Notes of Science in Hindi for Class 10th Chapter 13 चुंबकीय प्रभाव - Magnetic Effects CBSE NCERT
इस अध्याय में विषय
• परिचय
• चुंबक के गुण
→ क्षेत्र रेखाओं के लक्षण
→ दंड चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र
• दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम
• सीधे कंडक्टर के माध्यम से करंट के कारण चुंबकीय क्षेत्र
• वृत्ताकार लूप के माध्यम से धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र
→ एक वृत्ताकार धारावाही चालक के चुंबकीय क्षेत्र को प्रभावित करने वाले कारक
• सोलेनॉइड
→ चुंबकीय क्षेत्र की दिशा
• विद्युत चुम्बक
• स्थायी चुंबक
• चुंबकीय क्षेत्र में धारावाही चालक पर बल
• फ्लेमिंग का वाम हस्त नियम
→ एमआरआई (चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग)
→ गैल्वेनोमीटर
• इलेक्ट्रिक मोटर और उसकी कार्यप्रणाली
→ कम्यूटेटर
→ आर्मेचर
→ इलेक्ट्रिक मोटर का व्यावसायिक उपयोग
• इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन
• फ्लेमिंग का दायां हाथ नियम
• इलेक्ट्रिक जेनरेटर और उसकी कार्यप्रणाली
• वैकल्पिक धारा (एसी)
→ एसी का फायदा
→ एसी का नुकसान
• डायरेक्ट करंट (डीसी)
• घरेलू विद्युत परिपथ
→ अर्थ वायर
→ शॉर्ट सर्किट
→ ओवरलोडिंग
→ ओवरलोडिंग के कारण
→ सुरक्षा उपकरण
परिचय
→ चुम्बक कोई ऐसा पदार्थ है जो लोहे या लोहे जैसे पदार्थों को अपनी ओर आकर्षित करता है।
→ विद्युत धारावाही तार चुम्बक की भाँति व्यवहार करता है।
→ विद्युत चुम्बक और विद्युत मोटर में विद्युत प्रवाह का चुंबकीय प्रभाव शामिल होता है, और विद्युत जनरेटर में गतिमान चुम्बक का विद्युत प्रभाव शामिल होता है।
→ किसी धात्विक चालक से विद्युत धारा प्रवाहित करने पर कंपास की सुई विक्षेपित हो जाती है।
चुंबक के गुण
(i) प्रत्येक चुम्बक के दो ध्रुव होते हैं अर्थात उत्तर और दक्षिण।
(ii) समान ध्रुव एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं।
(iii) विपरीत ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करते हैं।
(iv) एक स्वतंत्र रूप से लटका हुआ छड़ चुंबक अपने आप को लगभग उत्तर-दक्षिण दिशा में अपने उत्तरी ध्रुव के साथ उत्तर दिशा की ओर संरेखित करता है।
फील्ड लाइन्स की विशेषताएं
→ क्षेत्र रेखाएँ उत्तरी ध्रुव से निकलती हैं और चुम्बक के दक्षिणी ध्रुव पर समाप्त होती हैं।
→ क्षेत्र रेखाएं बंद वक्र हैं।
→ प्रबल चुंबकीय क्षेत्र में क्षेत्र रेखाएं अधिक निकट होती हैं।
→ क्षेत्र रेखाएं एक दूसरे को कभी नहीं काटती हैं क्योंकि दो रेखाएं प्रतिच्छेद करती हैं, एक बिंदु पर दो उत्तर दिशाएं होनी चाहिए, जो संभव नहीं है।
→ चुम्बक के भीतर क्षेत्र रेखाओं की दिशा दक्षिण से उत्तर की ओर होती है।
→ चुंबकीय क्षेत्र की आपेक्षिक शक्ति क्षेत्र की निकटता की डिग्री से दिखाई जाती है
लाइनें।
एक बार चुंबक का चुंबकीय क्षेत्र
→ एचसी ओर्स्टेड पहले व्यक्ति थे जिन्होंने बताया कि विद्युत प्रवाह में चुंबकीय क्षेत्र होता है।
दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम
→ कल्पना कीजिए कि आप अपने दाहिने हाथ में करंट ले जाने वाले स्ट्रेट कंडक्टर को पकड़ रहे हैं जैसे
कि अंगूठा धारा की दिशा की ओर इशारा कर रहा है।
→ फिर चालक के चारों ओर लिपटी उंगलियां चुंबकीय क्षेत्र की दिशा देती हैं।
एक सीधे कंडक्टर के माध्यम से करंट के कारण चुंबकीय क्षेत्र
→ इसे चालक के प्रत्येक बिंदु पर संकेंद्रित वृत्तों द्वारा निरूपित किया जा सकता है।
→ दिशा दाहिने हाथ के अंगूठे के नियम या कम्पास द्वारा दी जा सकती है।
