नहीं होती है, जब चुंबक को कंडक्टर के पास लाया जाता है तो एड़ी की धाराएँ चुंबक के स्थिर होने के बाद भी बनी रहती हैं, और चुंबकीय उत्तोलन की अनुमति देकर गुरुत्वाकर्षण बल को ठीक से संतुलित कर सकती हैं। सुपरकंडक्टर्स एक अलग स्वाभाविक क्वांटम यांत्रिक घटना भी प्रदर्शित करते हैं जिसे मीस्नर प्रभाव कहा जाता है जिसमें सुपरकंडक्टिंग बनने पर सामग्री में मौजूद किसी भी चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं को निष्कासित कर दिया जाता है, इस प्रकार एक सुपरकंडक्टर में चुंबकीय क्षेत्र हमेशा शून्य होता है।
इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण के तुलनीय इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग के साथ इलेक्ट्रोमैग्नेट्स का उपयोग करना संभव है कि एक मनमाना दिशा में चलते हुए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न हो। जैसा कि एडी करंट ब्रेक के बारे में ऊपर दिए गए खंड में वर्णित है, एक गैर-फेरोमैग्नेटिक कंडक्टर सतह इस गतिशील क्षेत्र के भीतर आराम करती है। तथापि जब यह क्षेत्र चल रहा होता है, तो एक वाहन को उत्तोलित और प्रेरित किया जा सकता है। यह एक मैग्लेव के बराबर है लेकिन रेल से बंधा नहीं है।[8]
धातुओं की पहचान
कुछ सिक्का-संचालित वेंडिंग मशीनों में, नकली सिक्कों या स्लग का पता लगाने के लिए एड़ी धाराओं का उपयोग किया जाता है। सिक्का एक स्थिर चुंबक के पास से गुजरता है, और भंवर धाराएं इसकी गति को धीमा कर देती हैं। एड़ी धाराओं की ताकत, और इस प्रकार मंदता, सिक्के की धातु की चालकता पर निर्भर करती है। स्लग को वास्तविक सिक्कों की तुलना में एक अलग डिग्री तक धीमा कर दिया जाता है, और इसका उपयोग उन्हें अस्वीकृति स्लॉट में भेजने के लिए किया जाता है।
कंपन और स्थिति संवेदन
एड़ी धाराओं का उपयोग कुछ प्रकार के निकटता सेंसरों में कंपन और उनके बीयरिंगों के भीतर घूर्णन शाफ्ट की स्थिति का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है। यह तकनीक मूल रूप से 1930 के दशक में सामान्य विद्युतीय के शोधकर्ताओं द्वारा वैक्यूम ट्यूब सर्किटरी का उपयोग करने में अग्रणी थी। 1950 के दशक के अंत में, बेंटली नेवादा कॉर्पोरेशन में डोनाल्ड ई. बेंटली द्वारा ठोस-राज्य संस्करण विकसित किए गए थे। ये सेंसर बहुत छोटे विस्थापन के प्रति बेहद संवेदनशील होते हैं, जो उन्हें आधुनिक टर्बोमशीनरी में मिनट के कंपन (एक इंच के कई हजारवें हिस्से के क्रम में) का निरीक्षण करने के लिए उपयुक्त बनाते हैं। कंपन निगरानी के लिए उपयोग किए जाने वाले एक विशिष्ट निकटता सेंसर में 200 एमवी/मिल का स्केल कारक होता है।[clarification needed] टर्बो मशीनरी में ऐसे सेंसर के व्यापक उपयोग से उद्योग मानकों का विकास हुआ है जो उनके उपयोग और अनुप्रयोग को निर्धारित करता है। ऐसे मानकों के उदाहरण अमेरिकन पेट्रोलियम इंस्टीट्यूट (एपीआई) मानक 670 और मानकीकरण अंतर्राष्ट्रीय संगठन 7919 हैं।
