అయస్కాంతత్వం

        ఆధునిక మానవ జీవనంలో, అతిపురాతన ఆవిష్కరణలో ఒకటైన 'అయస్కాంతం' ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తోంది. కంప్యూటర్ ఫ్లాపీ డిస్కు, హార్డ్ డిస్కుల్లో, ఎ.టి.ఎం., క్రెడిట్ కార్డుల్లో, స్పీకర్లలో, విద్యుత్ మోటారు, జనరేటర్లలో అయస్కాంతం అంతర్భాగం. ప్రాచీన భారతీయ వైద్యుడు శుశ్రుతుడి శస్త్ర చికిత్సలో, ఆధునిక ఎంఆర్ఐ స్కానింగ్‌లో అయస్కాంత వినియోగం ఓ భాగం. అత్యధిక వేగంతో ప్రయాణించే 'మాగ్లెవ్' రైలు, అయస్కాంత వికర్షణ ధర్మం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. రైలు అడుగుభాగాన, పట్టాలపై ఉన్న విద్యుదయస్కాంతాల మధ్య ఉన్న వికర్షణ వల్ల అది గాల్లో తేలుతుంది.

ఆకర్షించేది అయస్కాంతం.. 

ఇనుము, కోబాల్ట్, నికెల్ వంటి పదార్థాలను ఆకర్షించేది అయస్కాంతం (Magnet). ఈ ఆకర్షణ ధర్మాన్ని 'అయస్కాంతత్వం' (Magnetism) అంటారు. పశువుల కాపరి కాలి బూట్లకున్న ఇనుప మేకులను ఒక రాయి ఆకర్షించడం అయస్కాంతత్వానికి నాంది పలికింది. ఆసియా మైనరు ప్రాంతంలో మాగ్నేషియా అనే చోట ఉన్న కొన్ని రాళ్లకు ఈ ధర్మం ఉందని క్రీ.పూ. 600వ సంవత్సరంలో గుర్తించారు. మాగ్నేషియం ప్రాంతంలోని రాళ్ల ఖనిజానికి మాగ్నెటైట్ అనే పేరొచ్చింది. మాగ్నెటైట్ నుంచి మాగ్నెట్ (Magnet) అనే పదం వెలుగులోకి వచ్చింది. మాగ్నెటైట్‌ను 'లోడ్ స్టోన్' (Load stone) లేదా 'సహజ అయస్కాంతం' అని పిలిచేవారు. చైనీయులు, మొదట లోడ్‌స్టోన్‌ను (Leading stone  అనే అర్థంతో) దిక్సూచి (compass)గా ఉపయోగించారు.
ప్రాచీన భారతంలో నూనె పాత్రలో తేలుతున్న లోహ చేపను దిక్సూచిగా ఉపయోగించారు. కాబట్టి, దీన్నే 'మత్స్యయంత్ర' అనేవారు. దిక్సూచి నౌకాయానాన్ని సులభతరం చేసింది. సహజ అయస్కాంతాలు క్రమరహిత నిర్మాణంతో, బలహీన ఆకర్షణ ధర్మంతో ఉంటాయి. వీటికి బదులు, వివిధ పద్ధతుల్లో తయారు చేసిన కృత్రిమ అయస్కాంతాలకు ఆకర్షణ ధర్మం ఎక్కువగా ఉంటుంది. వీటిని వివిధ ఆకారాల్లో తయారు చేయవచ్చు. ఉదాహరణకు దండాయస్కాంతం (bar magnet) గుర్రపునాడ అయస్కాంతం (horse shoe magnet), వలయాకార (circular అయస్కాంతాలు మొదలైనవి.
        ఒక దండాయస్కాంతాన్ని స్వేచ్ఛగా వేలాడదీస్తే, అది ఉత్తర-దక్షిణ దిశల్లో నిశ్చల స్థితిలోకి వస్తుంది. ఉత్తర దిశలో ఉన్న అయస్కాంత చివరను ఉత్తర ధ్రువం (N), దక్షిణ దిశలోని చివరను దక్షిణ ధ్రువం (S) అంటారు. అయస్కాంత ధ్రువాలవద్ద అయస్కాంతత్వం కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. ప్రతి అయస్కాంతానికీ రెండు ధ్రువాలుంటాయి. అయస్కాంతాన్ని ఎన్ని ముక్కలుగా విభజించినా, ప్రతి ముక్కా రెండు తలల పాములా రెండు వైపులా ఆకర్షణతో ఉంటుంది.

