సుమారు 2500 సంవత్సరాల క్రితం ‘మ్యాగ్నస్’ అనే గొర్రెల కాపరి రోజూ తన గొర్రెలను మేపడానికి కొండల్లో తిరుగుతుండేవాడు. అతని చేతికర్ర అడుగు భాగాన ఇనుప తొడుగు ఉండేది. ఒక రోజు అతని గొర్రెలు మేస్తూ ఉంటే సమీపంలోని రాళ్లు అతని చేతి కర్రను ఆకర్షించిన విధానాన్ని గమనించాడు.
ఆ రాయి సహజ అయస్కాంతం. అలాంటి రాళ్లను ‘లోడ్స్టోన్స్’ అని అంటారు.
దీనికి ‘మ్యాగ్నటిజం’ అని పేరు పెట్టారు.
మొదట అయస్కాంతత్వాన్ని గురించి తెలిపినవారు గ్రీకులు.
వేదాల్లో అయస్కాంతత్వాన్ని ‘చుంబకం’ అనేవారు.
క్రీ.పూ 2000లో చైనీయులు అయస్కాంత ధర్మాలను తెలుసుకున్నారు.
క్రీ.శ 1100లో చైనీయులు దిక్సూచిని కనుగొని సముద్రయానం చేసి ఉత్తర-దక్షిణ దిక్కులను తెలుసుకొన్నారు.
భూమి పెద్ద అయస్కాంతమని ‘విలియం గిల్బర్ట్’ అనే శాస్త్రవేత్త ‘Det Magnet’ అనే పుస్తకంలో రాశారు.
ఏదైనా పదార్థంలో పరమాణు ఎలక్ట్రాన్లు ఒక క్రమమైన పద్ధతిలో అమరి ఉన్నట్లయితే జరిగే ఆకర్షణశక్తిని ‘అయస్కాంతత్వం’ అంటారు.
ఈ ధర్మం ప్రదర్శించే వాటిని ‘అయస్కాంతపదార్థాలు’ అని అంటారు.
అయస్కాంతత్వ పదార్థాలు-రకాలు
అయస్కాంతత్వం దృష్ట్యా ప్రకృతిలోని పదార్థాలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించారు.
1. అయస్కాంత పదార్థాలు
2. అనయస్కాంత పదార్థాలు
అయస్కాంత పదార్థాలు
ప్రకృతిలో ఏ పదార్థాలైతే అయస్కాంతంతో ఆకర్షించుకుంటాయో వాటిని అయస్కాంత పదార్థాలు అంటారు.
ఉదాహరణ: ఇనుము, ఉక్కు, కోబాల్ట్
అనయస్కాంత పదార్థాలు
ప్రకృతిలో అయస్కాంతంతో ఆకర్షించని పదార్థాలను అనయస్కాంత పదార్థాలు అని అంటారు.
అయస్కాంత పదార్థాలు రెండు రకాలు
సహజ అయస్కాంతాలు
కృత్రిమ అయస్కాంతాలు
సహజ అయస్కాంతాలు
ప్రకృతిలో సహజ సిద్ధంగా లభించే ఆకర్షణ ధర్మం ఉన్న ఖనిజాలు, రాళ్లను ‘సహజ అయస్కాంతాలు’ అంటారు.
ఉదాహరణ: భూమి, మ్యాగ్నటైట్
ఇవి బలహీనంగా ఉంటాయి.
అణువులు క్రమరహితంగా ఉంటాయి.
వీటి శక్తి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.
కృత్రిమ అయస్కాంతాలు
సహజ అయస్కాంతాలతో ఇనుము లేదా ఉక్కు కడ్డీలను సరైన పద్ధతిలో రుద్దడం వల్ల కృత్రిమ అయస్కాంతాలు ఏర్పడుతాయి.
వీటి అయస్కాంతత్వం సహజ అయస్కాంతాల కంటే అధికం. ఇవి బలంగా, క్రమ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
సహజ అయస్కాంతాల కంటే కృత్రిమ అయస్కాంతాలకు శక్తి ఎక్కువ.