→ वृत्त चालक के निकट होते हैं।
→ चुंबकीय क्षेत्र धारा की शक्ति।
→ चुंबकीय क्षेत्र ∝ 1/कंडक्टर से दूरी
एक वृत्ताकार लूप के माध्यम से धारा के कारण चुंबकीय क्षेत्र
→ इसे प्रत्येक बिंदु पर संकेंद्रित वृत्त द्वारा दर्शाया जा सकता है।
→ जैसे-जैसे हम दूर जाते हैं वृत्त बड़े और बड़े होते जाते हैं।
→ तार पर विद्युत धारा प्रवाहित करने वाला प्रत्येक बिंदु, लूप के केंद्र में एक सीधी रेखा के रूप में प्रकट होने वाले चुंबकीय क्षेत्र को जन्म देगा।
→ लूप के अंदर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा समान होती है।
एक वृत्ताकार धारावाही चालक के चुंबकीय क्षेत्र को प्रभावित करने वाले कारक
→ चुंबकीय क्षेत्र चालक से गुजरने वाली धारा
→ चुंबकीय ∝ 1/कंडक्टर से दूरी
→ चुंबकीय क्षेत्र कुण्डली में फेरों की संख्या
→ चुंबकीय क्षेत्र योगात्मक प्रकृति का होता है अर्थात एक लूप का चुंबकीय क्षेत्र दूसरे लूप के चुंबकीय क्षेत्र में जुड़ जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक वृत्ताकार मोड़ में धारा की कुछ दिशा होती है।
solenoid
→ एक बेलनाकार रूप में बारीकी से लिपटे तांबे के तार के कई गोलाकार घुमावों का एक कुंडल।
→ परिनालिका का चुंबकीय क्षेत्र छड़ चुम्बक के समान होता है।
→ परिनालिका के भीतर चुंबकीय क्षेत्र एकसमान होता है और समानांतर क्षेत्र रेखाओं द्वारा निरूपित होता है।
चुंबकीय क्षेत्र की दिशा
(i) परिनालिका के बाहर: उत्तर से दक्षिण
(ii) सोलेनोइड के अंदर: दक्षिण से उत्तर
→ सोलेनॉइड का उपयोग नरम लोहे जैसे चुंबकीय पदार्थ को चुम्बकित करने के लिए किया जा सकता है।
विद्युत
→ यह एक अस्थायी चुंबक है, इसलिए इसे आसानी से विचुंबकित किया जा सकता है।
→ शक्ति विविध हो सकती है।
→ ध्रुवीयता को उलटा किया जा सकता है।
→ आम तौर पर मजबूत चुंबक।
स्थायी चुंबक
→ आसानी से विचुंबकीय नहीं किया जा सकता।
→ शक्ति निश्चित है।
→ ध्रुवीयता को उलट नहीं किया जा सकता है।
→ आम तौर पर कमजोर चुंबक।
चुंबकीय क्षेत्र में धारावाही चालक पर बल
आंद्रे मैरी एम्पीयर ने सुझाव दिया कि चुंबक भी एक समान और विपरीत बल लगाता है
करंट ले जाने वाले कंडक्टर पर।
→ चालक में विस्थापन अधिकतम होता है जब धारा की दिशा चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के समकोण पर होती है।
→ धारा की दिशा उलटने पर बल की दिशा उलट जाती है।
फ्लेमिंग का वाम हस्त नियम
→ अपने बाएं हाथ के अंगूठे, तर्जनी और मध्यमा को इस तरह फैलाएं कि वे परस्पर लंबवत हों।
→ यदि तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में, मध्यमा धारा की दिशा में इंगित करे तो अंगूठा गति या बल की दिशा में इंगित करेगा।
→ मानव शरीर में हृदय और मस्तिष्क का महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र होता है।
• एमआरआई (चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग): अंग के चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके शरीर के आंतरिक अंगों की छवि प्राप्त की जा सकती है।
• गैल्वेनोमीटर: वह उपकरण जो सर्किट में करंट की उपस्थिति का पता लगा सकता है। यह धारा की दिशा का भी पता लगाता है।
विद्युत मोटर
→ विद्युत मोटर एक घूमने वाला उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
→ एक इलेक्ट्रिक मोटर में इंसुलेटेड कॉपर वायर की आयताकार कॉइल ABCD होती है। कुण्डली को चुंबकीय क्षेत्र के दो ध्रुवों के बीच इस प्रकार रखा गया है कि भुजा AB और CD चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के लंबवत हैं।