 
     దండాయస్కాంతం

* విజాతీయ ధ్రువాలు పరస్పరం ఆకర్షించుకుంటే, సజాతీయ ధ్రువాలు పరస్పరం వికర్షించుకుంటాయి. ధ్రువానికుండే అయస్కాంత బలాన్ని ధ్రువసత్వం (Pole strenght) అంటారు.
* 'd' దూరంలోని m1, m2 ధ్రువసత్వాలున్న, రెండు అయస్కాంత ధ్రువాల మధ్య పనిచేసే ఆకర్షణ లేదా వికర్షణ బలాన్ని 'కూలుం విలోమవర్గ నియమం'తో తెలుసుకోవచ్చు. 

అయస్కాంత ప్రేరణ..

ఆకర్షణ, దిశాధర్మంతో పాటు అయస్కాంతం, 'ప్రేరణ' (magnetic induction) ధర్మాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. అయస్కాంతానికి సమీపంలో, ఇనుము వంటి పదార్థాన్ని ఉంచితే దానిలో ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలు ప్రేరేపితమవుతాయి. ఉత్తర ధ్రువానికి దగ్గరగా ఉన్న వైపు దక్షిణ ధ్రువం, దూరంగా ఉన్నవైపు ఉత్తర ధ్రువం ప్రేరేపితమవుతాయి. ప్రేరణ ధర్మం ఆధారంగా కృత్రిమ అయస్కాంతాలను తయారు చేయవచ్చు.

* అయస్కాంత ప్రేరణ ధర్మం వల్ల, ఒక అయస్కాంతానికి అనేక గుండు సూదులను, పటంలో చూపిన విధంగా వేలాడదీయవచ్చు.    

అతిపెద్ద అయస్కాంతం..

