पहेली और बूझो एक ऐसी जगह गए जहाँ बहुत सारा कचरा बड़े-बड़े ढेरों में जमा था। वहाँ कुछ रोमांचक हो रहा था! एक क्रेन कचरे के ढेर की ओर बढ़ रही थी। क्रेन के लंबे हाथ ने एक ब्लॉक को ढेर के ऊपर नीचे किया। फिर वह हिलने लगा। अंदाज़ा लगाओ, क्या हुआ? जैसे ही वह ब्लॉक दूर हटा, लोहे के कई टुकड़े ब्लॉक से चिपके हुए थे (चित्र 10.1)!

चित्र 10.1 कचरे से लोहे के टुकड़े उठाना

उन्होंने अभी-अभी चुंबकों पर एक बहुत ही दिलचस्प किताब पढ़ी थी और तुरंत जान गए कि क्रेन के सिरे पर एक चुंबक लगा होगा जो कचरे के ढेर से लोहा उठा रहा था।

आपने शायद चुंबक देखे होंगे और उनके साथ खेलने का आनंद भी लिया होगा। क्या आपने ऐसे स्टिकर देखे हैं जो अलमारी या रेफ्रिजरेटर के दरवाज़े जैसी लोहे की सतहों से चिपके रहते हैं? कुछ पिन होल्डर में, पिन होल्डर से चिपके हुए प्रतीत होते हैं। कुछ पेंसिल बॉक्स में, बिना किसी लॉकिंग व्यवस्था के भी जब हम उन्हें बंद करते हैं तो ढक्कन कसकर बैठ जाता है। ऐसे स्टिकर, पिन होल्डर और पेंसिल बॉक्स के अंदर चुंबक लगे होते हैं (चित्र 10.2)। यदि आपके पास इनमें से कोई एक वस्तु है, तो इनमें छिपे चुंबकों को ढूंढने का प्रयास करें।

चित्र 10.2 कुछ सामान्य वस्तुएँ जिनके अंदर चुंबक होते हैं

चुंबकों की खोज कैसे हुई

कहा जाता है कि प्राचीन ग्रीस में मैग्नीस नाम का एक चरवाहा रहता था। वह अपनी भेड़ों और बकरियों के झुंड को चराने के लिए पास के पहाड़ों पर ले जाया करता था। वह अपने झुंड को नियंत्रित करने के लिए एक छड़ी अपने साथ ले जाता था। छड़ी के एक सिरे पर लोहे का एक छोटा टुकड़ा लगा होता था। एक दिन वह यह देखकर आश्चर्यचकित रह गया कि उसे पहाड़ी की चट्टान से अपनी छड़ी को मुक्त करने के लिए जोर से खींचना पड़ा (चित्र 10.3)।

चित्र 10.3 पहाड़ी की तरफ एक प्राकृतिक चुंबक!

ऐसा लग रहा था मानो छड़ी चट्टान द्वारा आकर्षित की जा रही हो। चट्टान एक प्राकृतिक चुंबक थी और उसने चरवाहे की छड़ी के लोहे के सिरे को आकर्षित किया। कहा जाता है कि इसी तरह प्राकृतिक चुंबकों की खोज हुई। ऐसी चट्टानों को उस चरवाहे के नाम पर शायद मैग्नेटाइट नाम दिया गया। मैग्नेटाइट में लोहा होता है। कुछ लोगों का मानना है कि मैग्नेटाइट की खोज सबसे पहले मैग्नेशिया नामक स्थान पर हुई थी। लोहे को आकर्षित करने के गुण वाले पदार्थ अब चुंबक के नाम से जाने जाते हैं। कहानी कुछ इस प्रकार है।

किसी भी स्थिति में, लोगों ने अब यह खोज लिया है कि कुछ चट्टानों में लोहे के टुकड़ों को आकर्षित करने का गुण होता है। उन्होंने यह भी पाया कि इन चट्टानों के छोटे टुकड़ों में कुछ विशेष गुण होते हैं। उन्होंने इन प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पदार्थों को चुंबक नाम दिया। बाद में लोहे के टुकड़ों से चुंबक बनाने की प्रक्रिया की खोज हुई। इन्हें कृत्रिम चुंबक कहा जाता है।

चित्र 10.4 विभिन्न आकारों के चुंबक

आजकल कृत्रिम चुंबक विभिन्न आकारों में तैयार किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, छड़ चुंबक, घोड़े की नाल के आकार का चुंबक, बेलनाकार या गोलाकार सिरे वाला चुंबक। चित्र 10.4 ऐसे कुछ चुंबक दिखाता है।

