विद्युत् र चुम्बकत्व

पुरानो रेडियो वा टेलिभिजन खोलेर हेर्दा लाउडस्पिकरको पछाडि टाँसिएको गह्रौँ, गोलो र कालो रिङ भेटिन्छ। त्यसको नजिक केही पेच खसाल्दा ती उफ्रेर त्यसमा टाँसिन्छन्। काठ वा प्लास्टिकका टुक्रा खसाल्दा भने केही हुँदैन। त्यो रिङ चुम्बक हो।

फलाम तथा अरू केही धातुलाई आकर्षण गर्ने पदार्थलाई चुम्बक भनिन्छ। चुम्बकले आकर्षण गर्ने वस्तुलाई चुम्बकीय वस्तु भनिन्छ। फलाम, कोबाल्ट र निकेल तथा तिनबाट बनेका स्टिलजस्ता मिश्रित धातु चुम्बकीय वस्तु हुन्। काठ, प्लास्टिक, कागज, सिसा, रबर, तामा, आल्मिनियम, सुन र चाँदी भने अचुम्बकीय हुन्। चुम्बकले यिनलाई पटक्कै तान्दैन।

चुम्बकको वरिपरि जहाँसम्म यसको आकर्षण अनुभव गर्न सकिन्छ, त्यो क्षेत्रलाई चुम्बकको चुम्बकीय क्षेत्र भनिन्छ। चुम्बकीय वस्तु यही क्षेत्रभित्र भएमा मात्र चुम्बकले त्यसलाई आकर्षण गर्छ। यही कारणले पिन उफ्रेर टाँसिनका लागि चुम्बकलाई नजिक ल्याउनुपर्छ।

हरेक चुम्बकमा तान्ने शक्ति सबैभन्दा बढी हुने दुईओटा छेउ हुन्छन्। यी छेउलाई चुम्बकका ध्रुव भनिन्छ: उत्तरी ध्रुव (N ध्रुव) र दक्षिणी ध्रुव (S ध्रुव)। दुईओटा चुम्बक नजिक ल्याउँदा:

• असमान ध्रुवबिच आकर्षण हुन्छ: N ले S लाई र S ले N लाई तान्छ;
• समान ध्रुवबिच विकर्षण हुन्छ: N ले N लाई र S ले S लाई धकेल्छ।

चुम्बकीय वस्तुलाई आकर्षण गर्नु, स्वतन्त्रपूर्वक झुन्ड्याउँदा (घुम्न सक्ने गरी झुन्ड्याउँदा) उत्तर–दक्षिण फर्केर बस्नु तथा असमान ध्रुवलाई आकर्षण र समान ध्रुवलाई विकर्षण गर्नु चुम्बकका चुम्बकीय गुण हुन्।

प्राकृतिक चुम्बक

कुनै कुनै चट्टान जमिनबाट निकाल्दा नै चुम्बक हुन्छन्। प्राकृतिक रूपमै चुम्बकीय गुण भएका यस्ता वस्तुलाई प्राकृतिक चुम्बक भनिन्छ। यसको सबैभन्दा चिनिएको उदाहरण लोडस्टोन हो (loadstone पनि लेखिन्छ)। लोडस्टोन फलाम धेरै भएको म्याग्नेटाइट नामक खनिजको डल्लो हो। अरू चुम्बकमा जस्तै लोडस्टोनमा पनि उत्तरी र दक्षिणी ध्रुव हुन्छन्। यो पृथ्वीको क्रस्टमा प्रायः सतहनजिकै पाइन्छ। यसको चुम्बकीय शक्तिलाई आफूले चाहेजस्तो बढाउन वा घटाउन सकिँदैन।

कृत्रिम चुम्बक

मानिसले आफूलाई चाहिने आकार र शक्तिमा बनाएका चुम्बकलाई कृत्रिम चुम्बक भनिन्छ। छड चुम्बक, U आकारको चुम्बक (horseshoe magnet), लाउडस्पिकरको रिङ चुम्बक, फ्रिजको ढोकामा टाँसिने चेप्टो चुम्बक तथा इयरफोनभित्रका साना चुम्बक सबै कृत्रिम चुम्बक हुन्। बनाउँदा नै यिनको शक्ति रोज्न सकिन्छ।

कृत्रिम चुम्बक दुई किसिमका हुन्छन्:

• स्थायी चुम्बक एकपटक बनाएपछि लामो समयसम्म चुम्बकीय गुण कायम राख्छन्। कडा स्टिल वा विशेष मिश्रित धातुबाट बनेका छड चुम्बक र U आकारका चुम्बक यसका उदाहरण हुन्।
• अस्थायी चुम्बक चुम्बक बनाउने कुराको असर रहुन्जेल मात्र चुम्बकीय रहन्छन्। यसको सबैभन्दा उपयोगी उदाहरण विद्युत् चुम्बक हो।

चुम्बकीय वस्तुमा (प्रायः नरम फलाममा) बेरिएको तारको क्वाइलबाट विद्युत् प्रवाह गरेर बनाइएको चुम्बकलाई विद्युत् चुम्बक भनिन्छ। करेन्ट अन गर्दा यो चुम्बक बन्छ भने अफ गर्दा यसको चुम्बकत्व हराउँछ।

चुम्बकका उपयोगिता

हाम्रो वरिपरिका धेरै वस्तुभित्र चुम्बक लुकेका हुन्छन्:

• क.बिजुलीका पङ्खा, मिक्सर, लुगा धुने मेसिन, रेफ्रिजरेटर, जेनेरेटर र हरेक विद्युतीय मोटर; रेडियो, टेलिभिजन र विद्युत् घन्टी;
• ख.कम्प्युटर, हार्ड डिस्क, सेन्सर, मोबाइल फोनका स्पिकर, हेडफोन, इयरफोन र पुराना टेप रेकर्डर;
• ग.अत्यन्त बलियो चुम्बकको सहायताले शरीरभित्रको फोटो खिच्ने अस्पतालका MRI (म्याग्नेटिक रेजोनेन्स इमेजिङ) यन्त्र;
• घ.कारखाना र बन्दरगाहमा फलामका पाता, रड र कबाडी उचाल्ने तथा स्विच अफ गर्दा तिनलाई खसाल्ने ठुला ठुला विद्युत् चुम्बक;
• ङ.दिशा पत्ता लगाउन प्रयोग गरिने चुम्बकीय कम्पास;
• च.करेन्ट बगुन्जेल बन्द रहने, ढोका र गेटका विद्युत् चुम्बकीय ताल्चा;
• छ.छिटो छिटो बदलिने चुम्बकीय क्षेत्रको सहायताले फलामको भाँडोलाई सिधै तताउने इन्डक्सन चुलो।

फलामको किला र स्टिलको छड चुम्बक दुवै मुख्य रूपमा फलामबाटै बनेका छन्। तैपनि छड चुम्बक हो, किला होइन। यसो किन हुन्छ? सुम्निमाको फुटेको चुम्बकको हरेक टुक्रा पनि किन पूरा चुम्बक बन्यो?

