అయస్కాంతత్వం 

        4000 సంవత్సరాల పూర్వం ఆసియా మైనరు ప్రాంతంలో మెగ్నీషియా అనే ప్రాంతంలో కొన్ని రాళ్లకు ఆకర్షణ ధర్మం ఉందని గుర్తించారు. దీనికి మాగ్నటిజం అని పేరు పెట్టారు. మొదట అయస్కాంతత్వాన్ని గురించి తెలిపినవారు గ్రీకులు. వేదాల్లో అయస్కాంతాన్ని చుంబకం అని అంటారు.
* క్రీ.పూ.2000లో చైనీయులు అయస్కాంత ధర్మాలను తెలుసుకున్నారు.
* క్రీ.శ.1100లో చైనీయులు దిక్సూచీని కనుక్కుని సముద్రయానం చేసి ఉత్తర - దక్షిణ దిక్కులను తెలుసుకోగలిగారు.
* భూమి పెద్ద అయస్కాంతమని 1600లో 'విలియం గిల్బర్ట్' అనే శాస్త్రవేత్త Det Magnet అనే పుస్తకం ద్వారా తెలియజేశారు.
* ఏదైనా ఒక పదార్థంలో పరమాణు ఎలక్ట్రాన్‌లు ఒక క్రమమైన పద్ధతిలో అమరి ఉన్నట్లయితే కలిగే ఆకర్షణ శక్తిని అయస్కాంతత్వం అంటారు.
* ఈ ధర్మం ప్రదర్శించే వాటిని అయస్కాంతాలు అంటారు.
 

అయస్కాంతత్వ పదార్థాలు - రకాలు:
* అయస్కాంతత్వం దృష్ట్యా ప్రకృతిలోని పదార్థాలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించారు.
     1. అయస్కాంత పదార్థాలు
     2. అనయస్కాంత పదార్థాలు

1. అయస్కాంత పదార్థాలు:
     ప్రకృతిలో ఏ పదార్థాలు అయితే అయస్కాంతంతో ఆకర్షించబడతాయో వాటిని అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు.
ఉదా: ఇనుము, ఉక్కు, కోబాల్ట్....
 

2. అనయస్కాంత పదార్థాలు:
     ప్రకృతిలో అయస్కాంతంతో ఆకర్షించబడని పదార్థాలను అనయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు.
ఉదా: చెక్క, గాజు, ప్లాస్టిక్...
అయస్కాంతాలు - రకాలు
 

అయస్కాంతాలు రెండు రకాలు
     1. సహజ అయస్కాంతాలు
     2. కృత్రిమ అయస్కాంతాలు

1) సహజ అయస్కాంతాలు:
      ప్రకృతిలో సహజసిద్ధంగా లభించే ఆకర్షణ ధర్మం ఉన్న ఖనిజాలు, రాళ్లను సహజ అయస్కాంతాలు అంటారు.
ఉదా: మాగ్నటైట్, భూమి...
* ఇవి బలహీనంగా ఉంటాయి.
* ఇవి క్రమరహిత ఆకారంలో ఉంటాయి.
* వీటి శక్తి చాలా తక్కువ.

2) కృత్రిమ అయస్కాంతాలు:
    సహజ అయస్కాంతాలతో ఇనుము లేదా ఉక్కు కడ్డీలను సరైన పద్ధతిలో రుద్దడం వల్ల కృత్రిమ అయస్కాంతాలు ఏర్పడతాయి.
ఉదా: దండాయస్కాంతం, స్తూపాకార అయస్కాంతం, గుర్రపునాడ అయస్కాంతం...
* వీటి అయస్కాంతత్వం సహజ అయస్కాంతాల కంటే ఎక్కువ.
* ఇవి బలంగా ఉంటాయి. క్రమ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
* సహజ అయస్కాంతాల కంటే కృత్రిమ అయస్కాంతాలకు శక్తి ఎక్కువ.
 

అయస్కాంత పదార్థాలు - ధర్మాలు:
    1. ఆకర్షణ ధర్మం
    2. దిశా ధర్మం
    3. అయస్కాంత ధ్రువాల సిద్ధాంతం
    4. ధ్రువాల జంట నియమం
 

1. ఆకర్షణ ధర్మం:
* అయస్కాంతం కొనల వద్ద ఆకర్షణ ధర్మం అధికంగా ఉంటుంది.
* అయస్కాంతం శక్తి అంతా దాని కొనల వద్ద కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది.
* అయస్కాంత మధ్య బిందువు వద్ద అయస్కాంతత్వం శూన్యం.