गतिविधि 1

एक प्लास्टिक या कागज का कप लें। इसे चित्र 10.5 में दिखाए अनुसार एक क्लैंप की सहायता से एक स्टैंड पर फिक्स करें। कप के अंदर एक चुंबक रखें और इसे कागज से ढक दें ताकि चुंबक दिखाई न दे। लोहे से बनी एक क्लिप में एक धागा बांधें। धागे का दूसरा सिरा स्टैंड के आधार पर फिक्स करें। (ध्यान रखें, यहाँ चाल यह है कि धागे की लंबाई पर्याप्त रूप से छोटी रखें।) क्लिप को कप के आधार के पास लाएं। क्लिप हवा में बिना किसी सहारे के, पतंग की तरह ऊपर उठ जाती है।

चित्र 10.5 चुंबक का प्रभाव - हवा में लटकता एक पेपर क्लिप!

10.1 चुंबकीय और अचुंबकीय पदार्थ

गतिविधि 2

आइए हम मैग्नीस के कदमों पर चलें। केवल, इस बार, हम चुंबक और लोहे की स्थिति बदल देंगे। हमारे चरवाहे की छड़ी के सिरे पर एक चुंबक होगा। हम हॉकी स्टिक, वॉकिंग स्टिक या क्रिकेट विकेट पर टेप या कुछ गोंद से एक छोटा चुंबक चिपका सकते हैं। आइए अब स्कूल के मैदान में “मैग्नीस वॉक” पर चलें। हमारी “मैग्नीस स्टिक” स्कूल के मैदान से क्या उठाती है? कक्षा में रखी वस्तुओं के बारे में क्या?

अपने आस-पास से दैनिक उपयोग की विभिन्न वस्तुएं एकत्र करें। इन्हें “मैग्नीस स्टिक” से परखें। आप एक चुंबक भी ले सकते हैं, इन वस्तुओं को उससे छू सकते हैं और देख सकते हैं कि कौन सी वस्तुएं चुंबक से चिपकती हैं। अपनी नोटबुक में तालिका 10.1 के अनुसार एक तालिका तैयार करें और अपने प्रेक्षण दर्ज करें।

तालिका 10.1 के अंतिम कॉलम को देखें और उन वस्तुओं को नोट करें जो चुंबक द्वारा आकर्षित होती हैं। अब, उन सामग्रियों की एक सूची बनाएं जिनसे ये वस्तुएं बनी हैं। क्या उन सभी वस्तुओं में कोई सामान्य सामग्री है जो चुंबक द्वारा आकर्षित हुई थीं?

हम समझते हैं कि चुंबक कुछ पदार्थों को आकर्षित करता है जबकि कुछ चुंबक की ओर आकर्षित नहीं होते। जो पदार्थ चुंबक की ओर आकर्षित होते हैं वे चुंबकीय होते हैं - उदाहरण के लिए, लोहा, निकल या कोबाल्ट। जो पदार्थ चुंबक की ओर आकर्षित नहीं होते वे अचुंबकीय होते हैं। तालिका 10.1 से आपको कौन से पदार्थ अचुंबकीय मिले? मिट्टी चुंबकीय है या अचुंबकीय?

बूझो के पास आपके लिए यह प्रश्न है। एक दर्जी अपनी शर्ट पर बटन सिल रहा था। सुई उसके हाथ से फर्श पर गिर गई। क्या आप दर्जी को सुई ढूंढने में मदद कर सकते हैं?

तालिका 10.1 चुंबक द्वारा आकर्षित वस्तुओं का पता लगाना

गतिविधि 3

रेत या मिट्टी में एक चुंबक रगड़ें। चुंबक को बाहर निकालें। क्या चुंबक से रेत या मिट्टी के कुछ कण चिपके हुए हैं? अब, चुंबक को हल्के से हिलाकर रेत या मिट्टी के कण हटा दें। क्या अभी भी कुछ कण चिपके हुए हैं? ये मिट्टी से उठाए गए लोहे के छोटे टुकड़े (लोहे का बुरादा) हो सकते हैं।

ऐसी गतिविधि के माध्यम से, हम यह पता लगा सकते हैं कि किसी दिए गए स्थान की मिट्टी या रेत में लोहे वाले कण हैं या नहीं। इस गतिविधि को अपने घर, स्कूल या छुट्टियों में जाने वाली जगहों के पास आजमाएं। क्या लोहे के बुरादे से चिपका हुआ चुंबक चित्र 10.6 में दिखाए गए किसी एक जैसा दिखता है?
$\quad$ आपको जो कुछ मिले उसकी एक तालिका बनाएं।

चित्र 10.6 चुंबक जिससे (a) बहुत सारा लोहे का बुरादा (b) थोड़ा लोहे का बुरादा और (c) लोहे का बुरादा बिल्कुल नहीं चिपका हुआ है।

तालिका 10.2 रेत में रगड़ा गया चुंबक। कितना लोहे का बुरादा?