उन्नाइसौँ शताब्दीमा जर्मन वैज्ञानिक विल्हेल्म वेबरले (Wilhelm Weber) यसको एउटा उत्तर प्रस्ताव गरेका थिए। पछि स्कटिस वैज्ञानिक जेम्स अल्फ्रेड इविङले (James Alfred Ewing) यसलाई परिमार्जन गरेर अगाडि सारेका थिए। यसलाई चुम्बकत्वको आणविक सिद्धान्त भनिन्छ। यस सिद्धान्तका मुख्य बुँदा यस प्रकार छन्:

• क.हरेक चुम्बक तथा चुम्बकीय वस्तु साना साना अणु चुम्बक (आधारभूत चुम्बक) मिलेर बनेका हुन्छन्। हरेक अणु चुम्बक आफैँमा उत्तरी र दक्षिणी ध्रुव भएको सानो पूर्ण चुम्बक हो।
• ख.सादा किलाजस्तो चुम्बक नबनेको चुम्बकीय वस्तुमा अणु चुम्बकहरू एउटाको टाउको अर्कोको पुच्छरमा जोडिएर साना घेरा बनाएर बसेका हुन्छन्। यस्ता घेरालाई बन्द शृङ्खला भनिन्छ। हरेक घेरामा ध्रुवहरूको असर आपसमा काटिने भएकाले पूरै वस्तुमा चुम्बकत्व देखिँदैन।
• ग.अणु चुम्बकहरू सबै एउटै दिशातिर फर्केर लहरमा मिलेर बस्दा खुला शृङ्खला बन्छन्। अब तिनका ध्रुवको असर काटिनुको सट्टा जोडिन्छ र वस्तु चुम्बक बन्छ। यसको एउटा छेउ उत्तरी ध्रुव र अर्को छेउ दक्षिणी ध्रुव हुन्छ।
• घ.सबै अणु चुम्बक मिलेर बसेपछि वस्तुको चुम्बकत्व अधिकतम हुन्छ। यस अवस्थालाई म्याग्नेटिक स्याचुरेसन भनिन्छ। यसपछि जति रगडे पनि चुम्बक झन् बलियो हुँदैन।

अब सुम्निमाको प्रश्नको उत्तर सजिलै पाइन्छ। चुम्बक भाँच्दा भित्रका अणु चुम्बक मिलेर बसेको क्रम बदलिँदैन। हरेक टुक्रामा एउटै दिशातिर फर्केका साना चुम्बकका लहर हुने भएकाले हरेक टुक्राको एउटा छेउमा उत्तरी ध्रुव र अर्को छेउमा दक्षिणी ध्रुव हुन्छ। चुम्बकलाई जति साना टुक्रा पारे पनि उत्तरी ध्रुव मात्र एक्लै कहिल्यै पाइँदैन।

यस सिद्धान्तबाट ध्रुव किन छेउमा हुन्छन् भन्ने कुरा पनि बुझ्न सकिन्छ। चुम्बकको बिचमा हरेक अणु चुम्बकको N ध्रुव अर्कोको S ध्रुवसँग टाँसिएको हुन्छ र तिनको असर आपसमा काटिन्छ। छेउमा मात्र ध्रुवहरू खाली रहन्छन्।

चुम्बकले आफ्नो चुम्बकत्व गुमाउन पनि सक्छ। एउटै दिशामा मिलेर बसेका अणु चुम्बक फेरि जथाभाबी दिशामा छरिँदा वा बन्द शृङ्खलामा फर्कंदा चुम्बकत्व हराउँछ। यसरी चुम्बकीय गुण नष्ट हुनुलाई चुम्बकीय शक्तिको ह्रास भनिन्छ। चुम्बकीय शक्तिको ह्रास यी पाँच तरिकाले हुन सक्छ:

• क.चुम्बकलाई तताउँदा;
• ख.चुम्बकलाई हिर्काउँदा वा पटक पटक खसाल्दा;
• ग.चुम्बकको वरिपरिको क्वाइलमा अल्टरनेटिङ करेन्ट प्रवाह गर्दा;
• घ.दुईओटा चुम्बकका समान ध्रुव लामो समयसम्म जोडेर राख्दा;
• ङ.समयसँगै बिस्तारै, प्राकृतिक रूपमा।

क. चुम्बकलाई तताउँदा

चुम्बकलाई तताउँदा यसका अणु चुम्बक झन् झन् जोडले काँप्न थाल्छन्। यस्तो कम्पनले गर्दा तिनका मिलेका लहर खल्बलिन्छन् र तिनीहरू फेरि बन्द शृङ्खलामा फर्कन्छन्। चुम्बकलाई धेरै तताएमा यसको चुम्बकत्व नै हराउँछ। (फलामलाई करिब 770 °C सम्म तताउँदा यो रातो भएर चम्कन्छ र यसको चुम्बकत्व पूरै हराउँछ। योभन्दा तातो फलामलाई चुम्बकले लगभग आकर्षण नै गर्दैन।)

ख. चुम्बकलाई हिर्काउँदा

चुम्बकलाई घनले हिर्काउँदा वा कडा भुइँमा पटक पटक जोडले खसाल्दा हरेक धक्काले अणु चुम्बकलाई लहरबाट हल्लाइदिन्छ। बिस्तारै तिनीहरू जथाभाबी दिशातिर फर्कन्छन्। यसरी चुम्बक कमजोर हुँदै जान्छ र अन्त्यमा यसको चुम्बकत्व नै हराउँछ।