   భూగోళం ఒక పెద్ద అయస్కాంతం. భూమి బాహ్యకేంద్ర మండలం (Outer Core) లోని, లోహ ద్రవాల్లోని విద్యుదావేశాల చలనం వల్ల భూమికి అయస్కాంతత్వం ఏర్పడుతుందని అంచనా వేశారు. భూ అయస్కాంత ప్రభావం, ఉపరితలం నుంచి అంతరిక్షం వరకు విస్తరించి ఉంది. భూ అయస్కాంత ఆవరణాన్ని 'Magnetosphere' అంటారు. భూ అయస్కాంత ఆవరణం, సూర్యుడి నుంచి వచ్చే విద్యుదావేశిత కణాలతో చర్య జరిపి కాంతి (Auroras) ని వెదజల్లుతుంది. భూ అయస్కాంత క్షేత్రం, విద్యుదావేశిత కణాలను బంధించి (trap), భూ అయస్కాంత ధ్రువాలవైపు పంపుతుంది.
        భూ అయస్కాంత ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలు వరుసగా, భౌగోళిక దక్షిణ, ఉత్తర దిశల్లో ఉన్నాయి. అందువల్లే, స్వేచ్ఛగా వేలాడదీసిన దండాయస్కాంత దక్షిణ, ఉత్తర ధ్రువాలు, భూ ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలతో ఆకర్షితం కావడంతో అది ఉత్తర-దక్షిణ దిశలోనే నిశ్చల స్థితిలోకి వస్తుంది.
        భూ అయస్కాంత ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలను కలిపే ఊహాత్మక రేఖ (అయస్కాంత అక్షం), భౌగోళిక ధ్రువాలను కలిపే రేఖ (భౌగోళిక అక్షం), ఒక దానితో మరొకటి ఏకీభవించవు.
*  భూ అయస్కాంత దక్షిణ ధ్రువం, భౌగోళిక ఉత్తర ధ్రువం నుంచి, సుమారుగా 1500 కి.మీ. దూరంలోని ఉత్తర కెనడాలో ఉంది. అదే విధంగా భూ అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం, భౌగోళిక దక్షిణ ధ్రువం నుంచి, సుమారుగా 2750 కి.మీ. దూరంలోని అంటార్కిటికా ప్రాంతం (Coast of Wilkes Land)లో ఉంది. 
* ఒక ప్రాంతంలోని భూఅయస్కాంత క్షేత్రాన్ని నిర్ణయించే అయస్కాంత మూలరాశులు (Magnetic Elements) మూడు. అవి.. 1. దిక్పాతం (declination), 2. అవపాతం (dip/ inclination), 3. భూ అయస్కాంత క్షేత్ర క్షితిజ సమాంతర అంశం (H).
దిక్పాతం: ఒక ప్రదేశంలోని భౌగోళిక, భూఅయస్కాంత అక్షాల మధ్య కోణం 'దిక్పాతం'. దిక్సూచితో ఉత్తర దిశను కచ్చితంగా కనుక్కునేటప్పుడు ఆ ప్రాంత దిక్పాతాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. 
*   ఒకే దిక్పాతం ఉన్న ప్రదేశాలను కలిపే రేఖలను 'Isogonic lines' అంటారు.
*  శూన్య దిక్పాతం ఉన్న ప్రదేశాలను కలిపే రేఖలను 'Agonic lines' అంటారు.
అవపాతం: ఒక ప్రదేశంలో స్వేచ్ఛగా వేలాడదీసిన దండాయస్కాంతం క్షితిజ సమాంతరం (Horizontol) తో చేసే కోణాన్ని, ఆ ప్రదేశంలోని అవపాతం (dip) అంటారు. దీన్ని అవపాత సూచి (dip circle) అనే పరికరంతో కనుక్కోవచ్చు.
*  అయస్కాంత భూమధ్యరేఖపై అవపాతం 'శూన్యం', ధ్రువాల వద్ద అవపాత విలువ 90º. 
*  ఒకే అవపాతం ఉన్న ప్రదేశాలను కలిపే రేఖలను 'Isoclinic lines' అంటారు. 
*   శూన్య అవపాతం ఉన్న ప్రదేశాలను కలిపే రేఖలను 'Aclinic lines' అంటారు.
క్షితిజ సమాంతర అంశం: ఒక ప్రదేశంలో, క్షితిజ సమాంతర దిశలో ఉన్న 'భూ అయస్కాంత ఫలిత అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత' అంశాన్ని క్షితిజ సమాంతర అంశం అంటారు. 
*  భూ ఆయస్కాంత క్షేత్ర క్షితిజ సమాంతర అంశం విలువ, సమానంగా ఉన్న ప్రదేశాలను కలిపే రేఖలను 'Isodynamic lines' అంటారు.
అయస్కాంత పదార్థాలు:
అయస్కాంతత్వం దృష్ట్యా, పదార్థాలు మూడు రకాలు:
1. డయా అయస్కాంత పదార్థాలు
2. పారా అయస్కాంత పదార్థాలు
3. ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు. 
*   బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలో డయా అయస్కాంత పదార్థాలను ప్రవేశపెడితే, అవి అయస్కాంత క్షేత్రానికి వ్యతిరేకంగా అయస్కాంతీకరణకు గురై, బాహ్య క్షేత్రంతో బలహీనంగా వికర్షితమవుతాయి. వీటిని ఏ విధంగానూ అయస్కాంత పదార్థాలుగా మార్చలేం.
ఉదా: రాగి, బిస్మత్, బంగారం, వెండి, పాదరసం, కార్బన్ (వజ్రం), గాలి, నీరు, ఇత్తడి, తగరం, సీసం మొదలైనవి. 
*   బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంతో బలహీనంగా ఆకర్షితమయ్యే పదార్థాలు పారా అయస్కాంత పదార్థాలు. బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉన్నంత వరకే ఇవి అయస్కాంతాలుగా ప్రవర్తిస్తాయి. వీటిని శాశ్వత అయస్కాంతాలుగా మార్చలేం.
ఉదా:  అల్యూమినియం, ప్లాటినం, క్రోమియం, సోడియం, ఆక్సిజన్ మొదలైనవి. 
*   బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంతో బలంగా ఆకర్షితమయ్యే పదార్థాలు ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు. వీటిని శాశ్వత అయస్కాంతాలుగా మార్చవచ్చు. ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాన్ని వేడిచేస్తే, ఒక ప్రత్యేకఉష్ణోగ్రతవద్ద, అదిపారాఅయస్కాంతంగా మారుతుంది. ఈ పరివర్తన ఉష్ణోగ్రతను 'క్యూరీ ఉష్ణోగ్రత' లేదా 'క్యూరీ బిందువు' అంటారు. ఫెర్రో అయస్కాంతత్వాన్ని 'డొమైన్ సిద్ధాంతం' ఆధారంగా వివరించవచ్చు. 
ఉదా:  ఇనుము, కోబాల్టు, నికెల్ వాటి మిశ్రమ లోహాలు.
విద్యుత్- అయస్కాంతత్వం
        మారుతున్న విద్యుత్ క్షేత్రం అయస్కాంతత్వాన్ని, మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రం విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. విద్యుత్తు, అయస్కాంతత్వాల మధ్య అవినాభావ సంబంధం ఉంది. ఈ రెండింటి మధ్య పోలికలు/ భేదాలు..            
         

