زمین کا مقناطیسی میدان سطح پر تقریباً 25-65 مائیکروٹیسلا (0.25-0.65 گاؤس) ہے—جو کمپاس کی سوئیوں کو موڑنے کے لیے کافی ہے

ایک ریفریجریٹر کا مقناطیس اپنی سطح پر تقریباً 0.001 ٹیسلا (10 گاؤس) پیدا کرتا ہے

ایم آر آئی مشینیں 1.5 سے 7 ٹیسلا استعمال کرتی ہیں—زمین کے میدان سے 140,000 گنا تک زیادہ طاقتور!

ایک لیبارٹری میں بنایا گیا اب تک کا سب سے مضبوط مسلسل مقناطیسی میدان: 45.5 ٹیسلا (فلوریڈا اسٹیٹ یونیورسٹی)

نیوٹران ستاروں کے مقناطیسی میدان 100 ملین ٹیسلا تک ہوتے ہیں—کائنات میں سب سے مضبوط

انسانی دماغ تقریباً 1-10 پیکوٹیسلا کے مقناطیسی میدان پیدا کرتا ہے، جنہیں MEG اسکین کے ذریعے ماپا جا سکتا ہے

میگلیو ٹرینیں 600+ کلومیٹر فی گھنٹہ کی رفتار سے ٹرینوں کو اٹھانے اور چلانے کے لیے 1-4 ٹیسلا کے مقناطیسی میدانوں کا استعمال کرتی ہیں

1 ٹیسلا = 10,000 گاؤس بالکل (SI اور CGS نظاموں کے درمیان طے شدہ تعلق)

تعریف: مقناطیسی فلکس کثافت کی SI اکائی۔ 1 T = 1 ویبر/m² = 1 kg/(A·s²)

نام کا ماخذ: نکولا ٹیسلا (1856-1943)، موجد اور الیکٹریکل انجینئر

استعمال: ایم آر آئی مشینیں، تحقیقی مقناطیس، موٹر کی خصوصیات

معمولی قدریں: زمین: 50 µT | فریج کا مقناطیس: 10 mT | ایم آر آئی: 1.5-7 T

تعریف: مقناطیسی فلکس کثافت کی CGS اکائی۔ 1 G = 10⁻⁴ T = 100 µT

نام کا ماخذ: کارل فریڈرک گاؤس (1777-1855)، ریاضی دان اور ماہر طبیعیات

استعمال: پرانے آلات، جیو فزکس، صنعتی گاؤس میٹر

معمولی قدریں: زمین: 0.5 G | اسپیکر کا مقناطیس: 1-2 G | نیوڈیمیم مقناطیس: 1000-3000 G

تعریف: مقناطیسی میدان کی طاقت کی SI اکائی۔ فی یونٹ لمبائی کا کرنٹ جو میدان بناتا ہے۔

استعمال: الیکٹرو میگنیٹ ڈیزائن، کوائل کے حسابات، مقناطیسی مواد کی جانچ

معمولی قدریں: زمین: 40 A/m | سولینائڈ: 1000-10000 A/m | صنعتی مقناطیس: 100 kA/m

تعریف: مقناطیسی میدان کی طاقت کی CGS اکائی۔ 1 Oe = 79.5775 A/m

نام کا ماخذ: ہنس کرسچن اورسٹڈ (1777-1851)، جس نے الیکٹرو میگنیٹزم دریافت کیا

استعمال: مقناطیسی ریکارڈنگ، مستقل مقناطیس کی خصوصیات، ہسٹریسس لوپس

معمولی قدریں: ہارڈ ڈسک کی مزاحمت: 2000-4000 Oe | مستقل مقناطیس: 500-2000 Oe

تعریف: ایک ٹیسلا کا دس لاکھواں حصہ۔ 1 µT = 10⁻⁶ T = 0.01 G

استعمال: جیو فزکس، نیویگیشن، EMF پیمائش، بایو میگنیٹزم

معمولی قدریں: زمین کا میدان: 25-65 µT | دماغ (MEG): 0.00001 µT | پاور لائنز: 1-10 µT