ग. अल्टरनेटिङ करेन्ट प्रवाह गर्दा

चुम्बकलाई तारको क्वाइलभित्र राखेर क्वाइलमा अल्टरनेटिङ करेन्ट (a.c.) प्रवाह गर्दा पनि चुम्बकत्व हराउँछ। अल्टरनेटिङ करेन्टको दिशा लगातार उल्टिइरहन्छ। नेपालमा यो एक सेकेन्डमा 50 पटक यता र उता बग्छ। यसले गर्दा क्वाइलको चुम्बकीय क्षेत्र पनि लगातार उल्टिइरहन्छ र अणु चुम्बकलाई एकपटक यता र एकपटक उता हल्लाउँछ। a.c. चालु छँदै चुम्बकलाई क्वाइलबाट बिस्तारै बाहिर निकालेमा अणु चुम्बक खल्बलिएकै अवस्थामा रहन्छन् र चुम्बकको चुम्बकत्व हराउँछ।

घ. समान ध्रुव जोडेर राख्दा

समान ध्रुवबिच विकर्षण हुन्छ। दुईओटा चुम्बकका उत्तरी ध्रुवलाई (वा दक्षिणी ध्रुवलाई) जबरजस्ती जोडेर लामो समयसम्म त्यसै राख्दा तिनका बिचको विकर्षणले गर्दा अणु चुम्बक बिस्तारै लहरबाट बाहिर फर्कन्छन् र दुवै चुम्बक कमजोर हुन्छन्।

ङ. प्राकृतिक रूपमा नष्ट हुनु

चुम्बकलाई केही नगरी छोडे पनि यो बिस्तारै कमजोर हुँदै जान्छ। विशेष गरी किपरबिना खुला ठाउँमा लापरवाहीसाथ राख्दा यसो हुन्छ। चुम्बकका आफ्नै ध्रुवको असरले केही अणु चुम्बक बिस्तारै लहरबाट बाहिर फर्कन्छन्। विद्यालयको प्रयोगशालाको पुरानो छड चुम्बक प्रायः नयाँ चुम्बकभन्दा कमजोर हुन्छ।

चुम्बकको हेरचाह

चुम्बकलाई बलियो राख्न यी कुरामा ध्यान दिनुपर्छ:

• क.चुम्बकलाई तताउनुहुँदैन;
• ख.चुम्बकलाई हिर्काउनुहुँदैन र कडा भुइँमा खसाल्नुहुँदैन;
• ग.चुम्बकलाई करेन्ट बगिरहेको तार तथा अरू बलिया चुम्बकबाट टाढा राख्नुपर्छ;
• घ.प्रयोग नगर्दा चुम्बकलाई यसका किपरसहित राख्नुपर्छ।

छड चुम्बकलाई जोडीमा छेउछेउमा राखिन्छ। एउटाको उत्तरी ध्रुवको छेउमा अर्कोको दक्षिणी ध्रुव पर्ने गरी तिनका बिचमा काठको टुक्रा राखिन्छ। तिनका छेउमा नरम फलामका दुईओटा साना छड तेर्स्याएर राखिन्छन्। यी छडलाई किपर भनिन्छ। यसो गर्दा चुम्बकत्व दुवै चुम्बक र किपर हुँदै बन्द घेरामा घुम्छ र अणु चुम्बक मिलेरै बसिरहन्छन्।

पृथ्वीमा जहाँसुकै चुम्बकलाई स्वतन्त्रपूर्वक झुन्ड्याउँदा पनि यो घुमेर उत्तर–दक्षिण फर्कन्छ। यसो हुन चुम्बकलाई कुनै कुराले तानिरहेको हुनुपर्छ। त्यो कुरा पृथ्वी आफैँ हो। पृथ्वी एउटा विशाल चुम्बकजस्तै हो। पृथ्वीका चुम्बकीय गुणलाई भूचुम्बकत्व वा पार्थिव चुम्बकत्व (terrestrial magnetism) भनिन्छ (geo र terra दुवैको अर्थ “पृथ्वी” हो)।

पृथ्वी किन चुम्बक हो

पृथ्वीको धेरै भित्र, चट्टानी म्यान्टलमुनि कोर छ। भित्री कोर फलाम र निकेलको ठोस डल्लो हो। यसको वरिपरि करिब 2,200 km बाक्लो बाहिरी कोर छ। बाहिरी कोर करिब 4,000 देखि 5,500 °C तापक्रममा पग्लिएको (तरल) फलाम र निकेलले बनेको छ। यो तरल धातु सधैँ चलिरहन्छ: तातो धातु माथि उठ्छ भने चिसो धातु तल डुब्छ (संवाहन धारा)। पृथ्वी घुम्दा यो बहाव बटारिन्छ। चलिरहेको पग्लिएको धातुमा विद्युत् प्रवाह हुन्छ र क्रियाकलाप 8.2 को विद्युत् चुम्बकमा जस्तै यो विद्युत् प्रवाहबाट चुम्बकत्व उत्पन्न हुन्छ। पृथ्वीको चुम्बकत्वको स्रोत यही हो।

हरेक चुम्बकमा जस्तै पृथ्वीरूपी चुम्बकमा पनि उत्तरी र दक्षिणी ध्रुव छन्। पृथ्वीभित्र एउटा विशाल छड चुम्बक राखिएको जस्तो यसको चुम्बकीय क्षेत्र देखिन्छ। त्यो चुम्बक पृथ्वी घुम्ने अक्षबाट अलिकति (करिब 10°) ढल्केको हुन्छ।

पृथ्वीका चुम्बकीय ध्रुव एकै ठाउँमा स्थिर हुँदैनन्, बिस्तारै सरिरहन्छन्। उत्तरमा भएको चुम्बकीय ध्रुव पछिल्लो सय वर्षमा उत्तरी क्यानडाबाट साइबेरियातिर सरेको छ। कहिलेकाहीँ त यो वर्षमा 50 km भन्दा बढी सरेको छ। लाखौँ वर्षको अवधिमा पृथ्वीका चुम्बकीय ध्रुवहरू धेरै पटक एकअर्काको ठाउँमा पुगेका छन्।