విద్యుత్	అయస్కాంతత్వం
1. మూలం చలిస్తున్న ఎలక్ట్రాన్లు	1. మూలం చలిస్తున్న ఎలక్ట్రాన్లు
2. విద్యుదావేశం (q)	2. అయస్కాంత ధ్రువసత్వం (m)
3. ధన, రుణావేశాలు	3. ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలు
4. ధన, రుణావేశాలు విడివిడిగా లభ్యం.	4. ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాలు జతగానే లభ్యం, వేరుపర్చలేం.
5. కూలుం నియమం	5. కూలుం నియమం
6. ఫెర్మిటివిటి ()	6. ప్రవేశ్యశీలత (µ)
7.బలరేఖలు సంవృతాలు కావు	7. అయస్కాంత బలరేఖలు మాత్రం సంవృత వలయాలు
8. విద్యుత్‌పరంగా పదార్థాలు మూడురకాలు వాహకాలు, అర్థవాహకాలు, బంధకాలు.	8. అయస్కాంతత్వం పరంగా పదార్థాలు 3 రకాలు అవి.. ఫెర్రో, పారా, డయా అయస్కాంత పదార్థాలు.

*    అయస్కాంతత్వానికి 'వికర్షణ' సరైన పరీక్ష 
*    లోడ్‌స్టోన్ (మాగ్నటైట్) రసాయన సంకేతం Fe3O4 
*    అల్యూమినియం (Al), నికెల్ (Ni), కోబాల్ట్ (Co) ల మిశ్రమాన్ని 'Alnico' అంటారు. దీన్ని శాశ్వత అయస్కాంతాల తయారీకి ఉపయోగిస్తారు.
*  కడ్డీని అయస్కాంతీకరిస్తే, దాని పొడవు అతి స్వల్పంగా పెరుగుతుంది. అదే కడ్డీని నిరయస్కాంతీకరిస్తే (demagnetization) పొడవు అతి స్వల్పంగా తగ్గుతుంది. Magnetostriction అనే ఈ ప్రక్రియ ఆధారంగా అతిధ్వనులను (Ultrasonics) ఉత్పత్తి చేస్తారు.
*  అయస్కాంత ఉత్తర, దక్షిణ ధ్రువాల మధ్య ఉండే కనిష్ఠ దూరాన్ని 'అయస్కాంత పొడవు' అంటారు. దండాయస్కాంత, అయస్కాంత పొడవు దాని జ్యామితీయ పొడవుకు 5/6 రెట్లు. 
*  అయస్కాంతాన్ని సుత్తితో కొట్టడం, కొంత ఎత్తు నుంచి కిందికి పడేయటం, వేడి చేయటం వంటి చర్యల వల్ల, అది తన అయస్కాంతత్వాన్ని కోల్పోతుంది. 
*  భూ అయస్కాంత, దండాయస్కాంతాల ఫలిత క్షేత్ర తీవ్రత శూన్యం అయ్యే బిందువును 'తటస్థ బిందువు' అంటారు.
*  భూ అయస్కాంత భూమధ్యరేఖ (Magnetic meridian) కేరళలోని తుంబాను తాకుతూ పోతుంది.