Mix Examples - Magnetic Effects of Electric Current Questions in Hindi

(D) चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए धारावाही चालक पर लगने वाले चुंबकीय बल $F$ का सूत्र $F = I L B \sin(\theta)$ है।
यहाँ,$I$ विद्युत धारा है,$L$ चुंबकीय क्षेत्र के भीतर चालक की लंबाई है,$B$ चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता है,और $\theta$ धारा की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र के बीच का कोण है।
चूंकि तार को चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत रखा गया है,इसलिए $\theta = 90^\circ$ और $\sin(90^\circ) = 1$ होता है।
अतः,बल $F = I L B$ प्राप्त होता है।
यह दर्शाता है कि चुंबकीय बल विद्युत धारा $(I)$,तार की लंबाई $(L)$ और चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता $(B)$ के सीधे समानुपाती होता है।
इस प्रकार,दिए गए सभी विकल्प सही हैं।

(A) जब किसी धारावाही चालक को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है,तो उस पर एक चुंबकीय बल कार्य करता है।
फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम के अनुसार,यदि हम अपने बाएं हाथ के अंगूठे,तर्जनी और मध्यमा उंगली को इस प्रकार फैलाएं कि वे एक-दूसरे के लंबवत हों,तो तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा,मध्यमा विद्युत धारा की दिशा और अंगूठा चालक पर लगने वाले बल की दिशा को दर्शाता है।
इसलिए,चुंबकीय बल की दिशा निर्धारित करने के लिए फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम का उपयोग किया जाता है।

(A) कबाड़खाने में कारों जैसी भारी वस्तुओं को उठाने के लिए क्रेन में विद्युत चुंबक (इलेक्ट्रोमैग्नेट) का उपयोग किया जाता है।
इसका कारण यह है कि विद्युत धारा को नियंत्रित करके विद्युत चुंबक को चालू या बंद किया जा सकता है।
जब विद्युत धारा चालू की जाती है,तो क्रेन चुंबकीय हो जाती है और धातु की वस्तु को उठा लेती है।
जब विद्युत धारा बंद कर दी जाती है,तो चुंबकीय क्षेत्र समाप्त हो जाता है,जिससे भार को आसानी से छोड़ा जा सकता है।

(D) यह घटना कि एक धारावाही चालक को चुंबकीय क्षेत्र में रखने पर उस पर बल लगता है,सबसे पहले $Andre-Marie$ $Ampere$ द्वारा देखी गई थी।
उन्होंने प्रदर्शित किया कि चुंबकीय क्षेत्र गतिमान आवेशों पर बल लगाते हैं,जिसके परिणामस्वरूप धारा ले जाने वाले चालक पर एक यांत्रिक बल कार्य करता है।

(A) चुंबकीय क्षेत्र में रखे धारावाही चालक पर लगने वाला बल $F$,सूत्र $F = BIl \sin(\theta)$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $B$ चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता है,$I$ विद्युत धारा है,$l$ चालक की लंबाई है और $\theta$ विद्युत धारा की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र के बीच का कोण है।
जब विद्युत धारा की दिशा चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत होती है,तो कोण $\theta = 90^\circ$ होता है।
चूंकि $\sin(90^\circ) = 1$ होता है,इसलिए बल $F = BIl(1) = BIl$ हो जाता है।
यह मान चालक पर लगने वाले अधिकतम बल को दर्शाता है।

(D) वृत्ताकार धारावाही लूप के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र $B$ का सूत्र $B = \frac{\mu_0 I}{2R}$ है,जहाँ $\mu_0$ निर्वात की पारगम्यता है,$I$ विद्युत धारा है और $R$ लूप की त्रिज्या है।
इस सूत्र से यह स्पष्ट है कि चुंबकीय क्षेत्र $B$ त्रिज्या $R$ के व्युत्क्रमानुपाती होता है $(B \propto \frac{1}{R})$।
चूंकि सभी लूपों के लिए धारा $I$ समान है,इसलिए जिस लूप की त्रिज्या सबसे कम होगी,उसके केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र सबसे अधिक होगा।
दी गई त्रिज्याओं ($1 \; CM$,$2 \; CM$,$3 \; CM$ और $4 \; CM$) में सबसे छोटी त्रिज्या $1 \; CM$ है।
अतः,$1 \; CM$ त्रिज्या वाले लूप के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र सबसे प्रबल होगा।