→ कुण्डली के सिरे एक विभाजित वलय के दो भागों P और Q से जुड़े हुए हैं। इन हिस्सों के अंदरूनी हिस्से इंसुलेटेड होते हैं और एक एक्सल से जुड़े होते हैं।
→ P और Q के बाहरी संवाहक किनारे क्रमशः दो संवाहक स्थिर ब्रश X और Y को स्पर्श करते हैं।
→ कॉइल में करंट ABCD ब्रश X के माध्यम से स्रोत बैटरी से प्रवेश करता है और ब्रश Y के माध्यम से बैटरी में वापस प्रवाहित होता है।
→ भुजा AB पर कार्य करने वाला बल उसे नीचे की ओर धकेलता है जबकि भुजा CD पर कार्य करने वाला बल उसे ऊपर की ओर धकेलता है।
→ इस प्रकार कुंडल और धुरी O, एक अक्ष के चारों ओर घूमने के लिए स्वतंत्र रूप से घुड़सवार, वामावर्त घुमाते हैं।
→ आधे घूमने पर, Q ब्रश X से और P ब्रश Y से संपर्क बनाता है। इसलिए कॉइल में करंट उल्टा हो जाता है और DCBA पथ के साथ प्रवाहित होता है।
→ स्प्लिट वलय एक कम्यूटेटर के रूप में कार्य करता है जो धारा की दिशा को उलट देता है और दो भुजाओं AB और CD पर कार्य करने वाले बल की दिशा को भी उलट देता है।
→ इस प्रकार कुंडल की भुजा AB जिसे पहले नीचे धकेला गया था, अब ऊपर की ओर धकेल दी गई है और भुजा CD को पहले ऊपर की ओर धकेला गया है।
→ इसलिए कुण्डली और धुरा एक ही दिशा में आधा मोड़ अधिक घुमाते हैं। प्रत्येक आधे घुमाव पर धारा का उलटना दोहराया जाता है, जिससे कुंडल और धुरी के निरंतर घूर्णन को जन्म दिया जाता है।
• कम्यूटेटर: एक उपकरण जो एक सर्किट के माध्यम से धारा के प्रवाह की दिशा को उलट देता है उसे कम्यूटेटर कहा जाता है।
• आर्मेचर: नरम लोहे की कोर, जिस पर कुंडल सहित कुंडल घाव होते हैं, आर्मेचर कहलाते हैं। यह मोटर की शक्ति को बढ़ाता है।
मोटरों का व्यावसायिक उपयोग
(i) स्थायी चुंबक के स्थान पर एक विद्युत चुम्बक
(ii) धारावाही कुण्डली में चालक तार के फेरों की बड़ी संख्या
(iii) एक नरम लोहे का कोर जिस पर कुंडल घाव होता है।
इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन
→ जब किसी चालक को बदलते चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो उसमें कुछ धारा प्रेरित होती है।
→ ऐसी धारा प्रेरित धारा कहलाती है और घटना विद्युत चुम्बकीय प्रेरण कहलाती है।
गतिविधि संख्या 1
(i) चुंबक कुंडल में चला गया: G में क्षणिक विक्षेपण धारा की उपस्थिति का संकेत देता है।
(ii) कुण्डली के भीतर स्थिर रखा चुम्बक : कोई विक्षेप नहीं।
(iii) चुंबक वापस ले लिया जाता है: G में क्षणिक विक्षेपण लेकिन पहले मामले की विपरीत दिशा में।
गतिविधि संख्या 2
(i) स्विच ऑन: जी में क्षणिक विक्षेपण।
(ii) स्थिर धारा: कोई विक्षेपण नहीं।
(iii) स्विच ऑफ: जी में क्षणिक विक्षेपण लेकिन पहले मामले की विपरीत दिशा में।
फ्लेमिंग के दाहिने हाथ का नियम
→ दाहिने हाथ के अंगूठे, तर्जनी और मध्यमा उंगली को एक दूसरे से समकोण पर पकड़ें।
→ यदि तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में है और अंगूठा चालक की गति की दिशा में इंगित करता है, तो प्रेरित धारा की दिशा मध्यमा उंगली द्वारा इंगित की जाती है।
• विद्युत जनरेटर का कार्य सिद्धांत।
• प्रेरित धारा की दिशा ज्ञात करने के लिए प्रयुक्त होता है।
बिजली पैदा करने वाला
→ विद्युत उत्पन्न करने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र में एक कंडक्टर को घुमाने के लिए एक विद्युत जनरेटर, यांत्रिक ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
→ एक विद्युत जनरेटर में एक स्थायी चुंबक के दो ध्रुवों के बीच एक घूर्णन आयताकार कुंडल ABCD होता है।
