हिस्टैरेसिस (hysteresis) हानि किसके कारण होती है?

Question

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B: पदार्थ को चुम्बकित करने के लिए आवश्यक कार्य

Explanation & Concepts:
हिस्टैरेसिस हानि तब होती है जब एक चुंबकीय पदार्थ को चक्रीय चुम्बकन बल (cyclic magnetizing force) के अधीन किया जाता है। चूँकि पदार्थ के भीतर के चुंबकीय डोमेन बाहरी क्षेत्र के साथ संरेखित होने के लिए घूमते समय आंतरिक घर्षण का अनुभव करते हैं, इसलिए ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है।

Working Principle: जैसे-जैसे चुम्बकन बल ($H$) बदलता है, चुंबकीय फ्लक्स घनत्व ($B$) $H$ से पीछे रहता है, जिसके परिणामस्वरूप विशिष्ट B-H लूप बनता है। इस हिस्टैरेसिस लूप द्वारा घेरा गया क्षेत्र चुम्बकन के प्रति चक्र प्रति इकाई आयतन में नष्ट हुई ऊर्जा को दर्शाता है। यह ऊर्जा हानि आणविक चुंबकीय घर्षण को दूर करने के लिए चुम्बकन स्रोत द्वारा किया गया कार्य है।

Key Formulas: $P_h = \eta B_{max}^{n} f V$ — हिस्टैरेसिस हानि के लिए स्टाइनमेट्ज़ अनुभवजन्य सूत्र (वाट में), जहाँ कई पदार्थों के लिए $n \approx 1.6$ होता है।

Key Points: हिस्टैरेसिस हानि प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति ($f$) के सीधे समानुपाती होती है।; यह B-H लूप के क्षेत्रफल के भी सीधे समानुपाती होती है।; इस क्षेत्रफल को कम करने और हानियों को न्यूनतम करने के लिए ट्रांसफार्मर में सिलिकॉन स्टील जैसे पदार्थों का उपयोग किया जाता है।; यह पदार्थ की मोटाई से स्वतंत्र होती है (एडी करंट हानि के विपरीत)।

Advantages: चुंबकीय मेमोरी स्टोरेज जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी (हिस्टैरेसिस प्रभाव स्थिति प्रतिधारण की अनुमति देता है)।; पदार्थ की चुंबकीय कठोरता/कोमलता का मापन प्रदान करता है।

Disadvantages: ट्रांसफार्मर और मोटरों जैसी विद्युत मशीनों में महत्वपूर्ण तापन (heating) का कारण बनता है।; विद्युत चुम्बकीय उपकरणों की कुल दक्षता को कम करता है।

Applications: ट्रांसफार्मर कोर डिज़ाइन; इंडक्टर और घूर्णन मशीन डिज़ाइन; चुंबकीय रिकॉर्डिंग मीडिया

Additional Info: घातांक $n$ (स्टाइनमेट्ज़ स्थिरांक) आमतौर पर चुंबकीय पदार्थ के गुणों के आधार पर 1.5 से 2.5 तक होता है।. विकल्प A गलत है क्योंकि संरचनात्मक गैर-समानता का संबंध पदार्थ निर्माण से है, न कि चुंबकीय डोमेन पुनर्रचना की भौतिक प्रक्रिया से।

Answer: B सही है — हिस्टैरेसिस हानि आंतरिक घर्षण के विरुद्ध चुंबकीय डोमेन को पुनर्व्यवस्थित करने में खर्च की गई ऊर्जा है, जो मूल रूप से पदार्थ को चुम्बकित और विचुम्बकित करने के लिए किया गया कार्य है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि हिस्टैरेसिस हानि पदार्थ के आयतन और आवृत्ति पर निर्भर करती है, जबकि एडी करंट हानि आवृत्ति के वर्ग और लैमिनेशन की मोटाई पर निर्भर करती है।

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Option A: संरचनात्मक गैर-समानता (Structural non-homogeneity)

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Option C: विभव कार्य फलन (Potential work function)

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Option D: इनमें से कोई नहीं

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