Displacement Current MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Displacement Current - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर : विकल्प 2) ε₀ dΦₑ / dt है। 

अवधारणा:

विस्थापन धारा एक अवधारणा है जिसे जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने उन क्षेत्रों में स्पष्ट धारा के लिए पेश किया था जहाँ समय के साथ परिवर्तनशील विद्युत क्षेत्र होते हैं लेकिन आवेश वाहकों की कोई वास्तविक गति नहीं होती है।

विस्थापन धारा घनत्व (J_d) निम्न समीकरण द्वारा दिया गया है:

J_d = ε₀ (dE / dt)

जहाँ ε₀ मुक्त स्थान की विद्युतशीलता है और dE/dt समय के सापेक्ष विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन की दर है।

संपूर्ण सतह पर विचार करते समय, विस्थापन धारा (I_d) को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

I_d = ε₀ (dΦₑ / dt)

जहाँ Φₑ विद्युत अभिवाह है।

गणना:

यह देखते हुए कि समय-परिवर्तनशील विद्युत क्षेत्र के कारण विस्थापन धारा की आवश्यकता है, हम इस सूत्र का उपयोग करते हैं:

I_d = ε₀ (dΦₑ / dt)

यह सीधे विकल्प 2 से मेल खाता है।

गणना:

एक चुम्बकीय पदार्थ अपना चुम्बकीय गुण खो देता है जब उसे उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब किसी चुम्बकीय पदार्थ को एक निश्चित तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, तो तापीय ऊर्जा उसके चुम्बकीय डोमेन के संरेखण को बाधित करती है, जिससे वह अपना चुम्बकत्व खो देता है।

सही उत्तर विकल्प 4: उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है।

सही उत्तर कथन-I और कथन-II दोनों सत्य हैं।Key Points

• कथन I : तापमान में कमी के साथ अनुचुम्बकीय और लौहचुम्बकीय पदार्थों की संवेदनशीलता बढ़ जाती है।
  • यह पैरामैग्नेटिक और फेरोमैग्नेटिक दोनों ही पदार्थों के लिए सही है। पैरामैग्नेटिक पदार्थों के लिए क्यूरी के नियम के अनुसार, चुंबकीय संवेदनशीलता तापमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है
  • लौहचुम्बकीय पदार्थों के लिए, जैसे-जैसे तापमान घटता है, चुंबकीय डोमेन अधिक संरेखित हो जाते हैं, तथा संवेदनशीलता बढ़ जाती है।
  • हालाँकि, यदि तापमान क्यूरी तापमान से अधिक हो जाता है, तो लौह-चुम्बकीय पदार्थ अपना लौह-चुम्बकत्व खो देते हैं और अनुचुम्बकीय पदार्थों की तरह व्यवहार करने लगते हैं।
• कथन-II: प्रतिचुम्बकत्व, इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय गति के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है, जो लागू चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत चुंबकीय आघूर्ण विकसित करते हैं।
  • यह भी सही है।
  • प्रतिचुम्बकत्व, किसी पदार्थ में प्रेरित चुम्बकीय आघूर्ण के कारण होता है, जब कोई बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र लगाया जाता है।
  • कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन अपनी गति को इस प्रकार समायोजित करते हैं कि प्रेरित चुंबकीय आघूर्ण, लगाए गए क्षेत्र के विपरीत दिशा में होते हैं, जिससे प्रतिकर्षण प्रभाव उत्पन्न होता है।

अवधारणा:

विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन के कारण प्रेरित धारा को विस्थापन धारा के रूप में जाना जाता है और इसे इस प्रकार लिखा जाता है;

स्पष्टीकरण:

चूँकि हम जानते हैं, विस्थापन

-----(1)

यहाँ, 

इसलिए,

इसलिए विस्थापन धारा समय-परिवर्ती क्षेत्र में मौजूद होती है।

अतः विकल्प 2) सही उत्तर है।

अवधारणा:

• क्यूरी तापमान: क्यूरी तापमान वह तापमान होता है जिस पर किसी पदार्थ के चुंबकीय गुण बदल जाते हैं।
  • जब तापमान क्यूरी तापमान से अधिक होता है, तो लोहचुंबकीय पदार्थ अनुचंबकीय पदार्थ बन जाता है।