पृथ्वी चुम्बक हो भन्ने प्रमाण

• क.उत्तर–दक्षिण पारेर जमिनमा गाडिएको फलामको डन्डी लामो समयपछि पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्रको असरले अलिअलि चुम्बक बन्छ। वर्षौँदेखि एकै ठाउँमा रहेका फलामका पुराना बार, खम्बा र स्तम्भ प्रायः कमजोर चुम्बक भएको भेटिन्छ।
• ख.स्वतन्त्रपूर्वक झुन्ड्याएको चुम्बक पृथ्वीमा जहाँसुकै पनि सधैँ लगभग उत्तर–दक्षिण फर्केर रोकिन्छ।
• ग.चुम्बकको नजिक केही ठाउँमा चुम्बकको र पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्र बराबर तथा उल्टो दिशामा हुन्छन्। त्यहाँ दुवैको असर काटिन्छ। यस्ता तटस्थ बिन्दुमा कम्पासको सियो कुनै खास दिशातिर फर्कंदैन। पृथ्वीको आफ्नै चुम्बकीय क्षेत्र भएकाले मात्र यस्ता बिन्दु बन्छन्।
• घ.लोडस्टोनजस्ता प्राकृतिक चुम्बक तथा चुम्बक बनेका चट्टान जमिनमा पाइन्छन्। यिनीहरू पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्रमा चुम्बक बनेका हुन्।

भूचुम्बकत्व किन महत्त्वपूर्ण छ

• क.सूर्यबाट जोगाउने ढाल। सूर्यबाट विद्युत् चार्ज भएका तीव्र वेगका कणहरूको धारा निरन्तर आउँछ। यसलाई सौर्य आँधी भनिन्छ। पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्रले यीमध्ये धेरैजसो कणलाई अर्कोतिर मोडिदिन्छ। बाँकी कण उत्तरी र दक्षिणी ध्रुवीय क्षेत्रतिर डोर्‍याइन्छन्। त्यहाँ ती कणका कारण माथिल्लो वायुमण्डलको हावा चम्कन्छ। यस उज्यालोलाई अरोरा भनिन्छ। यो ढाल नभएको भए यस्ता धेरै कण पृथ्वीको वरिपरिको हावासम्म आइपुग्थे।
• ख.चट्टान पढ्ने। पग्लिएको लाभा चिसिएर आग्नेय चट्टान बन्दा यसका चुम्बकीय खनिज त्यतिबेलाको पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्रको दिशामा जमेर बस्छन्। पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्र धेरै पटक उल्टिएकाले चट्टानको चुम्बकत्व अध्ययन गरेर भूगर्भविद्हरू चट्टानको उमेर पत्ता लगाउँछन्। चुम्बकीय सर्वेक्षणबाट जमिनमुनि लुकेका फलाम तथा अरू धातुका खनिज धाउ पनि खोजिन्छन्।
• ग.बाटो पत्ता लगाउने। चुम्बकीय कम्पास पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्रले गर्दा नै काम गर्छ। पानीजहाज, पनडुब्बी र हवाईजहाजमा तथा पदयात्रामा दिशा पत्ता लगाउन कम्पास प्रयोग गरिन्छ। हरेक स्मार्टफोनमा पनि यही काम गर्ने सानो चुम्बकीय सेन्सर हुन्छ।

कम्पासको सियोले भौगोलिक उत्तरी ध्रुवलाई ठ्याक्कै देखाउँदैन र सियो पूरै तेर्सो पनि रहँदैन। कुनै ठाउँमा पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्र कता फर्केको छ भन्ने कुरा दुईओटा कोणबाट थाहा पाइन्छ: चुम्बकीय दिक्पात र अवपात।

चुम्बकीय दिक्पात

पहिले दुईओटा काल्पनिक सतह बुझौँ। आफू उभिएको ठाउँ तथा भौगोलिक उत्तरी र दक्षिणी ध्रुव हुँदै जाने एउटा ठुलो ठाडो पाना कल्पना गरौँ। यसलाई भौगोलिक मेरिडियन भनिन्छ। यो त्यस ठाउँको साँचो उत्तर–दक्षिण रेखा हो। अब सोही ठाउँ हुँदै कम्पासको सियो रोकिने दिशामा जाने अर्को ठाडो पाना कल्पना गरौँ। यसलाई भूचुम्बकीय मेरिडियन (चुम्बकीय मेरिडियन) भनिन्छ। यो कम्पासअनुसारको उत्तर–दक्षिण रेखा हो।

चुम्बकीय ध्रुव भौगोलिक ध्रुवमै नभएकाले यी दुई मेरिडियन प्रायः एउटै हुँदैनन्। कुनै ठाउँमा भौगोलिक मेरिडियन र भूचुम्बकीय मेरिडियनबिच बन्ने कोणलाई चुम्बकीय दिक्पात (दिक्पात कोण) भनिन्छ। यसलाई डिग्रीमा नापिन्छ र साँचो उत्तरको पूर्व वा पश्चिम भनेर लेखिन्छ।

दिक्पात ठाउँअनुसार फरक हुन्छ। चुम्बकीय ध्रुव सर्दै जाँदा यो वर्षौँमा बिस्तारै बदलिन्छ पनि। कुनै ठाउँमा दिक्पात 20° भन्दा बढी पूर्व वा पश्चिम हुन्छ भने चुम्बकीय ध्रुवनजिक यो 180° सम्म जति पनि हुन सक्छ। नेपालमा यो धेरै सानो छ। पूर्वमा करिब 0° देखि सुदूरपश्चिममा उत्तरको करिब 1° पूर्वसम्म हुन्छ भने काठमाडौँमा करिब 0.4° छ (सन् 2025 अनुसार)। यसैले यहाँ कम्पासले लगभग ठ्याक्कै साँचो उत्तर देखाउँछ। दिक्पात डिक्लिनोमिटर नामक यन्त्रले नापिन्छ। दिक्पात तालिका, एरोनटिकल नक्सा (aeronautical map) तथा पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्रको मोडेलबाट हिसाब गर्ने कम्प्युटर सफ्टवेयरबाट पनि यसको मान पत्ता लगाइन्छ। हवाईजहाजका पाइलट र पानीजहाजका चालकलाई दिक्पात चाहिन्छ। उनीहरू कम्पासको पाठमा दिक्पात जोडेर वा घटाएर साँचो दिशा निकाल्छन्।