تعریف: 1 نینوٹیسلا کے برابر۔ 1 γ = 1 nT = 10⁻⁹ T۔ جیو فزکس میں استعمال ہوتا ہے۔

استعمال: مقناطیسی سروے، آثار قدیمہ، معدنیات کی تلاش

معمولی قدریں: مقناطیسی بے ضابطگی کا پتہ لگانا: 1-100 γ | روزانہ کی تبدیلی: ±30 γ

الیکٹرو میگنیٹزم

ایک لیکچر کے دوران، اورسٹڈ نے دیکھا کہ ایک کرنٹ لے جانے والے تار کے قریب ایک کمپاس کی سوئی ہٹ رہی تھی۔ یہ بجلی اور مقناطیسیت کو جوڑنے والا پہلا مشاہدہ تھا۔ اس نے اپنی دریافتیں لاطینی زبان میں شائع کیں، اور چند ہفتوں کے اندر، پورے یورپ کے سائنسدان اس تجربے کو دہرا رہے تھے۔

ثابت کیا کہ برقی رو مقناطیسی میدان پیدا کرتے ہیں، جس سے الیکٹرو میگنیٹزم کے شعبے کی بنیاد رکھی گئی

الیکٹرو میگنیٹک انڈکشن

فیراڈے نے دریافت کیا کہ بدلتے ہوئے مقناطیسی میدان برقی رو پیدا کرتے ہیں۔ ایک تار کے کوائل کے ذریعے ایک مقناطیس کو حرکت دینے سے بجلی پیدا ہوئی—جو آج کے ہر برقی جنریٹر اور ٹرانسفارمر کے پیچھے کا اصول ہے۔

بجلی کی پیداوار، ٹرانسفارمرز، اور جدید برقی گرڈ کو ممکن بنایا

متحدہ الیکٹرو میگنیٹک نظریہ

میکسویل کی مساواتوں نے بجلی، مقناطیسیت، اور روشنی کو ایک ہی نظریے میں متحد کیا۔ اس نے B-فیلڈ اور H-فیلڈ کے تصورات کو الگ الگ مقداروں کے طور پر متعارف کرایا، یہ ظاہر کرتے ہوئے کہ روشنی ایک الیکٹرو میگنیٹک لہر ہے۔

الیکٹرو میگنیٹک لہروں کی پیش گوئی کی، جس سے ریڈیو، ریڈار، اور وائرلیس مواصلات کا آغاز ہوا

لورینٹز قوت کا قانون

مقناطیسی اور برقی میدانوں میں حرکت کرتے ہوئے ایک چارجڈ ذرے پر لگنے والی قوت کو بیان کیا: F = q(E + v × B)۔ یہ فارمولا موٹرز، ذرہ ایکسلریٹرز، اور کیتھوڈ رے ٹیوبز کے کام کرنے کے طریقے کو سمجھنے کے لیے بنیادی ہے۔

میدانوں میں ذرہ کی حرکت، ماس سپیکٹرو میٹری، اور پلازما فزکس کو سمجھنے کی بنیاد

سپر کنڈکٹیویٹی

پارے کو 4.2 K تک ٹھنڈا کرکے، اونس نے دریافت کیا کہ اس کی برقی مزاحمت مکمل طور پر ختم ہو گئی ہے۔ سپر کنڈکٹرز مقناطیسی میدانوں کو باہر نکال دیتے ہیں (میسنر اثر)، جس سے صفر توانائی کے نقصان کے ساتھ انتہائی طاقتور مقناطیس بنانا ممکن ہو جاتا ہے۔

ایم آر آئی مشینیں، میگلیو ٹرینیں، اور 10+ ٹیسلا کے میدان پیدا کرنے والے ذرہ ایکسلریٹر مقناطیسوں کا باعث بنا

پہلا لیزر

اگرچہ براہ راست مقناطیسیت کے بارے میں نہیں، لیزرز نے فیراڈے روٹیشن اور زیمن اثر جیسے میگنیٹو-آپٹیکل اثرات کے ذریعے درست مقناطیسی میدان کی پیمائش کو ممکن بنایا۔