(A) विद्युत मोटर एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
यह इस सिद्धांत पर कार्य करती है कि जब किसी धारावाही आयताकार कुंडली को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है,तो उस पर एक चुंबकीय बल कार्य करता है,जिसके कारण कुंडली घूमने लगती है।

(B) विद्युत मोटर में नरम लोहे के क्रोड पर लिपटे हुए इंसुलेटेड तांबे के तार के बहुत सारे फेरों को $Armature$ (आर्मेचर) कहा जाता है।
यह $Armature$ एक अक्ष पर व्यवस्थित होता है और जब इसमें से विद्युत धारा प्रवाहित होती है,तो यह चुंबकीय क्षेत्र में घूमता है।

(D) इलेक्ट्रिक मोटर एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
मिक्सर,विद्युत पंखे और वॉशिंग मशीन सभी अपने संचालन के लिए घूर्णी गति (rotational motion) उत्पन्न करने हेतु इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग करते हैं।
इसके विपरीत,इलेक्ट्रिक बेल विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांत पर काम करती है,जिसमें एक विद्युत चुंबक का उपयोग हथौड़े को आकर्षित करने के लिए किया जाता है,जो घंटी से टकराता है। इसमें घूमने वाली इलेक्ट्रिक मोटर का उपयोग नहीं होता है।

(A) विद्युत जनरेटर एक ऐसा उपकरण है जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
यह विद्युत चुंबकीय प्रेरण के सिद्धांत पर कार्य करता है,जिसमें चुंबकीय क्षेत्र में गति करने वाला चालक विद्युत धारा उत्पन्न करता है।
इसके विपरीत,विद्युत मोटर विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है।
विद्युत प्रेस और ओवन विद्युत ऊर्जा को ऊष्मीय ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।

(C) विद्युतचुंबकीय प्रेरण वह घटना है जिसमें एक बदलता हुआ चुंबकीय क्षेत्र किसी चालक में विद्युत वाहक बल $(EMF)$ या धारा प्रेरित करता है।
इलेक्ट्रिक जनरेटर विद्युतचुंबकीय प्रेरण के सिद्धांत पर कार्य करता है,जहाँ चुंबकीय क्षेत्र के भीतर एक कुंडली को घुमाकर यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
इसके विपरीत,इलेक्ट्रिक मोटर विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव (चुंबकीय क्षेत्र में स्थित धारावाही चालक पर लगने वाला बल) के सिद्धांत पर कार्य करती है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(A) फैराडे के विद्युत चुंबकीय प्रेरण के नियम के अनुसार,लूप में प्रेरित विद्युत वाहक बल $(e)$ $e = -\frac{d\phi}{dt}$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $\phi$ लूप से जुड़ा चुंबकीय फ्लक्स है।
चूंकि प्रेरित धारा $I = \frac{e}{R}$ (जहाँ $R$ लूप का प्रतिरोध है) होती है,इसलिए प्रेरित धारा चुंबकीय फ्लक्स के परिवर्तन की दर के सीधे आनुपातिक होती है,अर्थात $I \propto \frac{d\phi}{dt}$।
इसलिए,प्रेरित धारा तब अधिकतम होती है जब चुंबकीय फ्लक्स के परिवर्तन की दर $(\frac{d\phi}{dt})$ अधिकतम होती है।
यह तब होता है जब लूप से जुड़ा चुंबकीय क्षेत्र तेजी से बदलता है।

(A) फैराडे के विद्युत चुंबकीय प्रेरण के नियम के अनुसार,कुंडली में प्रेरित $EMF$ $(\varepsilon)$ को इस सूत्र द्वारा दर्शाया जाता है: $\varepsilon = -N \frac{d\Phi_B}{dt}$.
यहाँ,$N$ कुंडली में फेरों की संख्या है और $\frac{d\Phi_B}{dt}$ चुंबकीय फ्लक्स में परिवर्तन की दर है।
चुंबकीय फ्लक्स $\Phi_B$ चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता और कुंडली के क्षेत्रफल पर निर्भर करता है,जो चुंबक की गति और फेरों की संख्या से प्रभावित होता है।
इस संदर्भ में कुंडली का आकार प्रेरित $EMF$ के परिमाण को सीधे निर्धारित नहीं करता है,क्योंकि $EMF$ कुल फ्लक्स लिंकेज और परिवर्तन की दर पर निर्भर करता है,न कि तार के ज्यामितीय विन्यास पर।