चुम्बकीय अवपात

कम्पासको सियो तेर्सो मात्र घुम्ने गरी राखिएको हुन्छ। अब तेर्सो धुरीमा अड्याइएको र भूचुम्बकीय मेरिडियनको सतहमा माथि र तल घुम्न सक्ने चुम्बकीय सियो कल्पना गरौँ। यस्तो सियो तेर्सो रहँदैन। नेपाल पर्ने पृथ्वीको उत्तरी आधा भागमा यसको उत्तरी छेउ जमिनतिर झुक्छ। कुनै ठाउँमा स्वतन्त्रपूर्वक झुन्ड्याएको चुम्बकीय सियोले क्षितिजसँग (तेर्सो रेखासँग) बनाउने कोणलाई अवपात वा चुम्बकीय अवपात (magnetic inclination, magnetic dip) भनिन्छ। अवपातलाई डिप सर्कलबाट नापिन्छ। डिप सर्कल डिग्री अङ्कित ठाडो स्केल हो। यसमा अवपात सियो (dip needle) जडान गरिएको हुन्छ।

यो सियो किन झुक्छ? चित्र 8.9 फेरि हेरौँ। पृथ्वीका चुम्बकीय बलरेखा दक्षिणतिर पृथ्वीबाट निस्कन्छन्, घुमेर आउँछन् र उत्तरतिर फेरि पृथ्वीभित्र पस्छन्। सियो आफू रहेको ठाउँको बलरेखासँग मिलेर बस्ने भएकाले रेखा जतातिर ढल्केको छ, सियो पनि त्यतै ढल्कन्छ।

• चुम्बकीय भूमध्यरेखामा बलरेखा जमिनसँग समानान्तर हुने भएकाले सियो तेर्सो रहन्छ: अवपात 0° हुन्छ।
• चुम्बकीय ध्रुवमा बलरेखा सिधै जमिनभित्र पस्ने भएकाले सियो ठाडो उभिन्छ: अवपात 90° हुन्छ।
• यी दुईका बिचका ठाउँमा अवपात 0° र 90° का बिचमा हुन्छ। काठमाडौँमा यो करिब 44° छ (सन् 2025 अनुसार)।

अवपातलाई भौगोलिक तथा भौगर्भिक नक्सा बनाउन र चुम्बकीय खनिज धाउ खोज्ने सर्वेक्षणमा प्रयोग गरिन्छ।

विद्युत् ऊर्जाको एउटा रूप हो। एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा पठाउन सबैभन्दा सजिलो ऊर्जा पनि यही हो। नेपालमा धेरैजसो विद्युत् जलविद्युत् गृहमा उत्पादन गरिन्छ। त्यहाँ पानीले चुम्बकको सहायताले चल्ने विशाल जेनेरेटरका टर्बाइन घुमाउँछ। विद्युत् गृहबाट विद्युत् प्रसारण लाइन हुँदै जान्छ। डाँडाकाँडामा ठडिएका अग्ला स्टिलका टावरमा देखिने तार नै प्रसारण लाइन हुन्। यी लाइन आपसमा जोडिएर राष्ट्रिय प्रसारण लाइन बनेको छ।

बाटोमा कम ऊर्जा खेर जाओस् भनेर यी लाइनमा विद्युत् धेरै उच्च भोल्टेजमा पठाइन्छ: 66,000 V देखि 400,000 V सम्म। घरमा पुग्नुअघि सबस्टेसनका ट्रान्सफर्मर र त्यसपछि पोलमा राखिएका साना ट्रान्सफर्मरको सहायताले यो भोल्टेजलाई क्रमशः घटाएर करिब 230 V बनाइन्छ। त्यसपछि पोलबाट आएको केबल हुँदै विद्युत् घरभित्र पुग्छ।

विद्युत् गृहमा उत्पादन भएको विद्युत्लाई प्रसारण लाइन हुँदै मानिसका घर घरमा पुर्‍याउने प्रक्रियालाई गार्हस्थ्य विद्युतीकरण भनिन्छ। घरभित्र पनि विद्युत् हरेक बत्ती, पङ्खा र उपकरणसम्म पुग्नुपर्छ। सुरक्षाका सबै नियम पालना गर्दै घरका बत्ती, पङ्खा र उपकरणसम्म विद्युत् पुर्‍याउन गरिने तार जडानलाई वायरिङ भनिन्छ। तामा विद्युत्को धेरै राम्रो सुचालक भएकाले वायरिङमा तामाका केबल प्रयोग गरिन्छ। उपकरणलाई (भारलाई) श्रेणीक्रम जडान, समानान्तर जडान वा दुवैको मिश्रित जडानमा जोड्न सकिन्छ। तर घरमा लगभग सबै उपकरण समानान्तर रूपमा जोडिएका हुन्छन्। यसबारे तल पढिन्छ।

पोलबाट आएको केबल सुरुमा नाप्ने तथा सुरक्षा दिने केही उपकरण हुँदै जान्छ: विद्युत् मिटर, मुख्य स्विच तथा MCB वा फ्युज भएको वितरण बोर्ड। त्यसपछि मात्र केबल कोठा कोठामा छुट्टिन्छ।

वायरिङमा प्रयोग हुने उपकरण

विद्युत् मिटर

घरका सबै उपकरणले प्रयोग गरेको विद्युत् ऊर्जा, अर्थात् घरको विद्युत् खपत नाप्ने यन्त्रलाई विद्युत् मिटर भनिन्छ। केबल घरभित्र पस्ने ठाउँनजिक यसलाई प्लास्टिक, धातु वा काठको बट्टामा राखिन्छ। यस बट्टालाई विद्युत् मिटर बक्स भनिन्छ। घरभित्र जाने सबै करेन्ट मिटरबाटै जाओस् भनेर यसलाई मुख्य स्विचसँग श्रेणीक्रममा जोडिन्छ। आधुनिक मिटरको डिजिटल पर्दामा खपत भएको ऊर्जा अङ्कमा देखिन्छ।

विद्युत् ऊर्जा किलोवाट आवर (kWh) एकाइमा बेचिन्छ। यसलाई सामान्यतया एक युनिट भनिन्छ:

1 युनिट = 1 kWh = 1,000 W (1 kW) को उपकरण 1 घण्टा चल्दा खपत हुने ऊर्जा।

100 W को चिमलाई एक युनिट खपत गर्न 10 घण्टा लाग्छ भने 2,000 W को हिटरलाई आधा घण्टा मात्र लाग्छ। मिटरले एक महिनामा 40 युनिट खपत देखाएको छ र एक युनिटको मूल्य रु. 8 छ भने महसुल 40 × रु. 8 = रु. 320 हुन्छ।

उपकरणको सामर्थ्य, सङ्ख्या र चलेको समयबाट विद्युत् खपत यसरी हिसाब गरिन्छ:

$$\text{E.C.} = P \times N \times t$$

यहाँ E.C. विद्युत् खपत (energy consumed, kWh वा युनिटमा), $P$ एउटा उपकरणको सामर्थ्य (किलोवाटमा), $N$ त्यस्ता उपकरणको सङ्ख्या र $t$ हरेक उपकरण चलेको समय (घण्टामा) हो। त्यसपछि महसुल यसरी निकालिन्छ:

$$\text{महसुल} = \text{खपत भएको युनिट} \times \text{दर (एक युनिटको मूल्य)}$$

मुख्य स्विच

मुख्य स्विच (मास्टर स्विच) विद्युत् मिटर र वितरण बोर्डका बिचमा जडान गरिन्छ। घरभित्र पस्ने सबै करेन्ट यसैबाट जाने भएकाले यसलाई सबै भारसँग श्रेणीक्रममा जोडिएको हुन्छ। मुख्य स्विच अफ गर्दा पूरै घरको विद्युत् एकैपटक काटिन्छ। कुनै पनि मर्मत गर्नुअघि तथा आगलागी वा कसैलाई करेन्ट लागेजस्तो आपत्कालमा सबैभन्दा पहिले यही काम गर्नुपर्छ। मुख्य स्विच एउटा निश्चित अधिकतम करेन्टका लागि बनाइएको हुन्छ। यसलाई स्विचको क्षमता (rating) भनिन्छ। घरअनुसार 15 A, 30 A वा त्योभन्दा बढी क्षमताको मुख्य स्विच रोजिन्छ।

वितरण बोर्ड

मुख्य स्विचबाट करेन्ट वितरण बोर्डमा जान्छ। वितरण बोर्डमा करेन्टलाई छुट्टाछुट्टै परिपथमा बाँडिन्छ: बत्तीका लागि एउटा, भान्साका सकेटका लागि अर्को, पानी तताउने हिटरका लागि अर्को आदि। हरेक परिपथको आफ्नै MCB (वा फ्युज) हुने भएकाले एउटा परिपथमा गडबडी हुँदा पूरै घरको बत्ती जाँदैन।

एम.सी.बी. (MCB)

MCB (मिनिएचर सर्किट ब्रेकर) धेरै करेन्ट बग्दा आफैँ खुल्ने (“झर्ने” वा “ट्रिप हुने”) स्वचालित स्विच हो। यसलाई वितरण बोर्डमा मिटर र मुख्य स्विचको छेउमा प्लास्टिकको बट्टाभित्र राखिएको हुन्छ। यसभित्र दुई धातु जोडेर बनाइएको पाता तात्दा बाङ्गिन्छ भने एक्कासि अत्यन्त ठुलो करेन्ट बग्दा भित्रको विद्युत् चुम्बकले जोडले तान्छ। यीमध्ये कुनै एउटा कुराले पनि स्विच अफ हुन्छ।

धेरै करेन्ट दुई अवस्थामा बग्छ:

• ओभरलोडिङ (क्षमताभन्दा बढी भार): एउटै परिपथमा एकैपटक धेरै उपकरण अन गर्दा वायरिङको क्षमताभन्दा बढी करेन्ट खिचिन्छ।
• सर्ट सर्किट: उदाहरणका लागि तारको खोल बिग्रिएर लाइभ र न्युट्रल तार सिधै एकअर्कासँग जोडिँदा करेन्ट लगभग अवरोध नै नभएको छोटो बाटो हुँदै बग्छ र अत्यन्त ठुलो हुन्छ।

दुवै अवस्थामा तार धेरै तातेर आगलागी हुन सक्छ। त्यसअघि नै MCB झर्छ। गडबडी मिलाएपछि यसको लिभर फेरि माथि उठाए पुग्छ, कुनै भाग फेर्नुपर्दैन। सुम्निमाको प्रयोगशालामा पनि यही भएको थियो।

फ्युज

फ्युज यही काम गर्ने पुरानो सुरक्षा उपकरण हो। यो टिन र लिडको मिश्रित धातुबाट बनेको छोटो र मसिनो तार हो। यसलाई चिनीमाटोको (पोर्सिलिनको) सानो होल्डरमा राखिएको हुन्छ। यो मिश्रित धातुको पग्लने तापक्रम कम हुन्छ। तार मसिनो भएकाले आफ्नो आकारका हिसाबले यसको अवरोध पनि अलि बढी हुन्छ। फ्युजलाई भारसँग श्रेणीक्रममा र लाइभ तारमा जोडिन्छ। धेरै करेन्ट बगेमा फ्युज तार तातेर पग्लन्छ (फ्युज “उड्छ”)। यसरी घरको वायरिङ वा उपकरण बिग्रिनुअघि नै परिपथ टुट्छ। उडेको फ्युज तारको सट्टा उही क्षमताको नयाँ तार हाल्नुपर्छ। घरमा करिब 5 A देखि 30 A सम्मका फ्युज प्रयोग गरिन्छ।

फ्युज	MCB
पग्लने मसिनो तार	झर्ने स्वचालित स्विच
उडेपछि फेर्नुपर्छ (नयाँ तार हाल्नुपर्छ)	गडबडी मिलाएपछि फेरि अन गरे पुग्छ
ढिलो; गलत तार हालेर फेर्न सकिन्छ	छिटो र बढी भरपर्दो
सस्तो	महँगो

स्विच

विद्युत् परिपथमा करेन्ट चालु वा बन्द गर्ने उपकरणलाई स्विच भनिन्छ। स्विचलाई यसले नियन्त्रण गर्ने उपकरणसँग श्रेणीक्रममा जोडिन्छ। स्विच सधैँ लाइभ तारमा (फेज तारमा) जोडिन्छ, न्युट्रलमा कहिल्यै होइन। यसो गर्दा स्विच अफ हुँदा उपकरणको कुनै पनि भाग लाइभ आपूर्तिसँग जोडिएको हुँदैन। हरेक बत्ती वा पङ्खालाई छुट्टाछुट्टै चलाउन सकियोस् भनेर प्रायः हरेकको आफ्नै स्विच हुन्छ। तर एउटै स्विचबाट धेरै उपकरण सँगै चलाउन पनि सकिन्छ।