फेरारीस त्वरण सेंसर, जिसे फेरारीस सेंसर भी कहा जाता है, एक संपर्क रहित सेंसर है जो सापेक्ष त्वरण को मापने के लिए एड़ी धाराओं का उपयोग करता है।[9][10][11]
संरचनात्मक परीक्षण
भंवर धारा तकनीकों का उपयोग सामान्यतः गैर-विनाशकारी परीक्षण (एनडीई) और धातु संरचनाओं की एक बड़ी विविधता की स्थिति की निगरानी के लिए किया जाता है, जिसमें उष्मा का आदान प्रदान करने वाला ट्यूब, विमान फ्यूजलेज और विमान संरचनात्मक घटक सम्मिलित हैं।
त्वचा प्रभाव
एसी करंट ले जाने वाले कंडक्टरों में एड़ी धाराएं त्वचा के प्रभाव का मूल कारण हैं।
इसी तरह, परिमित चालकता की चुंबकीय सामग्री में, एड़ी की धाराएं अधिकांश चुंबकीय क्षेत्रों को सामग्री की सतह की मात्र कुछ त्वचा की गहराई तक सीमित कर देती हैं। यह प्रभाव चुंबकीय कोर वाले इंडिकेटर्स और ट्रांसफॉर्मर में प्रवाह लिंकेज को सीमित करता है।
अन्य अनुप्रयोग
- रॉक क्लाइंबिंग ऑटो बेले[12]
- जिप लाइन ब्रेक[13]
- फ्री फॉल डिवाइस[14]
- मेटल डिटेक्टर्स
- गैर-चुंबकीय धातुओं के लिए चालकता मीटर[15][16]
- एड़ी वर्तमान समायोज्य गति ड्राइव
- एड़ी-वर्तमान परीक्षण
- विद्युत मीटर (विद्युत यांत्रिक प्रेरण मीटर)
- प्रेरण ऊष्मन
- निकटता सेंसर (विस्थापन सेंसर)
- वेंडिंग मशीन (सिक्कों का पता लगाना)
- कोटिंग मोटाई माप[17]
- शीट प्रतिरोध माप[18]
- धातु पृथक्करण के लिए भंवर धारा विभाजक[19]
- मैकेनिकल स्पीडोमीटर
- सुरक्षा खतरे और दोष का पता लगाने के अनुप्रयोग
संदर्भ
- Online citations
- ↑ Israel D. Vagner; B.I. Lembrikov; Peter Rudolf Wyder (17 November 2003). Electrodynamics of Magnetoactive Media. Springer Science & Business Media. pp. 73–. ISBN 978-3-540-43694-2.
- ↑ Walt Boyes (25 November 2009). Instrumentation Reference Book. Butterworth-Heinemann. pp. 570–. ISBN 978-0-08-094188-2.
- ↑ Howard Johnson; Howard W. Johnson; Martin Graham (2003). High-speed Signal Propagation: Advanced Black Magic. Prentice Hall Professional. pp. 80–. ISBN 978-0-13-084408-8.
- ↑ F. Fiorillo, Measurement and Characterization of Magnetic Materials, Elsevier Academic Press, 2004, ISBN 0-12-257251-3, page. 31
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- ↑ Archived at Ghostarchive and the Wayback Machine: "Eddy Current Tubes". YouTube.
- ↑ Hendo Hoverboards - World's first REAL hoverboard
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- General references
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- Sears, Francis Weston; Zemansky, Mark W. (1955). University Physics (2nd ed.). Addison-Wesley. pp. 616–618.
अग्रिम पठन
- Stoll, R. L. (1974). The Analysis of Eddy Currents. Oxford University Press.
- Krawczyk, Andrzej; J. A. Tegopoulos. Numerical Modelling of Eddy Currents.
बाहरी संबंध
- Eddy Current Separator Cogelme for non-ferrous metals separation – Information and video in Cogelme site