यदि आप इस तालिका को भरकर पहेली और बूझो को भेजते हैं, तो वे देश के विभिन्न हिस्सों की मिट्टी में पाए गए लोहे के बुरादे की मात्रा की तुलना कर सकते हैं। वे यह जानकारी आपके साथ साझा कर सकते हैं।

10.2 चुंबक के ध्रुव

हमने प्रेक्षण किया कि लोहे का बुरादा (यदि वह मौजूद है) मिट्टी में रगड़े गए चुंबक से चिपक जाता है। क्या आपने उस तरीके के बारे में कुछ विशेष देखा जिस तरह से वे चुंबक से चिपकते हैं?

गतिविधि 4

कागज की एक शीट पर कुछ लोहे का बुरादा फैलाएं। अब, इस शीट पर एक छड़ चुंबक रखें। आप क्या देखते हैं? क्या लोहे का बुरादा पूरे चुंबक पर चिपकता है? क्या आप देखते हैं कि चुंबक के कुछ हिस्सों की तुलना में अन्य हिस्सों पर अधिक लोहे का बुरादा आकर्षित होता है (चित्र 10.7)? चुंबक से चिपके लोहे के बुरादे को हटा दें और गतिविधि दोहराएं।

चित्र 10.7 छड़ चुंबक से चिपका लोहे का बुरादा

क्या आप उस पैटर्न में कोई बदलाव देखते हैं जिसमें लोहे का बुरादा चुंबक के विभिन्न हिस्सों द्वारा आकर्षित होता है? आप यह गतिविधि लोहे के बुरादे के स्थान पर पिन या लोहे की कीलों का उपयोग करके और विभिन्न आकारों के चुंबकों के साथ भी कर सकते हैं।
$\quad$ एक चित्र बनाएं जो दिखाए कि लोहे का बुरादा चुंबक से किस तरह चिपकता है। क्या आपका चित्र चित्र 10.6 (a) में दिखाए गए चित्र के समान है?
$\quad$ हम पाते हैं कि लोहे का बुरादा छड़ चुंबक के दोनों सिरों के पास वाले क्षेत्र की ओर अधिक आकर्षित होता है।

पहेली के पास आपके लिए यह पहेली है। आपको दो समान दिखने वाली छड़ें दी गई हैं जो लोहे की बनी लगती हैं। उनमें से एक चुंबक है, जबकि दूसरी एक साधारण लोहे की छड़ है। आप कैसे पता लगाएंगे कि कौन सी चुंबक है?

चुंबक के ध्रुव इन सिरों के पास माने जाते हैं। कक्षा में विभिन्न आकारों के कुछ चुंबक लाने का प्रयास करें। लोहे के बुरादे का उपयोग करके इन चुंबकों पर ध्रुवों के स्थान की जाँच करें। क्या आप अब चित्र 10.4 में दिखाए गए प्रकार के चुंबकों में ध्रुवों के स्थान को चिह्नित कर सकते हैं?

10.3 दिशाएँ ज्ञात करना

चुंबक प्राचीन काल से लोगों को ज्ञात थे। चुंबकों के कई गुण भी उन्हें ज्ञात थे। आपने चुंबकों के उपयोग के बारे में कई रोचक कहानियाँ पढ़ी होंगी। ऐसी ही एक कहानी चीन के सम्राट होआंग ती के बारे में है। कहा जाता है कि उनके पास एक रथ था जिसमें एक महिला की मूर्ति थी जो किसी भी दिशा में घूम सकती थी। उसका एक बढ़ा हुआ हाथ था मानो वह रास्ता दिखा रही हो (चित्र 10.8)। मूर्ति में एक दिलचस्प गुण था। वह ऐसी स्थिति में विश्राम करती थी कि उसका बढ़ा हुआ हाथ हमेशा दक्षिण की ओर इशारा करता था। मूर्ति के बढ़े हुए हाथ को देखकर, सम्राट अपने रथ पर नई जगहों पर जाने पर दिशाएँ ज्ञात करने में सक्षम थे।