(B) विद्युत जनरेटर में,प्रत्येक आधे चक्कर के बाद कुंडली में धारा की दिशा को उलटने के लिए स्प्लिट रिंग (कम्यूटेटर) का उपयोग किया जाता है,जो यह सुनिश्चित करता है कि आउटपुट धारा एक ही दिशा $(DC)$ में प्रवाहित हो।
यदि स्प्लिट रिंग के स्थान पर पूर्ण वृत्ताकार रिंग (स्लिप रिंग) का उपयोग किया जाता है,तो कुंडली में प्रेरित धारा की दिशा प्रत्येक आधे चक्कर के बाद बिना सुधारे (rectify) ही बदल जाती है।
परिणामस्वरूप,बाहरी परिपथ से प्रवाहित होने वाली धारा समय-समय पर अपनी दिशा बदलती है,जिसके परिणामस्वरूप प्रत्यावर्ती धारा $(AC)$ उत्पन्न होती है।

(D) अधिकांश पावर प्लांट (जैसे थर्मल,हाइड्रोइलेक्ट्रिक या परमाणु ऊर्जा संयंत्र) में,विद्युत का उत्पादन जनरेटर से जुड़े टर्बाइन को घुमाकर किया जाता है। जनरेटर 'विद्युत चुंबकीय प्रेरण' (Electromagnetic Induction) के सिद्धांत पर कार्य करता है,जिसमें एक बदलता हुआ चुंबकीय क्षेत्र कुंडली (coil) में विद्युत वाहक बल $(EMF)$ प्रेरित करता है,जिससे विद्युत उत्पन्न होती है।

(A) फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र में रखे धारावाही चालक पर लगने वाले बल की दिशा निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
इस नियम के अनुसार,यदि हम बाएं हाथ के अंगूठे,तर्जनी और मध्यमा उंगली को इस प्रकार फैलाएं कि वे एक-दूसरे के लंबवत हों:
$1$. तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दर्शाती है।
$2$. मध्यमा उंगली विद्युत धारा की दिशा को दर्शाती है।
$3$. अंगूठा चालक पर लगने वाले बल (या गति) की दिशा को दर्शाता है।
अतः,अंगूठा चुंबकीय बल की दिशा को दर्शाता है।

(A) $DC$ विद्युत मोटर में,प्रत्येक आधे घूर्णन के बाद कुंडली से प्रवाहित होने वाली विद्युत धारा की दिशा को उलटने के लिए विभक्त वलय (split-ring commutator) का उपयोग किया जाता है।
विद्युत धारा का यह उत्क्रमण यह सुनिश्चित करता है कि कुंडली पर कार्य करने वाला बल उसे लगातार एक ही दिशा में धकेलता रहे,जिससे मोटर निरंतर घूमती रहती है।
अतः,सही उत्तर आधा घूर्णन है।

(C) फ्लेमिंग के दाहिने हाथ के नियम का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान चालक में प्रेरित विद्युत धारा की दिशा निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
इस नियम के अनुसार,यदि हम दाहिने हाथ के अंगूठे,तर्जनी और मध्यमा उंगली को इस प्रकार फैलाएं कि वे एक-दूसरे के लंबवत हों:
$1$. अंगूठा चालक की गति की दिशा को दर्शाता है।
$2$. तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दर्शाती है।
$3$. मध्यमा उंगली प्रेरित विद्युत धारा की दिशा को दर्शाती है।

(A) इलेक्ट्रिक बेल विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव के सिद्धांत पर कार्य करती है,जिसमें मुख्य रूप से इलेक्ट्रोमैग्नेट (विद्युत चुंबक) का उपयोग होता है।
जब स्विच दबाया जाता है,तो विद्युत धारा कुंडली से होकर गुजरती है,जो एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के रूप में कार्य करती है।
यह इलेक्ट्रोमैग्नेट लोहे के आर्मेचर को आकर्षित करता है,जिससे हथौड़ा घंटी (gong) पर प्रहार करता है।
जैसे ही आर्मेचर आगे बढ़ता है,सर्किट टूट जाता है,इलेक्ट्रोमैग्नेट अपना चुंबकत्व खो देता है और स्प्रिंग आर्मेचर को वापस खींच लेती है,जिससे सर्किट फिर से पूरा हो जाता है और यह प्रक्रिया दोहराई जाती है।