مقناطیسی میدان کی سینسنگ، آپٹیکل آئسولیٹرز، اور مقناطیسی ڈیٹا اسٹوریج میں انقلاب برپا کیا

ایم آر آئی میڈیکل امیجنگ

ڈیمیڈین نے دریافت کیا کہ کینسر والے ٹشو میں صحت مند ٹشو کے مقابلے میں مختلف مقناطیسی ریلیکسیشن کے اوقات ہوتے ہیں۔ اس سے ایم آر آئی (میگنیٹک ریزوننس امیجنگ) کا آغاز ہوا، جو بغیر تابکاری کے جسم کے تفصیلی اسکین بنانے کے لیے 1.5-7 ٹیسلا کے میدانوں کا استعمال کرتا ہے۔

میڈیکل تشخیص کو تبدیل کیا، جس سے نرم ٹشوز، دماغ، اور اعضاء کی غیر حملہ آور امیجنگ ممکن ہوئی

فیصلہ: غلط

دونوں ایک ہی چیز (B-فیلڈ/فلکس کثافت) کو ماپتے ہیں، صرف مختلف اکائیوں کے نظام میں۔ ٹیسلا SI ہے، گاؤس CGS ہے۔ 1 T = 10,000 G بالکل۔ وہ میٹر اور فٹ کی طرح ہی ایک دوسرے کے بدلے استعمال ہو سکتے ہیں۔

فیصلہ: مشروط

صرف خلاء/ہوا میں ہی سچ ہے! مقناطیسی مواد میں، تبدیلی مقناطیسی نفوذ پذیری μᵣ پر منحصر ہے۔ لوہے (μᵣ~2000) میں، 1000 A/m 2.5 ٹیسلا پیدا کرتا ہے، 0.00126 ٹیسلا نہیں۔ B ↔ H کو تبدیل کرتے وقت ہمیشہ اپنی مفروضہ بیان کریں۔

فیصلہ: زیادہ تر غلط

7 ٹیسلا (ایم آر آئی مشینیں) تک کے جامد مقناطیسی میدان محفوظ سمجھے جاتے ہیں۔ آپ کا جسم جامد مقناطیسی میدانوں کے لیے شفاف ہے۔ انتہائی تیزی سے بدلتے ہوئے میدانوں (انڈکٹیڈ کرنٹ) یا 10 T سے اوپر کے میدانوں کے لیے تشویش موجود ہے۔ زمین کا 50 µT کا میدان مکمل طور پر بے ضرر ہے۔

فیصلہ: مبہم

الجھن والا! طبیعیات میں، 'مقناطیسی میدان کی طاقت' خاص طور پر H-فیلڈ (A/m) کا مطلب ہے۔ لیکن عام بول چال میں، لوگ 'مضبوط مقناطیسی میدان' کہتے ہیں جس کا مطلب ہوتا ہے اعلی B-فیلڈ (ٹیسلا)۔ ہمیشہ واضح کریں: B-فیلڈ یا H-فیلڈ؟

فیصلہ: غلط (لیکن قریب)

خلاء میں: 1 Oe ≈ 1 G عددی طور پر، لیکن وہ مختلف مقداریں ماپتے ہیں! اورسٹڈ H-فیلڈ (مقناطیسی قوت) کو ماپتا ہے، گاؤس B-فیلڈ (فلکس کثافت) کو ماپتا ہے۔ یہ قوت کو توانائی کے ساتھ الجھانے جیسا ہے—ان کے ہوا میں اتفاق سے ایک جیسے نمبر ہو سکتے ہیں، لیکن وہ جسمانی طور پر مختلف ہیں۔

