Electromagnetic Induction and Inductance MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Electromagnetic Induction and Inductance - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

गणना:

दिया गया है, I = 2 A और di/dt = +1 A/s

सही उत्तर नरम लोहा है।

Key Points

• नरम लोहे को ऐसे लोहे के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसे थोड़ी मात्रा में हिस्टैरिसीस हानि के साथ आसानी से चुम्बकित और विचुम्बकित किया जा सकता है और इसमें कार्बन की मात्रा कम होती है।
• इसका उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि विद्युत धारा बंद होने पर यह अपनी चुंबकत्व शक्ति बरकरार नहीं रख पाता है।
• दूसरे शब्दों में हम यह समझ सकते हैं कि यह स्थाई रूप से चुम्बकित नहीं होता है।
• नरम लोहा में कम अवपीड़क बल या कम अवपीड़कता और कम धारण क्षमता होती है।
• इस लोहे की संवेदनशीलता बहुत अधिक और बहुत कम संक्षारक होती है।

Additional Information

• जंग लगा हुआ लोहा:
  • जंग लगा लोहा संक्षारण नामक एक प्रक्रिया का परिणाम है, विशेष रूप से जंग लगने के रूप में जाना जाने वाला प्रकार, जो स्टील सहित लोहे और उसके मिश्र धातुओं को प्रभावित करता है।
  • जंग को सामान्यतः एक परतदार, लाल-भूरे रंग के पदार्थ के रूप में जाना जाता है जो समय के साथ लोहे को भंगुर और टुकड़े-टुकड़े कर देता है।
  • जंग का निर्माण इलेक्ट्रोकेमिकल या ऑक्सीकरण-अपचयन (रेडॉक्स) प्रतिक्रिया के माध्यम से होता है, जहां लोहा पर्यावरण में ऑक्सीजन और जल के साथ प्रतिक्रिया करके आयरन ऑक्साइड का उत्पादन करता है।
  • जंग लगने की प्रक्रिया का सामान्य समीकरण है: 4Fe + 3O2 + 6H2O→ 4Fe(OH)3
• दृढ़ लोहा:
  • "दृढ़ लोहा" सामान्यतः उस लोहे को संदर्भित करता है जो ठोस, मजबूत और उच्च संरचनात्मक अखंडता वाला होता है।
  • अपने शुद्ध रूप में या स्टील जैसे लौह मिश्रधातुओं में उपयोग किया जाने वाला लोहा अपनी कठोरता और तन्य शक्ति के लिए जाना जाता है, जो इसे विभिन्न अनुप्रयोगों में एक बहुमुखी सामग्री बनाता है।
  • दृढ़ लोहा या संरचनात्मक रूप से मजबूत लोहा अपने स्थायित्व और लचीलेपन के कारण निर्माण, ऑटोमोबाइल विनिर्माण और उपभोक्ता वस्तुओं के उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
  • कार्बन मिलाने से लोहा स्टील में बदल जाता है, जो एक अविश्वसनीय रूप से मजबूत और बहुमुखी सामग्री है।
• कठोर लोहा:
  • "कठोर लोहा" सामान्यतः उस लोहे को संदर्भित करता है जिसे कठोर और अधिक टिकाऊ बनाने के लिए संसाधित या मिश्रित किया गया है।
  • लोहा, अपने शुद्ध रूप में, काफी नरम होता है।
  • इसलिए, कार्बन जैसी अन्य सामग्रियों को सामान्यतः उनकी कठोरता और तन्यता ताकत बढ़ाने के लिए जोड़ा जाता है, जिससे स्टील जैसे लौह मिश्र धातु का निर्माण होता है।
  • "कठोर लोहा" बनाने की प्रक्रिया में प्रायः तड़का और शमन जैसे ताप उपचार शामिल होते हैं।
  • यह धातु की कठोरता, दृढ़ता और समग्र स्थायित्व को बेहतर बनाने में मदद करने के लिए इसकी स्थिरता और संरचना में हेरफेर करता है।

उत्तर : 3

हल :

युग्मन गुणांक,

\(\mathrm{K}=\frac{\mathrm{M}}{\sqrt{\mathrm{~L}_1 \mathbf{L}_2}}=\frac{3}{\sqrt{36}}=0.5\)