అయస్కాంత పదార్థాల ధర్మాలు
ఆకర్షణ ధర్మం
దిశాధర్మం
అయస్కాంత ధృవాల సిద్ధాంతం
ధృవాల జంట నియమం
ఆకర్షణ ధర్మం
అయస్కాంతం కొనల దగ్గర ఆకర్షణ ధర్మం అధికంగా ఉంటుంది.
అయస్కాంతం శక్తి అంతా దాని కొనల దగ్గర కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది.
అయస్కాంత మధ్య బిందువు దగ్గర అయస్కాంతత్వం శూన్యం.
దిశాధర్మం
ఒక అయస్కాంతాన్ని స్వేచ్ఛగా వేలాడదీస్తే అది ఎల్లప్పుడూ భూమి ఉత్తర, దక్షిణ ధృవాలను సూచిస్తుంది. దీనినే ‘దిశాధర్మం’ అని అంటారు.
ప్రతి అయస్కాంతం రెండు ధృవాలను కలిగి ఉంటుంది. ఒకటి ఉత్తర ధృవం, మరొకటి దక్షిణ ధృవం.
N-N, S-Sలను సజాతి ధృవాలు అంటారు.
దిక్సూచి దిశాధర్మం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది.
అయస్కాంత ధృవాల సిద్ధాంతం
సజాతి ధృవాలు
ధృవాల జంట నియమం
అయస్కాంత ధృవాలు జంటగా ఉంటాయి. వాటిని విడదీయలేం. ఇవి ధృవాలుగా విడిగా ఉండలేవు. దీనిని ‘ధృవాల జంట నియమం’ అని అంటారు.
అయస్కాంతాన్ని ఎన్ని ముక్కలుగా విభజించినా ప్రతి ముక్క రెండు ధృవాలున్న ఒక అయస్కాంతంలా ప్రవర్తిస్తుంది.
అయస్కాంత ప్రేరణ
అయస్కాంతత్వం, ఇనుము, నికెల్, ఉక్కు వంటి పదార్థాల్లో అయస్కాంతత్వాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది. దీనిని ‘అయస్కాంత ప్రేరణ’ అంటారు.
అయస్కాంత క్షేత్రం
అయస్కాంతం చుట్టూ దాని ప్రభావం ఉండే ప్రదేశాన్ని ‘అయస్కాంత క్షేత్రం’ అని అంటారు. లేదా అయస్కాంతం ఆవరించిన అంతరనాళంలో ఎంత వరకు దాని ప్రభావం ఉంటుందో దాన్ని అయస్కాంత క్షేత్రం అంటారు.
అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఒక బిందువు దగ్గర ప్రమాణ ధృవంపై ఎంత బలం ఉంటుందో దాన్ని ఆ బిందువు వద్ద ‘అయస్కాంత క్షేత్ర తీవ్రత’ అంటారు. దీనిని ‘B’తో సూచిస్తారు.
దీనిని అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రేరణ అని కూడా అంటారు.
B= mo/4 m/d3
అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రేరణ ప్రమాణం టెస్లా() లేదా Wb/m2, వెబర్/మీ2కులూంబ్ విలోమ వర్గ నియమం
ఏవైనా రెండు అయస్కాంతాల మధ్య ఉన్న ఆకర్షణ లేదా వికర్షణ బలం ఆ రెండు ధృవసత్వాల లబ్ధ్దానికి అనులోమానుపాతంలోను వాటి మధ్యగల దూర వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. దీనిని ‘కులూంబ్ విలోమ వర్గ నియమం’ అంటారు.
F…. m1 m2
f .. 1/d2
f .. m1m2/d2- F= K m1m2/d2 k=mo/4..
F= mo/d.. (m1m2/d2 )
ఇక్కడ mo శూన్యం ప్రవేశ్యశీలత
అయస్కాంత ప్రవేశ్య శీలత
ఒక యానకం ద్వారా అయస్కాంత బలరేఖలను ప్రవేశింపజేసే స్వభావాన్ని లేదా తాను అయస్కాంత క్షేత్ర స్వభావానికి లోనయ్యే స్వభావాన్ని ఆ యానకపు ప్రవేశ్యశీలత అని అంటారు.