2. దిశా ధర్మం:
* ఒక అయస్కాంతాన్ని స్వేచ్ఛగా వేలాడదీస్తే, అది ఎల్లప్పుడూ భూమి ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలను సూచిస్తుంది. దీన్నే దిశా ధర్మం అని అంటారు.
* ప్రతి అయస్కాంతం రెండు ధ్రువాలను కలిగి ఉంటుంది. ఒకటి ఉత్తర ధ్రువం, మరొకటి దక్షిణ ధ్రువం.
* N - N, S - Sలను సజాతి ధ్రువాలు అంటారు.
* దిక్సూచీ దిశాధర్మం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది.

3. అయస్కాంత ధ్రువాల సిద్ధాంతం:
     సజాతి ధ్రువాలు వికర్షించుకుంటాయి. విజాతి ధ్రువాలు ఆకర్షించుకుంటాయి. దీన్ని అయస్కాంత ధ్రువాల సిద్ధాంతం అంటారు.
 

4. ధ్రువాల జంట నియమం:
* అయస్కాంత ధ్రువాలు జంటగా ఉంటాయి. వాటిని విడదీయలేం. ఏక ధ్రువాలు విడిగా ఉండలేవు దీన్నే ధ్రువాల జంట నియమం అంటారు.
* అయస్కాంతాన్ని ఎన్ని ముక్కలుగా విభజించినా ప్రతి ముక్క రెండు ధ్రువాలున్న ఒక అయస్కాంతంలా ప్రవర్తిస్తుంది.

అయస్కాంత ప్రేరణం:
     అయస్కాంతం ఇనుము, నికెల్, ఉక్కు లాంటి పదార్థాల్లో అయస్కాంతత్వాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది. దీన్ని అయస్కాంత ప్రేరణ అంటారు.
 

i) ఏక స్పర్శ పద్ధతి:
      అయస్కాంతీకరించాల్సిన కడ్డీని ఒక దండాయస్కాంతానికి చెందిన ఒక ధ్రువంతో ఒకే దిశలో పలుమార్లు రుద్దితే కడ్డీ అయస్కాంతంలా మారుతుంది.

                                           
 

ii) ద్విస్పర్శ పద్ధతి:
      అయస్కాంతీకరించాల్సిన కడ్డీని రెండు దండాయస్కాంతాలతో పరస్పరం వ్యతిరేక దిశలో పలుమార్లు రుద్దితే అయస్కాంతంగా మారుతుంది.

                                

iii) విద్యుత్ పద్ధతి:
  సురక్షిత రాగి తీగను అయస్కాంతీకరించాల్సిన కడ్డీ చుట్టూ చుట్టి ఏకముఖ విద్యుత్ పంపితే అది అయస్కాంతంగా మారుతుంది.

                            
అయస్కాంత క్షేత్రం:
  అయస్కాంతం చుట్టూ దాని ప్రభావం ఉండే ప్రదేశాన్ని అయస్కాంత క్షేత్రం అంటారు.
                                    లేదా
  అయస్కాంతాన్ని ఆవరించిన అంతరాళంలో ఎంత వరకు దాని ప్రభావం ఉంటుందో దాన్ని అయస్కాంత క్షేత్రం అంటారు.
* అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఒక బిందువు వద్ద ప్రమాణ ధ్రువంపై ఎంత బలం ఉంటుందో దాన్ని ఆ బిందువు వద్ద అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత అంటారు. దీన్ని Bతో సూచిస్తారు. దీనినే అయస్కాంతక్షేత్ర ప్రేరణ అని కూడా అంటారు.

     
అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రమాణం టెస్లా (T) లేదా Wb/m²

కూలుంబ్ విలోమ వర్గ నియమం:
       ఏవైనా రెండు అయస్కాంత ధ్రువాల మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ లేదా వికర్షణ బలం ఆ రెండు ధ్రువసత్వాల లబ్ధానికి అనులోమానుపాతంలో, వాటి మధ్య ఉన్న దూర వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. దీన్నే కూలుంబ్ విలోమ వర్గ నియమం అంటారు.