संकल्पना:

• प्रेरकों पर विभवांतर:
  • V_L = -L dI/ dt
• प्रतिरोधों पर विभवांतर:
  • V_R = I R

परिकलन:

V_A- (5 X 1) -15 - 5 X 10^-3 X 103 = V_B

V_A-5-15-0.515 = V_B

V_A- V_B = 20.515

निष्कर्ष:

VA - VB का मान 20 V. है।

अवधारणा:

प्रेणन प्रतिघात (XL): प्रेरक द्वारा AC धारा का विरोध, सूत्र X_L = 2πfL द्वारा दिया गया है,

जहाँ f आवृत्ति है और L प्रेरकत्व है।

AC परिपथों के लिए ओम का नियम: परिपथ में धारा I = VL / X_L का उपयोग करके पाई जा सकती है,

जहाँ VL प्रेरक के पार वोल्टेज है और XL प्रतिघात है।

गणना:

प्रेरक पर वोल्टेज V_L = IX_L

⇒31.4 = I[Lω]

⇒31.4 = I[L(2πf)]

⇒31.4 = I[10 × 10–3(2 × 3.14) × 50 

⇒ I = 10 A

∴ सही विकल्प 3 है।

सही उत्तर चुंबकीय प्रवाह है।

 Key Points

• चुंबकीय प्रवाह कुल चुंबकीय क्षेत्र का एक माप है जो किसी दिए गए क्षेत्र से गुजरता है।
• चुंबकीय प्रवाह औसत चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत क्षेत्र का उत्पाद है जो इसे भेदता है।
• चुंबकीय प्रवाह की SI इकाई वेबर (Wb) है।

 Important Points

• चालकता बताती है कि किस पदार्थ से विद्युत धारा आसानी से प्रवाहित होती है।
• चुंबकीय प्रवाह घनत्व को चुंबकीय प्रवाह की दिशा के लंबवत क्षेत्र में चुंबकीय प्रवाह की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है।
• धारिता एक चालक की विद्युत आवेश धारण करने की क्षमता है।

धारणा:

• स्थितिज ऊर्जा: स्थितिज ऊर्जा एक वस्तु के भीतर संग्रहित ऊर्जा है, जो वस्तु की स्थिति, व्यवस्था या अवस्था के कारण होती है।
• ऊष्मा ऊर्जा: ऊष्मा एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में ऊर्जा का स्थानांतरण है, और यह एक एकल प्रणाली के तापमान को प्रभावित कर सकती है।
• गतिज ऊर्जा: गतिज ऊर्जा गति में द्रव्यमान की ऊर्जा है। किसी वस्तु की गतिज ऊर्जा उसकी गति के कारण होने वाली ऊर्जा है।
• विकिरण ऊर्जा: विकिरण अंतरिक्ष या किसी भौतिक माध्यम से तरंगों या कणों के रूप में ऊर्जा का उत्सर्जन या संचरण है।

व्याख्या:

• गतिमान कुंडल द्वारा किया गया कार्य (गतिज ऊर्जा में परिवर्तन) चालक में विद्युत ऊर्जा को प्रेरित करता है।

इस सिद्धांत का उपयोग विद्युत जनरेटरों में किया जाता है।

तो विकल्प 3 सही है।

अवधारणा :

• चुंबकीय फ्लक्स: सतह क्षेत्र से लंबवत गुजरने वाली चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की संख्या को चुंबकीय फ्लक्स कहा जाता है। इसे ϕ द्वारा निरूपित किया जाता है।
• चुंबकीय फ्लक्स गणितीय रूप से चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र सदिश के बिंदु गुणनफल के बराबर है जिसके माध्यम से यह गुजर रहा है।

\(⇒ {ϕ}=\vec{B}\cdot\vec{A}=BAcos\,θ\)

जहां B = चुंबकीय क्षेत्र, A = क्षेत्र सदिश और B और θ = B और A के बीच कोण

• चुंबकीय प्रवाह की SI इकाई वेबर (Wb) है ।
• विद्युत क्षेत्र : विद्युत आवेश के आसपास का स्थान या क्षेत्र जिसमें विद्युत्स्थैतिक बल को अन्य आवेशित कणों द्वारा अनुभव किया जा सकता है उसे विद्युत आवेश द्वारा विद्युत क्षेत्र कहा जाता है।
• विद्युत फ्लक्स (ΦE): किसी विद्युत क्षेत्र के अंदर रखे गए किसी दिए गए क्षेत्र के माध्यम से विद्युत फ्लक्स उस क्षेत्र के माध्यम से लंबवत गुजरने वाले बल की कुल विद्युत रेखाओं की संख्या का माप है।