→ इस कुण्डली के दोनों सिरे दो वलयों R1 और R2 से जुड़े हुए हैं । इन छल्लों के अंदरूनी हिस्से को इंसुलेटेड बनाया गया है।
→ इन छल्लों के अंदरूनी हिस्से को इंसुलेटेड बनाया जाता है। दो संवाहक स्थिर ब्रश B 1 और B 2 को क्रमशः रिंगों R 1 और R 2 पर अलग-अलग दबाकर रखा जाता है ।
→ दो वलय R 1 और R 2 आंतरिक रूप से एक धुरी से जुड़े हुए हैं। चुंबकीय क्षेत्र के अंदर कुंडल को घुमाने के लिए धुरी को यांत्रिक रूप से बाहर से घुमाया जा सकता है।
→ दिए गए बाहरी परिपथ में धारा के प्रवाह को दिखाने के लिए दो ब्रशों के बाहरी सिरे गैल्वेनोमीटर से जुड़े होते हैं।
→ जब दो वलयों से जुड़े धुरा को इस प्रकार घुमाया जाता है कि स्थायी चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र में भुजा AB ऊपर (और भुजा CD नीचे की ओर) गति करती है।
→ आधे चक्कर के बाद भुजा CD ऊपर की ओर तथा AB नीचे की ओर गति करने लगती है। परिणामस्वरूप, दोनों भुजाओं में प्रेरित धाराओं की दिशाएँ बदल जाती हैं, जिससे DCBA दिशा में शुद्ध प्रेरित धारा उत्पन्न होती है।
→ बाह्य परिपथ में धारा अब B 1 से B 2 की ओर प्रवाहित होती है । इस प्रकार प्रत्येक आधे घूर्णन के बाद संबंधित भुजाओं में धारा की ध्रुवता बदल जाती है।
• दिष्ट धारा (DC) प्राप्त करने के लिए , एक स्प्लिट-रिंग प्रकार के कम्यूटेटर का उपयोग किया जाना चाहिए। इस व्यवस्था में एक ब्रश हमेशा ऊपर की ओर बढ़ने वाले हाथ के संपर्क में रहता है, जबकि दूसरा नीचे जाने वाली भुजा के संपर्क में रहता है।
• दिष्ट धारा हमेशा एक दिशा में प्रवाहित होती है, जबकि प्रत्यावर्ती धारा समय-समय पर अपनी दिशा उलट देती है।
वैकल्पिक धारा (एसी)
→ वह धारा जो समय-समय पर अपनी दिशा बदल देती है।
→ भारत में AC हर 1/100 सेकंड में अपनी दिशा उलट देता है।
समयावधि = 1/100 + 1/100 = 1/50 s
आवृत्ति = 1/समय अवधि = 1/50 = 50 हर्ट्ज
एसी का लाभ
→ एसी को ज्यादा ऊर्जा हानि के बिना लंबी दूरी पर प्रसारित किया जा सकता है।
एसी का नुकसान
→ एसी को स्टोर नहीं किया जा सकता।
डायरेक्ट करंट (डीसी)
→ वह धारा जो अपनी दिशा को उलटती नहीं है।
→ डीसी को स्टोर किया जा सकता है।
→ लंबी दूरी पर संचरण के दौरान ऊर्जा की हानि अधिक होती है।
→ डीसी के स्रोत: सेल, बैटरी, स्टोरेज सेल।
घरेलू इलेक्ट्रिक सर्किट
→ तीन प्रकार के तारों का उपयोग किया जाता है:
(i) लाल इन्सुलेशन कवर के साथ लाइव वायर (पॉजिटिव)।
(ii) ब्लैक इंसुलेशन कवर के साथ न्यूट्रल वायर (नेगेटिव)।
(iii) हरे रंग के इन्सुलेशन कवर के साथ पृथ्वी के तार।
→ भारत में लाइव और न्यूट्रल तार के बीच संभावित अंतर 220 V है।
→ पोल मुख्य आपूर्ति फ्यूज बिजली मीटर ⇒ वितरण बॉक्स सर्किट अलग करने के लिए
• अर्थ वायर: विशेष रूप से धातु के उपकरणों में करंट के रिसाव के मामले में बिजली के झटके से हमारी रक्षा करता है। यह करंट के रिसाव की स्थिति में करंट के लिए कम प्रतिरोध पथ प्रदान करता है।
• शॉर्ट सर्किट: जब लाइव वायर गलती से न्यूट्रल वायर के सीधे संपर्क में आ जाता है। सर्किट का प्रतिरोध कम हो जाता है जिसके परिणामस्वरूप ओवरलोडिंग हो सकती है।
• ओवरलोडिंग: जब खींचा गया करंट किसी कंडक्टर की करंट वहन क्षमता से अधिक होता है, तो इसका परिणाम ओवरलोडिंग होता है।
ओवरलोडिंग के कारण
(i) वोल्टेज आपूर्ति में आकस्मिक वृद्धि।
(ii) एक ही सॉकेट में एक से अधिक उपकरणों का उपयोग।
सुरक्षा उपकरण
(i) इलेक्ट्रिक फ्यूज
(ii) अर्थ वायर
(iii) एमसीबी (लघु सर्किट ब्रेकर)