प्लग र सकेट

सकेट भित्तामा जडान गरिएको हुन्छ भने प्लग उपकरणको केबलको छेउमा जडान गरिएको हुन्छ। प्लगलाई सकेटमा घुसार्दा उपकरण घरको वायरिङसँग जोडिन्छ। उपकरणलाई एउटा सकेटबाट निकालेर अर्को सकेटमा पनि जोड्न सकिन्छ। सकेटमा दुईओटा (दुई पिनयुक्त) वा तीनओटा (तीन पिनयुक्त) प्वाल हुन्छन्। तीन पिनयुक्त सकेटमा थप अर्थ जडान हुन्छ। मल्टिप्लगको सहायताले एउटै सकेटमा धेरै प्लग जोड्न सकिन्छ। तर एउटै सकेटमा धेरै भारी उपकरण जोड्दा सकेट ओभरलोड हुन्छ। कसैले पनि लाइभ धातु छुन नसक्ने गरी प्लग र सकेट बनाइएका हुनाले करेन्ट लाग्ने खतरा कम हुन्छ।

चिम

विद्युत् ऊर्जालाई प्रकाशमा बदल्ने उपकरणलाई चिम (बल्ब) भनिन्छ। घरमा चिमलाई हरेकको आफ्नै स्विचसहित समानान्तर रूपमा जोडिन्छ। तिहारमा झुन्ड्याइने सजावटका साना बत्तीका लहरमा भने चिम प्रायः श्रेणीक्रममा जोडिएका हुन्छन्।

चिम धेरै किसिमका हुन्छन्:

• फिलामेन्ट चिममा सिसाको बल्बभित्र टङ्स्टनको मसिनो तारको क्वाइल हुन्छ। यो तार सेतो हुने गरी तातेर चम्कन्छ। यसमा धेरैजसो ऊर्जा (90% भन्दा बढी) प्रकाश नभई ताप बनेर निस्कन्छ।
• फ्लोरेसेन्ट ट्युब तथा CFL (कम्प्याक्ट फ्लोरेसेन्ट बत्ती) भित्रको ग्यास चम्केर प्रकाश निस्कन्छ। यिनमा विषालु पारो थोरै मात्रामा हुन्छ।
• एलइडी (लाइट एमिटिङ डायोड) चिमले सबैभन्दा कम सामर्थ्यमा धेरै प्रकाश दिन्छ। 9 W को एलइडी चिमले 60 W को फिलामेन्ट चिम जत्तिकै प्रकाश दिन्छ।

फुटेका चिम र ट्युब फाल्दा सावधानी अपनाउनुपर्छ। तिनको सिसा धारिलो हुन्छ भने फ्लोरेसेन्ट ट्युब र CFL मा हानिकारक रसायन हुन्छ।

विद्युत् प्रवाह सुचालकको बाटो भएर मात्र हुने भएकाले सुचालक तारबिना परिपथ बनाउन सकिँदैन। घरका तार तामाका हुन्छन् र तिनमाथि प्लास्टिकको कुचालक खोल हुन्छ। वायरिङमा लाइभ (फेज) तार, न्युट्रल तार तथा अर्थ तार गरी तीन किसिमका तार प्रयोग गरिन्छन्।

लाइभ तार (फेज तार)

आपूर्तिबाट उच्च भोल्टेजमा (उच्च विद्युतीय पोटेन्सियलमा) करेन्ट ल्याउने तारलाई लाइभ तार भनिन्छ। जमिनको तुलनामा यो तार करिब 230 V मा हुन्छ। यसलाई छुँदा शरीर हुँदै जमिनतिर करेन्ट बग्ने भएकाले खतरनाक विद्युतीय आघात लाग्छ (करेन्ट लाग्छ)। स्विच अफ हुँदा वा फ्युज उड्दा लाइभ आपूर्ति उपकरणसम्म पुग्न नसकोस् भनेर स्विच र फ्युज (वा MCB) लाइभ तारमा राखिन्छन्। लाइभ तार पुरानो वायरिङमा प्रायः रातो र नयाँ केबलमा कलेजी (खैरो) रङको हुन्छ।

न्युट्रल तार

करेन्टलाई आपूर्तितिर फर्काएर लैजाने तारलाई न्युट्रल तार भनिन्छ। यसलाई जमिनको जत्तिकै, शून्यको नजिकको भोल्टेजमा (पोटेन्सियलमा) राखिन्छ। लाइभ र न्युट्रल तारबिचको भोल्टेजको फरकले गर्दा उपकरणमा करेन्ट बग्छ। न्युट्रल तार प्रायः कालो (पुरानो वायरिङमा) वा निलो (नयाँ वायरिङमा) हुन्छ। कुनै खराबी वा गलत वायरिङले गर्दा यो तार पनि लाइभ हुन सक्ने भएकाले लगभग शून्य भोल्टेजमा भए पनि यसलाई छुनुहुँदैन।

अर्थ तार

अर्थ तार सुरक्षाका लागि राखिने तार हो। यसले हरेक उपकरणको धातुको जिउलाई (र हरेक तीन पिनयुक्त सकेटको अर्थ पिनलाई) वितरण बोर्ड हुँदै घरनजिकको ओसिलो जमिनमा गहिरो गाडिएको तामाको पाता वा डन्डीसँग जोड्छ। सामान्य अवस्थामा यसमा करेन्ट बग्दैन।

अब फलामको केटलीभित्रको खुकुलो लाइभ तारले केटलीको धातुको जिउ छोयो भनौँ। अर्थ तार नभएमा पूरै केटली 230 V मा पुग्छ र यसलाई छुने जोकोहीलाई करेन्ट लाग्छ। अर्थ तार भएमा करेन्ट धेरै कम अवरोध भएको अर्थ तार हुँदै सिधै जमिनमा जान्छ। यो करेन्ट धेरै ठुलो हुने भएकाले फ्युज तुरुन्तै उड्छ वा MCB झर्छ र केटली छुन सुरक्षित हुन्छ। यसरी चुहिएको करेन्टलाई सुरक्षित रूपमा जमिनमा पठाउने तरिकालाई अर्थिङ भनिन्छ। अर्थिङले मानिसलाई करेन्ट लाग्नबाट र उपकरणलाई बिग्रिनबाट जोगाउँछ। यसले विद्युतीय आगलागी हुनबाट पनि बचाउँछ।