శూన్యం ప్రవేశ్య శీలత mo 4*10 హెన్పీ/మీటరు
అయస్కాంత బలరేఖలు
అయస్కాంత క్షేత్రంలో ప్రమాణ ఉత్తరధృవం అనుసరించే పథాన్ని అయస్కాంత బలరేఖ అని అంటారు.
అయస్కాంత బలరేఖలు ఖండించుకోవు.
ఒంటరి ఉత్తర ధృవానికి చెందిన బలరేఖలు వికేంద్రీకరణ చెంది ఉంటాయి.
ఒంటరి దక్షిణ ధృవానికి చెందిన బలరేఖలు కేంద్రీకరణ చెంది ఉంటాయి.
దండయస్కాంతం బలరేఖలు అయస్కాంతం బయట ఉత్తర ధృవం నుంచి దక్షిణ ధృవం వైపు వక్రరేఖలుగా, అయస్కాంతం లోపల దక్షిణ ధృవం నుంచి ఉత్తర ధృవానికి సమాంతర సరళరేఖలుగా ఉంటాయి.
అయస్కాంతం ఉత్తర, దక్షిణ ధృవాల మధ్య ఉండే కనిష్ట దూరాన్ని ‘అయస్కాంత పొడవు’ అని అంటారు. దీనిని 2l తో సూచిస్తారు.
అయస్కాంతంలోని ఉత్తర, దక్షిణ ధృవాల్లోని ఆకర్షణ బలాన్ని ‘ధృవసత్యం’ అంటారు.
ధృవసత్యం ఒక అదిశరాశి. ధృవసత్యం SI ప్రమాణం ఆంపియర్-మీటర్.
అయస్కాంత ధృవసత్యం, అయస్కాంత పొడవుల లబ్దాన్ని ‘అయస్కాంతభ్రామకం’ అంటారు.
M= 2 l*m=2lm
అయస్కాంత భ్రామకం SI ప్రమాణం ఆంపియర్ మీటర్2
దీని ప్రమాణాలు న్యూటన్/ఆంపియర్ మీటర్
C.G.S పద్ధతిలో దీని ప్రమాణాలు ‘ఆయిర్స్టెడ్’.
అయస్కాంత పదార్థాల ముఖ్య ధర్మాలు
అయస్కాంత ప్రవేశ్య శీలత
ససెష్టిబిలిటీ
రిటెంటివిటీ
అయస్కాంద్రీకరణ తీవ్రత
నిరయస్కాంతీకరణం
అయస్కాంత పదార్థాన్ని అనయస్కాంత పదార్థంగా మార్చడం
అయస్కాంతాన్ని రబ్బరు సుత్తితో మోదడం
అయస్కాంతాన్ని వేడిచేయడం
ఏకాంతర విద్యుత్ను పంపడం ద్వారా అయస్కాంతాన్ని నిరయస్కాంతంగా మార్చవచ్చు.
భూమి- అయస్కాంతం
ఒక ప్రదేశం భూమి అయస్కాంతత్వాన్ని బట్టి నిర్ణయించే రాశులను భూ అయస్కాంత మూలరాశులు అని అంటారు.
దిక్పాతం
ఒక ప్రదేశంలో భూగోళ, అయస్కాంత యామోత్తర రేఖల మధ్య కోణాన్ని ‘దిక్పాతం’ అంటారు.
అవపాతం
ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం ఫలిత తీవ్రవ దిశ (1)కు, క్షితజ సమాంతర దిశకు మధ్య ఉండే కోణాన్ని ఆ ప్రదేశంలో ‘అవపాతం’ అని అంటారు.
అయస్కాంతం ఉపయోగాలు
భూ అయస్కాంత మూలరాశులను, దిక్పాతం, అవపాతం, క్షితిజాంశాలను విమానయానం, నౌకాయానంలో ఉపయోగిస్తారు.
శక్తిమంతమైన అయస్కాంతాలను ఎలక్ట్రిక్ క్రేన్లతో బరువులను ఎత్తడానికి ఉపయోగిస్తారు.
టెలిఫోన్, టెలిగ్రాఫ్ రిసీవర్లలో వాడుతారు.