(C) फायर अलार्म सिस्टम में आमतौर पर आउटपुट डिवाइस के रूप में इलेक्ट्रिक बेल का उपयोग किया जाता है,ताकि आग का पता चलने पर तेज आवाज उत्पन्न की जा सके। इलेक्ट्रिक बेल विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव के सिद्धांत पर कार्य करती है। जब किसी सेंसर (जैसे हीट या स्मोक डिटेक्टर) द्वारा सर्किट पूरा होता है,तो विद्युत धारा इलेक्ट्रोमैग्नेट से होकर गुजरती है,जो हथौड़े को आकर्षित करती है और वह घंटी पर प्रहार करके निरंतर अलार्म की आवाज उत्पन्न करती है।

(B) फ्लेमिंग के दाहिने हाथ के नियम के अनुसार:
$1$. तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा $(X)$ को इंगित करती है।
$2$. अंगूठा चालक की गति की दिशा $(Y)$ को इंगित करता है।
$3$. मध्यमा प्रेरित विद्युत धारा की दिशा $(Z)$ को इंगित करती है।
अतः,$X$ तर्जनी है,$Y$ अंगूठा है और $Z$ मध्यमा है।

(D) डायरेक्ट करंट $(DC)$ विद्युत धारा का एक प्रकार है जो केवल एक ही दिशा में प्रवाहित होती है।
अल्टरनेटिंग करंट $(AC)$ के विपरीत,जो समय-समय पर अपनी दिशा और परिमाण को बदलता है,$DC$ समय के साथ अपनी ध्रुवीयता और परिमाण को स्थिर रखता है।
आवृत्ति को अल्टरनेटिंग तरंग के प्रति सेकंड पूर्ण होने वाले चक्रों की संख्या के रूप में परिभाषित किया जाता है।
चूंकि $DC$ वोल्टेज दोलन नहीं करता है और न ही अपनी दिशा बदलता है,इसलिए यह कोई चक्र पूरा नहीं करता है।
अतः,$DC$ वोल्टेज की आवृत्ति $0 \ Hz$ होती है।

(B) संयुक्त राज्य अमेरिका $(USA)$ में,मानक घरेलू विद्युत आपूर्ति $110\;V$ के वोल्टेज परिमाण और $60\;Hz$ की आवृत्ति पर प्रदान की जाती है।
इसके विपरीत,भारत सहित कई अन्य देश $50\;Hz$ की आवृत्ति के साथ $220\;V$ से $240\;V$ के मानक वोल्टेज का उपयोग करते हैं।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(A) घरेलू विद्युत परिपथों में,सुरक्षा और पहचान के लिए मानक रंग कोडिंग का उपयोग किया जाता है।
$1$. $Red$ (लाल) तार का उपयोग $Live$ (फेज) कनेक्शन के लिए किया जाता है,जो पावर सप्लाई से विद्युत धारा लाता है।
$2$. $Black$ (काले) तार का उपयोग $Neutral$ कनेक्शन के लिए किया जाता है।
$3$. $Green$ (हरे) या $Yellow$ (पीले) तार का उपयोग $Earthing$ (अर्थिंग) के लिए किया जाता है,जो बिजली के झटकों से बचाता है।
अतः,लाल रंग के इंसुलेटेड तार का उपयोग $Live$ कनेक्शन के लिए किया जाता है।

(B) भारत में घरेलू विद्युत वायरिंग के लिए मानक कलर कोडिंग के अनुसार:
$1$. $Live$ (फेज) तार आमतौर पर लाल रंग का होता है।
$2$. $Neutral$ (तटस्थ) तार आमतौर पर काले रंग का होता है।
$3$. $Earth$ (अर्थिंग) तार आमतौर पर हरे रंग का होता है।
इसलिए,न्यूट्रल तार के लिए काला रंग उपयोग किया जाता है।

(C) दिष्ट धारा $(DC)$ विद्युत आवेश का एकदिशीय प्रवाह है।
अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जिनमें बैटरी होती है या संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक सर्किट होते हैं,जैसे कि सेलफोन,$DC$ पर काम करते हैं।
रेफ्रिजरेटर,ट्यूबलाइट और विद्युत पंखे जैसे उपकरण आमतौर पर पावर ग्रिड द्वारा आपूर्ति की जाने वाली प्रत्यावर्ती धारा $(AC)$ पर चलते हैं।

(D) घरेलू विद्युत परिपथों में दो प्रकार के परिपथों का उपयोग किया जाता है: एक $5A$ करंट रेटिंग वाला परिपथ जो कम बिजली की खपत वाले उपकरणों (जैसे बल्ब,पंखे और टेलीविजन) के लिए होता है और दूसरा $15A$ करंट रेटिंग वाला परिपथ जो अधिक बिजली की खपत वाले उपकरणों (जैसे एयर कंडीशनर,रेफ्रिजरेटर और इलेक्ट्रिक आयरन) के लिए होता है।
इसलिए,उच्च पावर रेटिंग वाले उपकरणों को $15A$ की लाइन से जोड़ा जाता है।