चित्र 10.8 दिशा ज्ञात करने वाली मूर्ति वाला रथ

आइए हम अपने लिए ऐसा ही एक दिशा सूचक बनाएं।

गतिविधि 5

एक छड़ चुंबक लें। पहचान के लिए इसके एक सिरे पर एक निशान लगाएं। अब, चुंबक के मध्य में एक धागा बांधें ताकि आप इसे एक लकड़ी के स्टैंड से लटका सकें (चित्र 10.9)। सुनिश्चित करें कि चुंबक स्वतंत्र रूप से घूम सके। इसे विश्राम में आने दें। जमीन पर दो बिंदु अंकित करें जो चुंबक के सिरों की स्थिति दर्शाएं जब वह विश्राम में आता है।

चित्र 10.9 स्वतंत्र रूप से लटका हुआ छड़ चुंबक हमेशा एक ही दिशा में विश्राम करता है

दोनों बिंदुओं को मिलाती हुई एक रेखा खींचें। यह रेखा उस दिशा को दर्शाती है जिसमें चुंबक अपनी विश्राम की स्थिति में इशारा कर रहा था। अब, चुंबक को किसी भी दिशा में हल्के से एक सिरे को धकेलकर घुमाएं और इसे विश्राम में आने दें। फिर से, विश्राम की स्थिति में इसके दोनों सिरों की स्थिति अंकित करें। क्या चुंबक अब एक अलग दिशा में इशारा करता है? चुंबक को अन्य दिशाओं में घुमाएं और उस अंतिम दिशा को नोट करें जिसमें वह विश्राम करता है।

क्या आप पाते हैं कि चुंबक हमेशा एक ही दिशा में विश्राम करता है? अब क्या आप सम्राट के रथ में मूर्ति के पीछे का रहस्य अनुमान लगा सकते हैं?

इस गतिविधि को चुंबक के स्थान पर एक लोहे की छड़ और एक प्लास्टिक या लकड़ी के स्केल से दोहराएं। इस गतिविधि के लिए हल्की वस्तुओं का उपयोग न करें और ऐसी जगह पर न करें जहाँ हवा के झोंके हों। क्या अन्य सामग्रियाँ भी हमेशा एक ही दिशा में विश्राम करती हैं?

हम पाते हैं कि एक स्वतंत्र रूप से लटका हुआ छड़ चुंबक हमेशा एक विशेष दिशा में विश्राम करता है, जो उत्तर-दक्षिण दिशा होती है। सुबह उगते सूरज की दिशा का उपयोग उस मोटे पूर्व दिशा का पता लगाने के लिए करें, जहाँ आप यह प्रयोग कर रहे हैं। यदि आप पूर्व की ओर मुख करके खड़े हैं, तो आपके बाईं ओर उत्तर होगा। दिशाएँ ज्ञात करने के लिए सूरज का उपयोग करना बहुत सटीक नहीं हो सकता है, लेकिन, यह आपकी रेखा पर दक्षिण से उत्तर की दिशा का पता लगाने में मदद करेगा। इसका उपयोग करके आप यह पता लगा सकते हैं कि चुंबक का कौन सा सिरा उत्तर की ओर इशारा कर रहा है और कौन सा दक्षिण की ओर।

चुंबक का वह सिरा जो उत्तर की ओर इशारा करता है, उसका उत्तर-साधक सिरा या चुंबक का उत्तरी ध्रुव कहलाता है।

आपके स्कूल का मुख्य द्वार आपकी कक्षा से किस दिशा में स्थित है?

दूसरा सिरा जो दक्षिण की ओर इशारा करता है, उसे दक्षिण-साधक सिरा या चुंबक का दक्षिणी ध्रुव कहा जाता है। सभी चुंबकों के, चाहे उनका आकार कुछ भी हो, दो ध्रुव होते हैं। आमतौर पर, चुंबकों पर उत्तर (N) और दक्षिण (S) ध्रुव अंकित होते हैं।

चुंबक का यह गुण हमारे लिए बहुत उपयोगी है। सदियों से, यात्री दिशाएँ ज्ञात करने के लिए चुंबकों के इस गुण का उपयोग करते आ रहे हैं। कहा जाता है कि पुराने दिनों में, यात्री धागे से प्राकृतिक चुंबक लटकाकर दिशाएँ ज्ञात करते थे, जो वे हमेशा अपने साथ रखते थे।