व्याख्या:

• सतह क्षेत्र से लंबवत गुजरने वाली चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की संख्या को चुंबकीय फ्लक्स कहा जाता है। तो विकल्प 2 सही है।

अवधारणा:

• एक विद्युत चुंबक एक अस्थायी चुंबक है जिसमें धारा गुजरने पर आदर्श रूप से एक चुंबक के रूप में व्यवहार करने का गुणधर्म होता है और जैसे ही धारा बंद हो जाती है चुंबकत्व समाप्त हो जाता है।
• मृदु लोहे का उपयोग आम तौर पर विद्युत चुम्बक बनाने के लिए किया जाता है क्योंकि इसमें उच्च चुंबकीय पारगम्यता होती है, अर्थात यह आसानी से चुंबकीय गुण प्राप्त कर सकता है जब धारा को कोर के चारों ओर से गुजारा जाता है और धारा रुकने के साथ ही यह समाप्त हो जाती है।
• कुंडली के अंदर का मृदु लोहा चुंबकीय क्षेत्र को प्रबल बनाता है क्योंकि यह धारा प्रवाह होने पर स्वयं एक चुंबक बन जाता है

व्याख्या:

• चूंकि विद्युत चुंबक एक अस्थायी चुंबक है जो केवल तब तक काम कर रहा है जब तक हम इसे धारा प्रदान करते हैं।
• एक बार विद्युत धारा बंद होने के बाद विद्युत चुंबक का चुंबकीय गुण समाप्त हो जाता है।

अवधारणा:

अन्योन्य प्रेरण:

• जब भी किसी कुंडल या परिपथ से गुजरने वाली धारा बदलती है, तो निकटवर्ती कुंडल या परिपथ से जुड़ा चुंबकीय अभिवाह भी बदल जाएगा।
• इसलिए निकटवर्ती कुंडल या परिपथ में emf प्रेरित होगा। इस परिघटना को अन्योन्य प्रेरण' कहा जाता है।
  • क्षेत्रफल A के दो कुंडलों के बीच अन्योन्य प्रेरण, द्वितीयक या प्राथमिक l की लंबाई के साथ N1 और N2 घुमावों की संख्या निम्न द्वारा दी जाती है

\(⇒ M = - \frac{{{e_2}}}{{\frac{{d{I_1}}}{{dt}}}} = - \frac{{{e_1}}}{{\frac{{d{I_2}}}{{dt}}}}\)

व्याख्या:

• क्षेत्रफल A के दो कुंडलों के बीच अन्योन्य प्रेरण, द्वितीयक या प्राथमिक l की लंबाई के साथ N1 और N2 घुमावों की संख्या निम्न द्वारा दी जाती है

\(⇒ M = - \frac{{{e_2}}}{{\frac{{d{I_1}}}{{dt}}}} = - \frac{{{e_1}}}{{\frac{{d{I_2}}}{{dt}}}}\)

• जैसा कि हम जानते हैं, विद्युत क्षमता का आयाम निम्न है

⇒ e = [ML2T-3A-1]

• dI/dt का आयाम निम्न है

\(⇒ \frac{dI}{dt} = [AT^{-1}]\)

• इसलिए, अन्योन्य प्रेरण का आयाम निम्न है

\(⇒ M = \frac{[ML^2T^{-3}A^{-1}]}{[AT^{-1}]}= [ML^2T^{-2}A^{-2}]\)

अतिरिक्त सूचना

स्व-प्रेरण:

जब भी किसी कुंडल के माध्यम से गुजरने वाली विद्युत धारा में परिवर्तन होता है, तो उससे जुड़ा चुंबकीय अभिवाह भी परिवर्तित हो जाएगा।