तीन पिनयुक्त सकेट वा प्लगमा माथिल्लो पिन अर्थ पिन हो र यो सबैभन्दा ठुलो पनि हुन्छ। अर्थ तार हरियो वा नयाँ केबलमा पहेँलो धर्का भएको हरियो हुन्छ।

हरेक तारका लागि फरक रङ प्रयोग गर्दा कुन तार कुन हो भनेर सजिलै चिन्न सकिन्छ। यसले गर्दा स्विच र फ्युज लाइभ तारमै राख्न सकिन्छ र बिग्रेको तार छिट्टै पत्ता लगाएर मर्मत गर्न सकिन्छ।

घरको परिपथमा प्लग र सकेट सबैभन्दा धेरै प्रयोग हुने उपकरण हुन्। कहिलेकाहीँ यिनभित्रको तार खुस्केर मर्मत गर्नुपर्ने हुन्छ। नयाँ उपकरण वा एक्स्टेन्सनका लागि नयाँ प्लग पनि चाहिन सक्छ। प्लगमा तार यसरी जडान गर्नुपर्छ:

• क.स्क्रु ड्राइभरले प्लगको कभरको पेच खोल्नुपर्छ।
• ख.भित्रका तीनओटा तार नकाटिने गरी केबलको बाहिरी खोल करिब 3–4 cm चक्कु वा वायर स्ट्रिपरले होसियारीसाथ काटेर हटाउनुपर्छ र तारहरू छुट्याउनुपर्छ।
• ग.रङका आधारमा लाइभ, न्युट्रल र अर्थ तार चिनेर हरेक तारको छेउबाट करिब 1–1.5 cm खोल काटेर हटाउनुपर्छ।
• घ.हरेक तारका नाङ्गा तामाका धागोलाई कसिलो गरी बटारेर टुप्पोलाई अलिकति बाङ्गो पार्नुपर्छ।
• ङ.दायाँपट्टिको पिनको पेच खुकुलो पारेर लाइभ तारको (रातो वा कलेजी तारको) बटारिएको टुप्पो प्वालमा छिराउनुपर्छ र पेच कस्नुपर्छ। (यहाँ दायाँ भनेको तार जोड्ने प्लगको पछाडिपट्टिबाट हेर्दाको दायाँ हो।)
• च.त्यसै गरी न्युट्रल तारलाई (कालो वा निलो तारलाई) बायाँपट्टिको पिनमा जोड्नुपर्छ।
• छ.अर्थ तारलाई (हरियो वा पहेँलो-हरियो तारलाई) सबैभन्दा ठुलो माथिल्लो पिनमा जोड्नुपर्छ।
• ज.केबलमाथि कर्ड ग्रिप कस्नुपर्छ। यसो गर्दा केबल तानिँदा तीनओटा पेचमा नभई ग्रिपमा तान पर्छ।
• झ.कभर फेरि लगाएर यसको पेच कस्नुपर्छ।
• ञ.सकेटमा पनि यसै गरी तार जोडिन्छ। सकेटलाई अगाडिबाट हेर्दा दायाँमा लाइभ, बायाँमा न्युट्रल र माथि अर्थ हुन्छ।

बेलायतमा चल्ने किसिमका कुनै कुनै प्लगमा चारपाटे पिन हुन्छन्। तिनभित्र लाइभ पिनसँग जोडिएको सानो कार्ट्रिज फ्युज पनि हुन्छ। यस्ता प्लगमा पनि यसै गरी तार जोडिन्छ र लाइभ तार फ्युजको छेउको टर्मिनलमा जोडिन्छ।

घरमा चिमलाई समानान्तर रूपमा जोडिन्छ। हरेक चिम लाइभ र न्युट्रल तारका बिचमा आफ्नै हाँगामा हुन्छ। यसका तीनओटा फाइदा छन्:

• हरेक चिमले पूरै 230 V पाउने भएकाले हरेक चिम पूरा उज्यालो बल्छ (उही सामर्थ्यका चिम उत्तिकै उज्याला हुन्छन्);
• हरेक चिमको हाँगाको लाइभ तारमा आफ्नै स्विच हुने भएकाले अरूलाई असर नगरी त्यो चिम बाल्न र निभाउन सकिन्छ;
• एउटा चिम फ्युज भए पनि अरू चिम बलिरहन्छन्।

चिमलाई श्रेणीक्रममा जोडेको भए उही करेन्ट सबै चिमबाट एकपछि अर्को गर्दै बग्नुपर्थ्यो। भोल्टेज चिमहरूमा बाँडिने भएकाले सबै चिम मधुरा बल्थे। एउटै स्विचले सबैलाई सँगै बाल्थ्यो वा निभाउँथ्यो। एउटा चिम बिग्रिँदा सबै निभ्थे। यसैले घरको हरेक कोठामा हरेक चिमको छुट्टै स्विच राखिन्छ।

शब्दावली

शब्द	अर्थ
क्रस्ट	पृथ्वीको बाहिरी, चट्टानी तह
इमेजिङ यन्त्र	बलियो चुम्बक र रेडियो तरङ्गको प्रयोग गर्ने MRI जस्ता, शरीरभित्रका अङ्गको चित्र बनाउने अस्पतालका यन्त्र
ट्रान्सफर्मर	अल्टरनेटिङ करेन्टको भोल्टेज बढाउने वा घटाउने उपकरण
सोलेनोइड	कुचालक खोल भएको तारको लामो क्वाइल
किपर	राखिएका चुम्बकका ध्रुवमाथि तेर्स्याइने नरम फलामको टुक्रा
टेस्टर	लाइभ तारमा छुवाउँदा सानो बत्ती बल्ने, पेचकसजस्तो आकारको औजार

1. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्

2. फरक लेख्नुहोस्

3. कारण दिनुहोस्

4. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्

5. गणितीय समस्या समाधान गर्नुहोस्