बाद में, चुंबकों के इस गुण के आधार पर एक उपकरण विकसित किया गया। इसे कम्पास के नाम से जाना जाता है। कम्पास आमतौर पर एक छोटा बॉक्स होता है जिसके ऊपर कांच का ढक्कन होता है। एक चुंबकित सुई बॉक्स के अंदर धुरी पर लगी होती है, जो स्वतंत्र रूप से घूम सकती है (चित्र 10.10)। कम्पास में एक डायल भी होता है जिस पर दिशाएँ अंकित होती हैं।

चित्र 10.10 एक कम्पास

कम्पास को उस स्थान पर रखा जाता है जहाँ हम दिशाएँ जानना चाहते हैं। इसकी सुई विश्राम में आने पर उत्तर-दक्षिण दिशा दर्शाती है। फिर कम्पास को तब तक घुमाया जाता है जब तक कि डायल पर अंकित उत्तर और दक्षिण सुई के दोनों सिरों पर न आ जाएं। चुंबकीय सुई के उत्तरी ध्रुव की पहचान के लिए, इसे आमतौर पर एक अलग रंग से रंगा जाता है।

10.4 अपना खुद का चुंबक बनाएं

चुंबक बनाने की कई विधियाँ हैं। आइए हम सबसे सरल विधि सीखें। लोहे का एक आयताकार टुकड़ा लें। इसे मेज पर रखें। अब एक छड़ चुंबक लें और इसके एक ध्रुव को लोहे की छड़ के एक किनारे के पास रखें। छड़ चुंबक को उठाए बिना, इसे लोहे की छड़ की लंबाई के साथ तब तक चलाएं जब तक आप दूसरे सिरे तक न पहुँच जाएं। अब, चुंबक उठाएं और उसी ध्रुव (वही ध्रुव जिससे आपने शुरुआत की थी) को लोहे की छड़ के उसी बिंदु पर लाएं जहाँ से आपने शुरुआत की थी (चित्र 10.11)। चुंबक को फिर से लोहे की छड़ के साथ उसी दिशा में चलाएं जैसा आपने पहले किया था। इस प्रक्रिया को लगभग 30-40 बार दोहराएं। जाँचने के लिए कि क्या लोहे की छड़ चुंबक बन गई है, इसके पास एक पिन या कुछ लोहे का बुरादा लाएं। यदि नहीं, तो कुछ और समय के लिए इस प्रक्रिया को जारी रखें।

चित्र 10.11 अपना खुद का चुंबक बनाना

याद रखें कि चुंबक का ध्रुव और उसकी गति की दिशा नहीं बदलनी चाहिए। आप लोहे की कील, सुई या ब्लेड का भी उपयोग कर सकते हैं और उन्हें चुंबक में बदल सकते हैं।

अब आप जानते हैं कि चुंबक कैसे बनाया जाता है। क्या आप अपना खुद का कम्पास बनाना चाहेंगे?

गतिविधि 6

एक छड़ चुंबक का उपयोग करके एक लोहे की सुई को चुंबकित करें। अब, चुंबकित सुई को कॉर्क या फोम के एक छोटे टुकड़े में डालें। कॉर्क को एक कटोरी या टब में पानी में तैरने दें। सुनिश्चित करें कि सुई पानी को न छुए (चित्र 10.12)।

चित्र 10.12 कप में एक कम्पास

आपका कम्पास अब काम करने के लिए तैयार है। उस दिशा का नोट बनाएं जिसमें सुई इशारा करती है जब कॉर्क तैर रहा हो। कॉर्क को, उसमें फिक्स सुई के साथ, विभिन्न दिशाओं में घुमाएं। उस दirection को नोट करें जिसमें सुई इशारा करती है जब कॉर्क बिना घूमे फिर से तैरने लगता है। क्या सुई हमेशा एक ही दिशा में इशारा करती है, जब कॉर्क घूमना बंद कर देता है?

10.5 चुंबकों के बीच आकर्षण और प्रतिकर्षण

आइए चुंबकों के साथ एक और दिलचस्प खेल खेलें। दो छोटी खिलौना कारें लें और उन्हें A और B लेबल करें। प्रत्येक कार के ऊपर उसकी लंबाई के साथ एक छड़ चुंबक रखें और उन्हें रबर बैंड से फिक्स करें (चित्र 10.13)।

चित्र 10.13 क्या विपरीत ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करते हैं?

कार A में, चुंबक का दक्षिणी ध्रुव इसके सामने की ओर रखें। कार B में चुंबक को विपरीत दिशा में रखें। अब, दोनों कारों को एक दूसरे के करीब रखें (चित्र 10.13)। आप क्या देखते