• इसके परिणामस्वरूप, फैराडे के विद्युतचुम्बकीय प्रेरण के नियमों के तहत, कुंडल में एक emf प्रेरित होता है जो इसके कारण होने वाले परिवर्तन का विरोध करता है।
• इस घटना को 'स्व-प्रेरण' कहा जाता है और प्रेरित emf को पश्च emf कहा जाता है, इसलिए कुंडल में उत्पन्न धारा को प्रेरित धारा कहा जाता है।
• प्रेरकत्व को हेनरी (H) में मापा जाता है।
  • किसी परिनालिका का 'स्व-प्रेरकत्व' निम्न द्वारा दिया गया है:

\(⇒ L = \frac{{{\mu _o}{N^2}A}}{l}\)

अवधारणा :

• AC जनरेटर: एक मशीन जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है, AC जनरेटर है।
  • यह विद्युत ऊर्जा ज्यावक्रीय आउटपुट तरंग के एक प्रत्यावर्ती धारा के रूप में होती है।
  • यह यांत्रिक ऊर्जा आमतौर पर गैस टर्बाइन, स्टीम टर्बाइन और दहन इंजन द्वारा आपूर्ति की जाती है।
• AC जनरेटर फैराडे के नियम के सिद्धांत पर काम करते हैं जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की व्याख्या करता है।
  • यह या तो स्थिर चालक वाले चुंबकीय क्षेत्र को घुमाकर या स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में एक संवाहक कुंडल को घुमाकर प्राप्त किया जा सकता है।
  • इसलिए कुंडल को स्थिर रखना पसंद किया जाता है क्योंकि घूर्णन कुंडल की तुलना में स्थिर आर्मेचर कुंडल से प्रेरित प्रत्यावर्ती धारा खींचना आसान होता है।

व्याख्या :

• जिस उपकरण में विद्युत ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित होती है उसे विद्युत मोटर कहा जाता है।
• AC जनरेटर फैराडे के नियम के सिद्धांत पर काम करता है।
  • AC जनरेटर यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
  • उत्पन्न ऊर्जा एक ज्यावक्रीय तरंग (प्रत्यावर्ती धारा) के रूप में होती है।
  • अतः विकल्प 2 सही है।
• एक एमीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग परिपथ के माध्यम से बहने वाली धारा को मापने के लिए किया जाता है।
  • इसका प्रतिरोध कम है, आदर्श रूप से शून्य।
  • एमीटर को श्रेणी में जोड़कर, यह सभी परिपथ धारा को इससे गुजरने देता है और इसलिए इसे मापता है।
• गैल्वेनोमीटर: विद्युत धारा को इंगित करने और उसका पता लगाने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक विद्युत-यांत्रिक उपकरण।
  • एक गैल्वेनोमीटर एक प्रेरक के रूप में काम करता है।
  • यह एक नियत चुंबकीय क्षेत्र में कुंडल के माध्यम से बहने वाली विद्युत धारा की प्रतिक्रिया में, एक घूर्णी विक्षेपण पैदा करता है।

फैराडे का विद्युतचुंबकीय प्रेरण का प्रथम नियम बताता है कि जब भी एक चालक को परिवर्तिनशील चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो विद्युत वाहक बल (emf) प्रेरित होता है, जिसे प्रेरित विद्युत वाहक बल (emf) कहा जाता है। यदि चालक परिपथ बंद होता है, तो धारा भी परिपथ के माध्यम से संचारित होगी और यह धारा प्रेरित धारा कहलाती है।

फैराडे का विद्युतचुंबकीय प्रेरक का द्वितीय नियम बताता है कि कुंडली में प्रेरित विद्युत वाहक बल (emf) का परिमाण कुंडली के साथ संबद्ध फ्लक्स के परिवर्तन की दर के बराबर होता है। कुंडली की फ्लक्स संबद्धता, कुंडली में फेरों की संख्या और कुंडली के साथ संबंधित फ्लक्स का गुणनफल होता है।

अवधारणा:

भंवर धारा:

• जब एक परिवर्तनशील चुंबकीय फ्लक्स को चालन सामग्री के एक बड़े टुकड़े पर लागू किया जाता है तो परिसंचारी धाराओं को भंवर धाराएँ कहा जाता है, जो सामग्री में प्रेरित होती हैं।
• क्योंकि बड़े चालक का प्रतिरोध आमतौर पर कम होता है, भंवर धारा का परिमाण अधिक होता हैं और ये चालक को गर्म कर देते हैं।

