हिस्टैरेसिस (hysteresis) हानि को कम करने के लिए, चुंबकीय पदार्थ में क्या होना चाहिए?

Question

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C: कम हिस्टैरेसिस गुणांक

Explanation & Concepts:
चुंबकीय पदार्थों में हिस्टैरेसिस हानि सीधे B-H हिस्टैरेसिस लूप के क्षेत्रफल के समानुपाती होती है। कम हिस्टैरेसिस गुणांक (स्टाइनमेट्ज़ गुणांक) वाला पदार्थ एक संकीर्ण लूप सुनिश्चित करता है, जिससे चुंबकन और विचुंबकन के प्रत्येक चक्र के दौरान ऊष्मा के रूप में नष्ट होने वाली ऊर्जा कम हो जाती है।

Working Principle: स्टाइनमेट्ज़ हिस्टैरेसिस हानि सूत्र के अनुसार, प्रति चक्र प्रति इकाई आयतन में नष्ट होने वाली ऊर्जा $W_h = \eta B_{max}^x$ द्वारा दी जाती है। यहाँ, $\eta$ हिस्टैरेसिस गुणांक को दर्शाता है। नरम लोहे या सिलिकॉन स्टील जैसे छोटे $\eta$ वाले पदार्थों का चयन करके, हम बाहरी क्षेत्र के विरुद्ध घूमते चुंबकीय डोमेन के आणविक घर्षण के कारण होने वाली ऊर्जा हानि को कम करते हैं।

Key Formulas: $P_h = \eta f B_{max}^x V$; B-H लूप का क्षेत्रफल $\propto$ हिस्टैरेसिस हानि

Key Points: हिस्टैरेसिस हानि चुंबकीय डोमेन को व्यवस्थित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा के कारण होती है।; नरम चुंबकीय पदार्थ कम निग्राहिता (coercivity) और संकीर्ण B-H लूप प्रदर्शित करते हैं।; सिलिकॉन स्टील का उपयोग आमतौर पर ट्रांसफार्मर में हिस्टैरेसिस हानि को कम रखने के लिए किया जाता है।; घातांक '$x$' आमतौर पर पदार्थ के आधार पर 1.6 से 2.0 के बीच होता है।

Advantages: विद्युत मशीनों की दक्षता में वृद्धि; चुंबकीय कोर का कम गर्म होना

Disadvantages: कम $\eta$ वाले उच्च शुद्धता वाले पदार्थ अक्सर अधिक महंगे होते हैं; अत्यधिक चुंबकीय नरमता अधिकतम फ्लक्स घनत्व को सीमित कर सकती है

Applications: ट्रांसफार्मर कोर; इंडक्टर कोर; विद्युत मोटर लेमिनेशन

Additional Info: विकल्प B गलत है क्योंकि बड़े B-H लूप क्षेत्र का मतलब उच्च हिस्टैरेसिस हानि है (यह स्थायी चुंबकों के लिए उपयुक्त है, ट्रांसफार्मर के लिए नहीं)।. विकल्प D (उच्च प्रतिरोधकता) का उपयोग एड़ी करंट (Eddy Current) हानि को कम करने के लिए किया जाता है, न कि हिस्टैरेसिस हानि को।

Answer: C सही है — कम हिस्टैरेसिस गुणांक (स्टाइनमेट्ज़ गुणांक) एक संकीर्ण B-H लूप में परिणामित होता है, जो प्रति चक्र ऊष्मा के रूप में नष्ट होने वाली ऊर्जा को सीधे कम कर देता है।

Exam Tip: हमेशा हिस्टैरेसिस हानि (पदार्थ के चयन द्वारा कम की गई) और एड़ी करंट हानि (कोर को लेमिनेट करके और प्रतिरोधकता बढ़ाकर कम की गई) के बीच अंतर करें।

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Option A: उच्च प्रतिधारण क्षमता (High retentivity)

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Option B: बड़ा B-H लूप क्षेत्र

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Option D: उच्च प्रतिरोधकता

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