అయస్కాంత ప్రవేశ్యశీలత:
      ఒక యానకం తన ద్వారా అయస్కాంత బలరేఖలను ప్రవేశింపజేసే స్వభావాన్ని లేదా తాను అయస్కాంతక్షేత్ర స్వభావానికి లోనయ్యే స్వభావాన్ని ఆ యానకపు ప్రవేశ్యశీలత అంటారు.
శూన్యం ప్రవేశ్యశీలత μ₀ = 4π × 10^-7 హెన్రీ/మీటరు

అయస్కాంత బలరేఖలు:
* అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి ప్రమాణ ఉత్తర ధ్రువం అనుసరించే పథాన్ని అయస్కాంత బలరేఖ అంటారు. ఇవి ఊహారేఖలు మాత్రమే.
* అయస్కాంత బలరేఖలు ఖండించుకోవు.
* ఒంటరి ఉత్తర ధ్రువానికి చెందిన బలరేఖలు వికేంద్రీకరణ చెంది ఉంటాయి.
* ఒంటరి దక్షిణ ధ్రువానికి చెందిన బలరేఖలు కేంద్రీకరణం చెంది ఉంటాయి.
* దండాయస్కాంత బలరేఖలు అయస్కాంతం బయట ఉత్తర ధ్రువం నుంచి దక్షిణ ధ్రువం వైపు వక్రరేఖలుగా; అయస్కాంతం లోపల దక్షిణధ్రువం నుంచి ఉత్తర ధ్రువానికి సమాంతర సరళరేఖలుగా ఉంటాయి.
* అయస్కాంత ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాల మధ్య ఉండే కనిష్ఠ దూరాన్ని అయస్కాంత పొడవు అంటారు. దీనిని 2l తో సూచిస్తారు.
* అయస్కాంతంలో ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాల్లోని ఆకర్షణ బలాన్ని ధ్రువసత్వం అంటారు.
* ధ్రువసత్వం అదిశరాశి.
* ధ్రువసత్వం SI ప్రమాణాలు - ఆంపియర్.మీటరు.
* అయస్కాంత ధ్రువసత్వం, అయస్కాంత పొడవుల లబ్ధాన్ని అయస్కాంత భ్రామకం అంటారు.
    M = 2l × m = 2lm
 అయస్కాంత భ్రామకం SI ప్రమాణం - ఆపింయర్.మీటరు

* ఒక A.m ధ్రువసత్వం గల ప్రమాణ ఉత్తర ధ్రువం వైపు పనిచేసే బలాన్ని అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత అంటారు.

H=F/M   

 దీని ప్రమాణాలు - న్యూటన్/ ఆంపియర్.మీటరు
 C.G.S. పద్ధతిలో ప్రమాణం - ఆయిర్‌స్టెడ్
 

అయస్కాంత పదార్థాల ముఖ్య ధర్మాలు:
    1. అయస్కాంత ప్రవేశ్యశీలత
    2. ససెప్టిబిలిటి
    3. రిటెంటివిటి
    4. అయస్కాంతీకరణ తీవ్రత
 

1. అయస్కాంత ప్రవేశ్యశీలత:
    ఒక యానకం తన ద్వారా అయస్కాంత బలరేఖలను ప్రవేశింపజేసే స్వభావాన్ని లేదా తాను అయస్కాంతక్షేత్ర స్వభావానికి లోనయ్యే స్వభావాన్ని ఆ యానకపు ప్రవేశ్యశీలత అంటారు.
   శూన్యం ప్రవేశ్యశీలత μ₀ = 4π × 10^-7 హెన్రీ/ మీటరు

2. ససెప్టిబిలిటి:
    ఒక పదార్థం అయస్కాంతీకరణ తీవ్రత (I), అయస్కాంతక్షేత్ర తీవ్రత (H)ల నిష్పత్తిని ససెప్టిబిలిటి అంటారు.

  
3. రిటెంటివిటి:
     అయస్కాంత పదార్థాన్ని నిరయస్కాంతీకరణ చేసినప్పుడు మిగిలి ఉన్న అయస్కాంత స్వభావాన్ని రిటెంటివిటి అంటారు.
దీనికి ప్రమాణాలు లేవు.
 

4. అయస్కాంతీకరణ తీవ్రత:
      ప్రమాణ ఘనపరిమాణం ఉండే పదార్థంలోని అయస్కాంత భ్రామకాన్ని అయస్కాంతీకరణ తీవ్రత (I) అంటారు.
  దీని SI ప్రమాణం - ఆంపియర్/మీటరు.
 

నిరయస్కాంతీకరణం:
* అయస్కాంతాన్ని రబ్బరు సుత్తితో మోదడం, వేడిచేయడం.
* ఏకాంతర విద్యుత్ (AC కరెంట్) పంపడం ద్వారా అయస్కాంత పదార్థాన్ని అనయస్కాంత పదార్థంగా మారుస్తారు.
 