(B, C, D) घरेलू विद्युत परिपथों में दो प्रकार के सर्किट का उपयोग किया जाता है: कम शक्ति वाले उपकरणों के लिए $5\, A$ का सर्किट और उच्च शक्ति वाले उपकरणों के लिए $15\, A$ का सर्किट।
$TV$,ट्यूबलाइट और इलेक्ट्रिक पंखे जैसे उपकरण बहुत कम बिजली की खपत करते हैं और इन्हें $5\, A$ के सर्किट पर काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
इन कम शक्ति वाले उपकरणों को $15\, A$ की लाइन में जोड़ना अनावश्यक है।
एयर कंडीशनर एक उच्च शक्ति वाला उपकरण है जिसे $15\, A$ के सर्किट की आवश्यकता होती है।
इसलिए,$TV$,ट्यूबलाइट और इलेक्ट्रिक पंखे आमतौर पर $15\, A$ की लाइन में नहीं जोड़े जाते हैं।

(A, C, D) पावर रेटिंग का अर्थ है कि कोई उपकरण प्रति इकाई समय में कितनी विद्युत ऊर्जा की खपत करता है $(P = V \times I)$।
$TV$ जैसे उपकरणों की पावर रेटिंग आमतौर पर कम होती है (आमतौर पर $50 \ W$ से $200 \ W$)।
गीजर,हीटर और एयर कंडीशनर जैसे उपकरण उच्च पावर वाले उपकरण हैं जिन्हें गर्मी या ठंडक पैदा करने के लिए काफी विद्युत ऊर्जा की आवश्यकता होती है,जो अक्सर $1000 \ W$ से $3000 \ W$ या उससे अधिक होती है।
दिए गए विकल्पों में से,$TV$ कम पावर रेटिंग वाला उपकरण है,जबकि गीजर,हीटर और एयर कंडीशनर उच्च पावर वाले उपकरण हैं। प्रश्न पूछता है कि कौन सा उपकरण कम पावर रेटिंग वाला नहीं है,इसलिए गीजर,हीटर और एयर कंडीशनर तीनों उच्च पावर रेटिंग वाले हैं।

(B) जब एक ही विद्युत परिपथ में बहुत अधिक विद्युत उपकरण एक साथ जोड़े जाते हैं,तो स्रोत से ली जाने वाली कुल विद्युत धारा तारों की क्षमता से अधिक हो जाती है। विद्युत धारा का यह अत्यधिक प्रवाह तारों को बहुत गर्म कर देता है,जिससे नुकसान या आग लग सकती है। इस घटना को $Overloading$ (ओवरलोडिंग) कहा जाता है।

(D) विद्युत फ्यूज विद्युत परिपथ में उपयोग किया जाने वाला एक सुरक्षा उपकरण है।
यह कम गलनांक वाले पदार्थ से बने तार का बना होता है।
जब शॉर्ट-सर्किट या ओवरलोडिंग के कारण परिपथ में अत्यधिक विद्युत धारा प्रवाहित होती है,तो फ्यूज का तार गर्म होकर पिघल जाता है।
इससे परिपथ टूट जाता है,जिससे उपकरणों तक विद्युत धारा का प्रवाह रुक जाता है।
इस प्रकार,यह विद्युत उपकरणों को उच्च विद्युत धारा के झटके से होने वाले नुकसान से बचाता है।

(C) फ्यूज तार एक सुरक्षा उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत परिपथों में उपकरणों को उच्च विद्युत धारा से बचाने के लिए किया जाता है।
इसका गलनांक कम होना चाहिए ताकि जब विद्युत धारा एक सुरक्षित सीमा से अधिक हो जाए,तो यह पिघल जाए और परिपथ को तोड़ दे।
नाइक्रोम एक ऐसी मिश्रधातु है जिसका गलनांक बहुत अधिक होता है और इसका प्रतिरोध भी उच्च होता है,यही कारण है कि इसका उपयोग हीटर और टोस्टर जैसे उपकरणों में हीटिंग तत्व के रूप में किया जाता है,न कि फ्यूज तार के रूप में।
शुद्ध टिन,लेड और टिन तथा लेड की मिश्रधातुओं का गलनांक कम होता है,जो उन्हें फ्यूज तार के लिए उपयुक्त बनाता है।