فیصلہ: انحصار کرتا ہے

عام الیکٹرو میگنیٹس: 0.1-2 T۔ نیوڈیمیم مقناطیس: 1-1.4 T سطحی میدان۔ لیکن سپر کنڈکٹنگ الیکٹرو میگنیٹس 20+ ٹیسلا تک پہنچ سکتے ہیں، جو کسی بھی مستقل مقناطیس سے کہیں زیادہ ہے۔ الیکٹرو میگنیٹس انتہائی میدانوں کے لیے جیتتے ہیں؛ مستقل مقناطیس کمپیکٹ پن اور بجلی کی کھپت نہ ہونے کی وجہ سے جیتتے ہیں۔

فیصلہ: غلط

مقناطیسی میدان زیادہ تر مواد سے آسانی سے گزر جاتے ہیں! صرف سپر کنڈکٹرز ہی B-فیلڈز کو مکمل طور پر باہر نکالتے ہیں (میسنر اثر)، اور اعلی مقناطیسی نفوذ پذیری والے مواد (میو-میٹل) فیلڈ لائنوں کو دوبارہ سمت دے سکتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ مقناطیسی شیلڈنگ مشکل ہے—آپ برقی میدانوں کی طرح میدانوں کو صرف 'بلاک' نہیں کر سکتے۔

حدود: 1 µT سے 10 T

درستگی: ±1-5%

پیمائش کرتا ہے: B-فیلڈ (ٹیسلا/گاؤس)

سب سے عام۔ ایک سیمی کنڈکٹر چپ جو B-فیلڈ کے متناسب وولٹیج آؤٹ پٹ کرتی ہے۔ اسمارٹ فونز (کمپاس)، گاؤس میٹرز، اور پوزیشن سینسرز میں استعمال ہوتا ہے۔

فائدے: سستا، کمپیکٹ، جامد میدانوں کو ماپتا ہے

نقصانات: درجہ حرارت کے لیے حساس، محدود درستگی

حدود: 0.1 nT سے 1 mT

درستگی: ±0.1 nT

پیمائش کرتا ہے: B-فیلڈ (ٹیسلا)

چھوٹے میدان کی تبدیلیوں کا پتہ لگانے کے لیے ایک مقناطیسی کور کی سیچوریشن کا استعمال کرتا ہے۔ جیو فزکس، نیویگیشن، اور خلائی مشنوں میں استعمال ہوتا ہے۔

فائدے: انتہائی حساس، کمزور میدانوں کے لیے بہترین

نقصانات: اعلی میدانوں کو نہیں ماپ سکتا، زیادہ مہنگا

حدود: 1 fT سے 1 mT

درستگی: ±0.001 nT

پیمائش کرتا ہے: B-فیلڈ (ٹیسلا)

سب سے حساس میگنیٹومیٹر۔ مائع ہیلیم کولنگ کی ضرورت ہے۔ MEG دماغی اسکین اور بنیادی طبیعیات کی تحقیق میں استعمال ہوتا ہے۔

فائدے: بے مثال حساسیت (فیمٹو ٹیسلا!)

نقصانات: کرائیوجینک کولنگ کی ضرورت ہے، بہت مہنگا

حدود: 10 µT سے 10 T

درستگی: ±2-10%

پیمائش کرتا ہے: B-فیلڈ میں تبدیلی (dB/dt)

تار کا ایک کوائل جو فلکس تبدیل ہونے پر وولٹیج پیدا کرتا ہے۔ جامد میدانوں کو نہیں ماپ سکتا—صرف AC یا حرکت کرتے ہوئے میدان۔

فائدے: سادہ، مضبوط، اعلی میدان کے قابل

نقصانات: صرف بدلتے ہوئے میدانوں کو ماپتا ہے، DC نہیں

حدود: 1 A سے 1 MA

درستگی: ±1%

پیمائش کرتا ہے: کرنٹ (H-فیلڈ سے متعلق)

اس کے ذریعے بنائے گئے مقناطیسی میدان کا پتہ لگا کر AC کرنٹ کو ماپتا ہے۔ بغیر رابطے کے ایک کنڈکٹر کے گرد لپیٹتا ہے۔