व्याख्या:

• भंवर धारा ठोस धात्विक द्रव्यमान में प्रेरित धाराएँ हैं जब उनके माध्यम से प्रवाहित चुंबकीय फ्लक्स परिवर्तनशील होता है।
• भंवर धारा को "फोकॉल्ट धारा" के रूप में भी जाना जाता है।
• भंवर धारा भी चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन का विरोध करती है,जैसा लेंज के नियम मे भी बताया गया है।

धारणा:

• चुंबकीय अभिवाह कुल चुंबकीय क्षेत्र है जो दिए गए क्षेत्र से गुजरता है।
• यदि हम क्षेत्रA के साथ एक साधारण समतल सतह चुनते हैं और सतह से लंब और चुंबकीय क्षेत्र सदिश (परिमाण B) के बीच एक कोण θ है तो चुंबकीय अभिवाह ϕ = BA cosθ है

• फैराडे का नियम: तार के चुंबकीय अभिवाह में किसी भी परिवर्तन से वोल्टेज (प्रेरित emf) कुंडल में "प्रेरित" होगा।
• यह परिवर्तन चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को बदलकर, कुंडल को चुंबकीय क्षेत्र से बाहर या अंदर ले जाकर, चुंबक को कुंडल से दूर या दूर ले जाकर, चुंबक के सापेक्ष कुंडली घुमाने, आदि से उत्पन्न हो सकता है।
• प्रेरित emf \(=-N \frac{\Delta \phi }{\Delta t}\)

गणना:

दिया हुआ है कि N=50 मोड़

​\( \frac{\Delta \phi }{\Delta t}\)= 0.05 Wb/s

प्रेरित emf \(=-N \frac{\Delta \phi }{\Delta t}\)

= 50 × 0.05 = 2.5 वोल्ट

तो सही उत्तर विकल्प 1 अर्थात 2.5 V है

• लेन्ज़ के नियम का कहना है कि कुंडल में प्रेरित धारा की दिशा हमेशा इस तरह से होगी कि परिवर्तन का विरोध करने के लिए जो धारा का उत्पादन करती है।
• यह फैराडे के नियम के लिए एक छोटा सा जोड़ है। सूत्र में ऋणात्मक चिन्ह देखें। ऋणात्मक चिह्न विरोध दर्शाता है।

अवधारणा:

• स्व प्रेरण: जब एक कॉइल से गुजरने वाली विद्युत धारा बदलती है, तो इसके साथ जुड़ा चुंबकीय प्रवाह भी बदल जाएगा।
  • इसके परिणामस्वरूप, फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियमों के अनुसार, कॉइल में एक ईएमएफ प्रेरित होता है जो उस परिवर्तन का विरोध करता है जो इसका कारण बनता है।
  • इस घटना को 'स्व प्रेरण' कहा जाता है और प्रेरित ईएमएफ को बैक ईएमएफ कहा जाता है, इसलिए कॉइल में उत्पादित  विद्युत धारा को प्रेरित धारा कहा जाता है।

सोलेनोइड का स्व-प्रेरण द्वारा दिया जाता है -

\(L=\frac{{{\mu }_{o}}{{N}^{2}}A}{l}\) -- (1)

जहाँ μo = निरपेक्ष पारगम्यता, N = कुंडली की संख्या, l = सोलेनोइड की लंबाई और A = सोलेनोइड का क्षेत्र।

स्पष्टीकरण:

μo, I, A स्थिरांक हैं। इसलिए, हम कह सकते हैं कि

L = k N2 -- (2)

k निरंतर है, N, घुमावों की संख्या है

L कुंडली की संख्या के वर्ग के सीधे आनुपातिक है।

यदि कुंडली की संख्या N '= N² हो जाती है, तो प्रेरण

L' = k N' ² 

⇒ L' = k (2N)² = k 4 N² = 4 K N²

⇒ L' = 4 L

इसलिए, प्रेरण 4 गुना बढ़ जाता है।

इसलिए, सही विकल्प 4 गुना है।

Important Points

प्रेरित e.m.f दिया जा सकता है

\(⇒ e =- L\frac{{di}}{{dt}}\)