భూమి - అయస్కాంతత్వం:
     ఒక ప్రదేశంలోని భూ అయస్కాంతాన్ని నిర్ణయించే రాశులను భూ అయస్కాంత మూలరాశులు అంటారు.

దిక్పాతం:
    ఒక ప్రదేశంలో భూగోళ, అయస్కాంత యామ్యోత్తర రేఖల మధ్య కోణాన్ని దిక్పాతం అంటారు.
 

అవపాతం:
   ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం ఫలిత తీవ్రత దిశ (I) కు, క్షితిజ సమాంతర దిశకు మధ్య ఉండే కోణాన్ని ఆ ప్రదేశంలో అవపాతం అంటారు.
 

అయస్కాంతాలు - ఉపయోగాలు:
* భూఅయస్కాంత మూలరాశులు, దిక్పాతం, అవపాతం, క్షితిజాంశాలను విమానయానం, నౌకాయానంలో ఉపయోగిస్తారు.
* శక్తిమంతమైన విద్యుదయాస్కాంతాలను ఎలక్ట్రిక్ క్రేన్‌లలో బరువులను ఎత్తడానికి ఉపయోగిస్తారు.
* టెలిఫోన్, టెలిగ్రాఫ్ రిసీవర్‌లలో వాడతారు.
* అయస్కాంత థర్మామీటర్ల తయారీకి (దీన్ని ఉపయోగించి పరమశూన్య ఉష్ణోగ్రతను కొలుస్తారు).
* సాధారణ రాళ్ల నుంచి ఖనిజాలను వేరుచేయడానికి అయస్కాంతత్వాన్ని ఉపయోగిస్తారు. దీన్ని అయస్కాంత విభజన అంటారు.
* మానవ శరీరంలోని కణజాలాల్లోని లోపాలను గుర్తించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
* దిక్సూచీగా వినియోగిస్తారు.
* అయస్కాంతాలను ఉపయోగించి మానసిక పరిపక్వత సాధించే ప్రక్రియను మాగ్నటో థెరఫి అంటారు.

అయస్కాంత పదార్థాలు వర్గీకరణ:
   ఆకర్షించే స్వభావాన్ని బట్టి అయస్కాంత పదార్థాలను మూడు రకాలుగా వర్గీకరించారు.
     1) డయా అయస్కాంత పదార్థాలు
     2) పారా అయస్కాంత పదార్థాలు
     3) ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు

1) డయా అయస్కాంత పదార్థాలు:
* వీటి ఫలిత అయస్కాంత భ్రామకం శూన్యం.
* ఇవి అయస్కాంత క్షేత్రంలో వికర్షించబడతాయి.
* వీటి సాపేక్ష ప్రవేశ్యశీలత ఒకటి లేదా అంతకంటే తక్కువ μ_r ≤ 1.
* వీటి ససెప్టిబిలిటి చాలా తక్కువ, రుణాత్మకం
ఉదా: బంగారం, ఆల్కహాల్, గాలి, నీరు, బిస్మత్...
 

2) పారా అయస్కాంత పదార్థాలు:
* వీటి ఫలిత అయస్కాంత భ్రామకం శూన్యంకాదు.
* ఇవి అయస్కాంతక్షేత్రంలో పాక్షికంగా ఆకర్షించబడతాయి.
* వీటి సాపేక్ష ప్రవేశ్యశీలత ఒకటి కంటే ఎక్కువ. μ_r > 1
* ససెప్టిబిలిటి విలువలు తక్కువ, ధనాత్మకం.
ఉదా: అల్యూమినియం, ప్లాటినం, క్రోమియం, ఆక్సిజన్, నికెల్...etc..

3) ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు
* ప్రతి పరమాణువులోని ఫలిత అయస్కాంత భ్రామకం బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు సమాంతరంగా సర్దుకుని స్వచ్ఛంద అయస్కాంతీకరణ ధర్మాలను ప్రదర్శించే పదార్థాలను ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు.
* వీటి సాపేక్ష ప్రవేశ్యశీలత చాలా ఎక్కువ. μ_r > > > 1
* వీటి ససెప్టిబిలిటి చాలా ఎక్కువ, ధనాత్మకం.
* ఇవి డొమైన్ సిద్ధాంతాన్ని పాటిస్తాయి.
ఉదా: ఇనుము, నికెల్, కోబాల్ట్, ఉక్కు, గెడలోనియం, డిస్ప్రోసియం...