فائدے: غیر حملہ آور، وسیع متحرک رینج

نقصانات: صرف AC، میدان کو براہ راست نہیں ماپتا

ٹیسلا (T) SI اکائی ہے، گاؤس (G) CGS اکائی ہے۔ 1 ٹیسلا = 10,000 گاؤس بالکل۔ ٹیسلا کو سائنسی اور طبی اطلاقات کے لیے ترجیح دی جاتی ہے، جبکہ گاؤس اب بھی پرانی لٹریچر اور کچھ صنعتی سیاق و سباق میں عام ہے۔

صرف خلاء/ہوا میں! خلاء میں: B (ٹیسلا) = μ₀ × H (A/m) جہاں μ₀ = 4π×10⁻⁷ ≈ 1.257×10⁻⁶ T·m/A ہے۔ لوہے جیسے مقناطیسی مواد میں، آپ کو مواد کی نسبتی مقناطیسی نفوذ پذیری (μᵣ) کی ضرورت ہے، جو 1 سے 100,000+ تک ہو سکتی ہے۔ ہمارا کنورٹر خلاء فرض کرتا ہے۔

B-فیلڈ (فلکس کثافت) مواد کے اثرات سمیت، محسوس کی جانے والی اصل مقناطیسی قوت کو ماپتا ہے۔ H-فیلڈ (میدان کی طاقت) مواد سے آزاد، میدان پیدا کرنے والی مقناطیسی قوت کو ماپتا ہے۔ خلاء میں B = μ₀H، لیکن مواد میں B = μ₀μᵣH جہاں μᵣ بہت زیادہ مختلف ہوتا ہے۔

زمین کا میدان سطح پر 25-65 مائیکروٹیسلا (0.25-0.65 گاؤس) تک ہوتا ہے۔ یہ خط استوا پر سب سے کمزور (~25 µT) اور مقناطیسی قطبوں پر سب سے مضبوط (~65 µT) ہوتا ہے۔ یہ کمپاس کی سوئیوں کو سمت دینے کے لیے کافی مضبوط ہے لیکن ایم آر آئی مشینوں سے 20,000-280,000 گنا کمزور ہے۔

جی ہاں! 1 ٹیسلا زمین کے میدان سے تقریباً 20,000 گنا زیادہ مضبوط ہے۔ ریفریجریٹر کے مقناطیس ~0.001 T (10 G) ہوتے ہیں۔ ایم آر آئی مشینیں 1.5-7 T استعمال کرتی ہیں۔ سب سے مضبوط لیبارٹری مقناطیس ~45 T تک پہنچتے ہیں۔ صرف نیوٹران ستارے ہی لاکھوں ٹیسلا سے تجاوز کرتے ہیں۔

1 اورسٹڈ (Oe) = 1000/(4π) A/m ≈ 79.577 A/m۔ اورسٹڈ H-فیلڈ کے لیے CGS اکائی ہے، جبکہ A/m SI اکائی ہے۔ تبدیلی کا عنصر ایمپیئر اور CGS الیکٹرو میگنیٹک اکائیوں کی تعریف سے آتا ہے۔

بین الاقوامی معیار (IEC، FDA) میڈیکل امیجنگ کے لیے ٹیسلا کی ضرورت رکھتے ہیں۔ یہ الجھن (1.5 T بمقابلہ 15,000 G) سے بچاتا ہے اور SI اکائیوں کے مطابق ہے۔ ایم آر آئی کی حفاظتی زونز ٹیسلا میں بیان کی گئی ہیں (0.5 mT، 3 mT رہنما خطوط)۔

1 T سے زیادہ کے جامد میدان پیس میکرز میں مداخلت کر سکتے ہیں اور فیرو میگنیٹک اشیاء کو کھینچ سکتے ہیں (پروجیکٹائل خطرہ)۔ وقت کے ساتھ بدلتے ہوئے میدان کرنٹ (اعصابی تحریک) پیدا کر سکتے ہیں۔ ایم آر آئی کے حفاظتی پروٹوکولز نمائش کو سختی سے کنٹرول کرتے ہیں۔ زمین کا میدان اور عام مقناطیس (<0.01 T) محفوظ سمجھے جاتے ہیں۔