चुंबकीय पदार्थ में हिस्टैरिसीस हानि मुख्य रूप से किसके कारण होती है?

Question

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A: उच्च प्रतिधारण (Retentivity)

Explanation & Concepts:
हिस्टैरिसीस हानि वह ऊर्जा है जो ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है जब किसी लौह-चुंबकीय पदार्थ को चुम्बकन और विचुम्बकन के चक्र से गुजारा जाता है। यह ऊर्जा हानि सीधे B-H हिस्टैरिसीस लूप द्वारा घेरे गए क्षेत्रफल के समानुपाती होती है, जो पदार्थ के प्रतिधारण (retentivity) और निग्राहिता (coercivity) सहित चुंबकीय गुणों द्वारा निर्धारित होती है।

Working Principle: जैसे-जैसे चुम्बकीय बल (H) बदलता है, लौह-चुंबकीय पदार्थ के भीतर डोमेन दीवारों को आणविक घर्षण या क्रिस्टल जाली दोषों के कारण प्रतिरोध का अनुभव होता है। इसके कारण फ्लक्स घनत्व (B) चुम्बकीय बल से पीछे रह जाता है, जिससे B-H वक्र के रूप में एक बंद लूप बनता है। चुंबकीय क्षेत्र के प्रत्येक उत्क्रमण के दौरान इस आंतरिक घर्षण को दूर करने के लिए किया गया कार्य ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाता है, जो हिस्टैरिसीस हानि को दर्शाता है।

Key Formulas: $W_h = \eta B_{max}^{1.6} f V$ — स्टीनमेट्ज़ हिस्टैरिसीस हानि सूत्र, जहाँ $\eta$ स्टीनमेट्ज़ गुणांक है, $B_{max}$ अधिकतम फ्लक्स घनत्व है, $f$ आवृत्ति है, और $V$ आयतन है।

Key Points: हिस्टैरिसीस हानि पदार्थ की प्रतिरोधकता से स्वतंत्र होती है।; यह चुंबकीय क्षेत्र के उत्क्रमण की आवृत्ति के सीधे समानुपाती होती है।; B-H लूप का क्षेत्रफल प्रति इकाई आयतन प्रति चक्र नष्ट हुई ऊर्जा को दर्शाता है।; उच्च प्रतिधारण और उच्च निग्राहिता वाले पदार्थों में बड़े हिस्टैरिसीस लूप और उच्च हानियाँ होती हैं।

Advantages: स्थायी चुम्बकों में उपयोग किया जाता है (उच्च प्रतिधारण/निग्राहिता वाले पदार्थ); हिस्टैरिसीस लूप विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए चुंबकीय पदार्थ की उपयुक्तता को दर्शाने में सहायता करते हैं

Disadvantages: विद्युत मशीनों (ट्रांसफार्मर, मोटर) की दक्षता कम करता है; लौह क्रोडों में अवांछित ऊष्मा उत्पन्न करता है

Applications: चुंबकीय भंडारण मीडिया; ट्रांसफार्मर कोर (कम हिस्टैरिसीस हानि वाले मृदु लोहे का चयन)

Additional Info: प्रश्न में 'उच्च प्रतिधारण' का उल्लेख है जो हार्ड चुंबकीय पदार्थों की विशेषता वाले चौड़े हिस्टैरिसीस लूप वाले पदार्थों की पहचान करने का एक सरल तरीका है।. विकल्प C (फ्लक्स घनत्व का पीछे रहना) हिस्टैरिसीस का एक लक्षण/परिभाषा है, लेकिन हानि विशेष रूप से उस प्रक्रिया के दौरान खर्च की गई ऊर्जा के कारण होती है।. विकल्प D (तीव्र उत्क्रमण) प्रति सेकंड कुल शक्ति हानि को बढ़ाता है क्योंकि प्रति चक्र नष्ट होने वाली ऊर्जा को आवृत्ति से गुणा किया जाता है।

Answer: A सही है — उच्च प्रतिधारण अक्सर एक चौड़े B-H लूप को दर्शाता है, जो लौह-चुंबकीय पदार्थों में प्रति चक्र उच्च ऊर्जा अपव्यय से जुड़ा होता है।

Exam Tip: ट्रांसफार्मर कोर डिजाइन के लिए, हमेशा कम निग्राहिता और संकीर्ण B-H लूप वाले पदार्थों की तलाश करें ताकि हिस्टैरिसीस हानियों को कम किया जा सके, जबकि स्थायी चुम्बकों के लिए इसके विपरीत की आवश्यकता होती है।

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Option B: आणविक घर्षण (Molecular friction)

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Option C: फ्लक्स घनत्व का चुम्बकीय बल से पीछे रहना

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Option D: इसके चुम्बकन का तीव्र उत्क्रमण

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