అయస్కాంత ధర్మామీటర్ల తయారీ, సాధారణ రాళ్లనుంచి ఖనిజాలను వేరుచేయడానికి అయస్కాంతాలను ఉపయోగిస్తారు.
మానవ శరీరంలోని కణజాలాల్లోని లోపాలను గుర్తించడానికి, దిక్సూచిగాను ఉపయోగిస్తారు.అయస్కాంతాలను ఉపయోగించి మానసిక పరిపక్వత సాధించే ప్రక్రియకు ‘మ్యాగ్నెట్థెరపీ’ ఉపయోగిస్తారు.
ఇప్పటి వరకు తెలిసిన అయస్కాంత పదార్థాల్లో ‘నియోడైమియం’ బలమైన అయస్కాంతం.
సాధారణంగా ఇనుము, నికెల్, రాగి, కోబాల్ట్, అల్యూమినియం మిశ్రమాలతో శక్తిమంతమైన అయస్కాంతాలను తయారుచేస్తారు.
పూర్వం శత్రువుల నౌకల నుంచి శిలలను తొలగించి నౌకలను ముంచి వేయడానికి ‘లోడ్స్టోన్’ అయస్కాంతాలను ఉపయోగించేవారు.
ఒక ఉక్కుకడ్డీకి చుట్టూ చుట్టిన తీగలను ఉపయోగించి విద్యుత్ అయస్కాంతాలను తయారుచేస్తారు.
జంతువుల కడుపులో పేరుకుపోయిన ఇనుము తీగలు, మేకులు తొలగించడానికి అయస్కాంత పరికరాలను ఉపయోగిస్తారు.
సాధారణ అయస్కాంతాలను ఇనుము లేదా ఉక్కుతో తయారుచేస్తారు.
భూమి అయస్కాంత క్షేత్రం దండయస్కాంతపు మధ్య భాగంలో అయస్కాంత క్షేత్రం వలే ఉంటుంది.
భూ అయస్కాంత తీవ్రత, ప్రిజ్ అయస్కాంత తీవ్రత కన్నా 20 రెట్లు శక్తిమంతమైనది.
భూకేంద్రంలో ఉండే ద్రవాల ప్రవాహాల వల్ల భూమి ఒక పెద్ద అయస్కాంతంలా పనిచేస్తుంది.
వానచినుకు గంటకు 7 నుంచి 18 మైళ్ల వేగంతో ప్రయాణిస్తుంది.
వానచినుకు 0.02 అంగుళాల నుంచి 0.31 అంగుళాల వ్యాసార్థాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
ఈజిప్టు దేశస్తులు ఎండ నుంచి కాపాడుకోవడం కోసం గొడుగును రూపొందించారు. తరువాత కాలంలో వానలో కూడ ఉపయోగించడం మొదలైంది.
సతతహరిత అరణ్యాల్లో ఎగిరే ఉడతలు, పాములు ఉంటాయి.
ప్రతిరోజు వర్షం కురిసే భూమధ్యరేఖా ప్రాంత అరణ్యాల్లో ఎగిరే ఉడుతలు పాములు ఉంటాయి.
ఏక స్పర్శ పద్ధతి
అయస్కాంతీకరించాల్సిన కడ్డీని ఒక దండాయస్కాంతానికి చెందిన ఒక ధృవంతో ఒకే దిశలో పలుమార్లు రుద్దితే కడ్డీ అయస్కాంతంలా మారుతుంది.
ద్వి స్పర్శ పద్ధతి
అయస్కాంతీకరించవలసిన కడ్డీని రెండు దండాయస్కాంతాలతో పరస్పరం వ్యతిరేక దిశలో పలుమార్లు రుద్దితే అయస్కాంతంగా మారుతుంది.
విద్యుత్ పద్ధతి
సురక్షిత రాగి తీగను అయస్కాంతీకరించాల్సిన కడ్డీ చుట్టూ చుట్టి ఏకముఖ విద్యుత్ను పంపితే అది అయస్కాంతంగా మారుతుంది.
ఎన్ స్రవంతి విషయ నిపుణులు ఏకేఆర్ స్టడీ సర్కిల్ వికారాబాద్