• लोहचुम्बकीय पदार्थ: लोहचुम्बकीय पदार्थ का बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक विशाल, धनात्मक ग्राहकत्व है। वे चुंबकीय क्षेत्रों के लिए एक मजबूत आकर्षण प्रदर्शित करते हैं और बाहरी क्षेत्र को हटा दिए जाने के बाद अपने चुंबकीय गुणों को बनाए रख सकते हैं। उदाहरण के लिए आयरन, निकल और कोबाल्ट।
• अनुचंबकीय पदार्थ : अनुचंबकीय पदार्थ में चुम्बकीय क्षेत्र के लिए धनात्मक ग्राहकत्व होता है। इन सामग्रियों को चुंबकीय क्षेत्र द्वारा थोड़ा आकर्षित किया जाता है और बाहरी क्षेत्र को हटाने पर सामग्री चुंबकीय गुणों को बरकरार नहीं रखती है। उदाहरण के लिए मैग्नीशियम, मोलिब्डेनम, लिथियम।

व्याख्या:

• क्यूरी तापमान वह तापमान होता है जिस पर किसी पदार्थ के चुंबकीय गुण बदल जाते हैं। जब तापमान क्यूरी तापमान से अधिक होता है, तो लोहचुंबकीय पदार्थ अनुचंबकीय पदार्थ बन जाता है।

तो विकल्प 3 सही है।

अवधारणा:

• क्यूरी तापमान: क्यूरी तापमान वह तापमान होता है जिस पर किसी पदार्थ के चुंबकीय गुण बदल जाते हैं। इस तापमान पर चुंबकीय पदार्थ अपना चुंबकीय गुण खो देता है। 
  • जब तापमान क्यूरी तापमान से अधिक होता है, तो लोहचुंबकीय पदार्थ अनुचंबकीय पदार्थ बन जाता है।
• प्रतिचुंबकीय पदार्थ: प्रतिचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं, जो चुम्बकीय क्षेत्र के विपरीत दिशा में दुर्बल चुंबकन विकसित करते हैं।
• अनुचुंबकीय पदार्थ : अनुचुंबकीय पदार्थ वे होते हैं जो चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा में दुर्बल चुंबकन का निर्माण करते हैं।
• लोहचुम्बकीय पदार्थ: लोहचुम्बकीय पदार्थ वे हैं जो चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा में प्रबल चुंबकन विकसित करते हैं।

व्याख्या:

• न्यूनतम तापमान जिस पर लौहचुम्बकीय पदार्थ को अनुचुम्बकीय पदार्थ में परिवर्तित किया जाता है उसे क्यूरी तापमान के रूप में परिभाषित किया जाता है।
• इस तापमान पर पदार्थों का लौहचुम्बकत्व अचानक गायब हो जाता है।

जब लौहचुंबकीय पदार्थ को क्यूरी तापमान से परे गर्म किया जाता है, तो अनुचुंबकीय पदार्थ में बदल जाता है क्योंकि लौहचुंबकीय डोमेन यादृच्छिक बन जाते हैं।

क्यूरी तापमान:

क्यूरी तापमान वह तापमान होता है जिस पर किसी पदार्थ के चुंबकीय गुण बदल जाते हैं।

जब तापमान क्यूरी तापमान से अधिक होता है, तो लोहचुंबकीय पदार्थ अनुचुंबकीय पदार्थ बन जाता है। यहाँ, X के रूप में (चुंबकीय संवेदनशीलता) बनाम T (तापमान)

Additional Information

लौहचुम्बकत्व:

लौहचुम्बकत्व चुंबकीय डोमेन की उपस्थिति में होता है जो चुंबकीय पदार्थो में समान दिशा में संरेखित होते हैं। लौहचुंबकीय पदार्थो के कुछ सामान्य उदाहरण लोहा, निकेल, कोबाल्ट और धात्विक मिश्रधातु जैसे धातुएं होते हैं।

प्रतिलौहचुम्बकत्व:

• प्रतिलौहचुम्बकत्व चुंबकीय डोमेन की उपस्थिति में होता है जो चुंबकीय पदार्थो में विपरीत दिशा में संरेखित होते हैं। 
• इन विपरीत चुंबकीय डोमेन में बराबर चुंबकीय आघूर्ण होता है जो रद्द हो जाते हैं (चूँकि वे विपरीत दिशाओं में होते हैं)। 
• यह पदार्थो के कुल आघूर्ण को शून्य कर देता है। इस प्रकार के पदार्थ को प्रतिलौहचुंबकीय पदार्थ के रूप में जाना जाता है। 

चुंबकीय पदार्थों का वर्गीकरण:

अवधारणा:

लौह चुंबकीय सामग्री -

• कुछ सामग्रियों में स्थायी परमाणु चुंबकीय आघूर्णों में बिना किसी बाहरी क्षेत्र के भी खुद को संरेखित करने की एक मजबूत प्रवृत्ति होती है।
• इन सामग्रियों को लौह चुंबकीय सामग्री कहा जाता है।
• प्रत्येक अचुंबकित लौह चुंबकीय सामग्री में परमाणु सामग्री के अंदर डोमेन बनाते हैं।
• हालाँकि, अलग-अलग डोमेन में चुंबकीय आघूर्ण की अलग-अलग दिशाएँ होती हैं और इसलिए सामग्री अचुंबकित रहती है।
• बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को लागू करने पर, ये डोमेन चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में घूमते और संरेखित होते हैं।

स्पष्टीकरण:

• क्यूरी तापमान से परे, लौह चुंबकीय सामग्री अनुचुंबकीय सामग्री में बदल जाती है, जैसे कि लौह चुंबकीय डोमेन यादृच्छिक हो जाते हैं। इसलिए विकल्प 1 सही है।

संकल्पना:

• क्यूरी तापमान (Tc): वह न्यूनतम तापमान जिसपर एक लौहचौम्बिक पदार्थ को अनुचुंबकीय पदार्थ में परिवर्तित किया जाता है, उसे क्यूरी तापमान के रूप में परिभाषित किया जाता है।
• वह तापमान जिसके ऊपर एक लौहचौम्बिक पदार्थ एक अनुचुंबकीय पदार्थ की तरह व्यवहार करता है, उसे क्यूरी तापमान के रूप में परिभाषित किया जाता है।
• इस तापमान पर पदार्थ का लौहचुंबकत्व अचानक नष्ट हो जाता है।

वर्णन:

• ऊपर से यह स्पष्ट है कि क्यूरी तापमान वह तापमान है जिसके ऊपर एक लौहचौम्बिक पदार्थ अनुचुंबकीय हो जाता है। अतः विकल्प 2 सही है।

स्पष्टीकरण:

क्यूरी तापमान:

• यह वह तापमान है जिसके ऊपर लौहचौम्बिक पदार्थ अपने चुंबकीय गुणों को खो देते हैं और चुम्बकत्व पूरी तरह से नष्ट हो जाता है।
• चुंबकीय संवेदनशीलता तापमान में वृद्धि के साथ कम होती है। इसलिए लौहचौम्बिकत्व तापमान में वृद्धि के साथ कम होता है। यह विशिष्ट शून्य तापमान पर अधिकतम होता है और क्यूरी तापमान पर शून्य हो जाता है। इस तापमान के ऊपर लौहचौम्बिक पदार्थ अनुचुंबकीय पदार्थ के रूप में व्यवहार करता है।

• कुछ सामग्रियों का तापमान निम्नानुसार है:

लौह(Fe) = 1043 K

कोबाल्ट(Co) = 1400 K

निकेल(Ni) = 627 K

विकल्प(1)

अवधारणा:

• क्यूरी तापमान: यह वह क्यूरी बिंदु है, जिस पर इस तापमान से ऊपर कुछ पदार्थ अपने स्थायी चुंबकीय गुण खो देते हैं।
• क्यूरी विद्युत का तापमान है जिस पर धातु के चुंबकीय गुणों में परिवर्तन होता है।

व्याख्या:

• क्यूरी तापमान: इसे क्यूरी बिंदु के रूप में भी जाना जाता है, जो वह तापमान है जिस पर कुछ चुंबकीय पदार्थ अपने चुंबकीय गुणों में तेज परिवर्तन से गुजरते हैं।

गणितीय रूप से इसे इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

M =C × (B/T) जहां C विशिष्ट क्यूरी स्थिरांक है, B चुंबकीय क्षेत्र है और T परम तापमान है।

विस्थापन धारा की अवधारणा मैक्सवेल द्वारा प्रस्तावित की गई थी

विस्थापन धारा ​(ID) –

यह वह धारा है जो चालन धारा के अतिरिक्त अस्तित्व में आती है, जब भी विद्युत धारा और विद्युत अभिवाह समय के साथ परिवर्तित होता है।

एम्पियर के नियम का संशोधन करने के लिए मैक्सवेल ने समरूपता के तर्क का पालन किया।

फैराडे के नियम से एक परिवर्तित होने वाला चुंबकीय क्षेत्र विद्युतीय क्षेत्र को प्रेरित करता है, इसलिए परिवर्तित होने वाले विद्युतीय क्षेत्र को चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करना चाहिए। चूँकि धाराएं चुंबकीय क्षेत्र का सामान्य स्रोत हैं, एक परिवर्तित होने वाले विद्युतीय क्षेत्र को धारा के साथ संबंधित होना चाहिए। मैक्सवेल ने उस धारा को विस्थापन धारा कहा।

आयामी स्थिरता को बनाये रखने के लिए विस्थापन धारा को एम्पियर के नियम में जोड़ा जाता है 

जहाँ, विस्थापन धारा है।

कॉन्सेप्ट:

संवेदनशीलता निम्नवत है:

जहाँ χ_m = पदार्थ की संवेदनशीलता

C = क्यूरी स्थिरांक

θ = क्यूरी तापमान

यह समीकरण T > θ के लिए मान्य है और इस समीकरण को क्यूरी वेइस नियम कहा जाता है।

गणना:

दिया गया है C = 0.2

T - θ = 0.01

सही विकल्प- 1

अवधारणा :

विस्थापन धारा:

• यह वह धारा है जो चालन धारा के अतिरिक्त अस्तित्व में आती है, जब भी विद्युत धारा और विद्युत अभिवाह समय के साथ परिवर्तित होता है।

• एक बंद पाश के माध्यम से विद्युत अभिवाह के परिवर्तन की दर है। चालन धारा के अलावा, विस्थापन धारा विद्युत आवेश के वास्तविक संचलन से प्रकट नहीं होती है जैसा कि चालन धारा के मामले में होता है।
• विस्थापन धारा के लिए व्यंजक निम्न द्वारा दिया गया है

जहाँ ϕE = बंद वक्र से घिरे क्षेत्रफल में विद्युत क्षेत्र का अभिवाह, id = विस्थापन धारा, और ϵo = मुक्त स्थान की पारगम्यता

विस्थापन धारा का विचार सबसे पहले प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी जेम्स मैक्सवेल द्वारा विकसित किया गया था।

• विस्थापन धारा का SI मात्रक एम्पीयर है।
• चालक तार में स्थिर विद्युत क्षेत्र की स्थिति में विस्थापन धारा का परिमाण शून्य होता है।
• एम्पियर परिपथीय नियम को सुसंगत बनाने के लिए विस्थापन धारा का विचार धारा में लाया गया।

गणना:

दिया गया है कि: धारिता (C) = 1 μF, वोल्टेज में परिवर्तन की दर,

• धारिता के मामले में विस्थापन धारा id के लिए व्यंजक इस प्रकार दिया गया है-

....(i)

• जैसा कि हम यह भी जानते हैं कि संधारित्र पर आवेश निम्न होता है

⇒ q = CV

जहाँ q = संधारित्रों पर आवेश

समीकरण (i) में q = CV के मान को प्रतिस्थापित करने पर हमें प्राप्त होता है

...(ii)

दिए गए मानों को समीकरण (ii) में रखने पर, हमें प्राप्त होता है

⇒ id = 1 A

• अत: विकल्प -1 सही है।