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

सही विकल्प है: (1) परावर्तित प्रकाश पूर्णतः ध्रुवित होता है और परावर्तन कोण लगभग 60° होता है।

ब्रूस्टर के नियम का उपयोग करने पर,

μ = tan θ_p

⇒ 1.73 = tan θ_p

⇒ √3 = tan θ_p

⇒ θ_p = 60°

गणना:

गतिज ऊर्जा (K) की गणना

हम पहले से ही जानते हैं कि न्यूनतम वेग v0 3 m/s है। समीकरण (i) से, मूल बिंदु पर विभव (x = 0) है:

V0 = 1.8 × 104 × √[8 / (27/2 + x2) − 1 / (3/2 + x2)] ≈ 2.4 × 104 V

मान लीजिए कि K मूल बिंदु पर कण की गतिज ऊर्जा है। x = 0 और x = ∞ पर ऊर्जा संरक्षण लागू करने पर:

K + q0V0 = 1/2 m v02 लेकिन 1/2 m v02 = q0V [समीकरण (ii) से]

इसलिए, K = q0(V − V0) = (10−7) × (2.7 × 104 − 2.4 × 104)

K = 300 × 10−6 J

गणना:

दिया गया है कि विभव V = 2.7 × 104 वोल्ट, x = ∞ और x = √(5/2)m पर ऊर्जा संरक्षण लागू करते हुए:

1/2 m v02 = q0 V ... (i)

v0 = √(2q0V/m)

मान प्रतिस्थापित करने पर:

v0 = √[(2 × 10−7 × 2.7 × 104) / (6 × 10−4)]

v0 = 3 m/s, इसलिए, v0 का न्यूनतम मान 3 m/s है।

व्याख्या:

चुंबकीय परिपथ में:

परिभाषा: एक चुंबकीय परिपथ चुंबकीय फ्लक्स द्वारा अनुसरण किया जाने वाला एक पथ है। यह एक विद्युत परिपथ के अनुरूप है, लेकिन विद्युत धाराओं के बजाय चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है। एक चुंबकीय परिपथ के प्राथमिक घटकों में चुंबकीय फ्लक्स (Φ), चुंबकवाहक बल (MMF), और प्रतिबाधा (R) शामिल हैं।

कार्य सिद्धांत: एक चुंबकीय परिपथ में चुंबकवाहक बल (MMF) तार के एक कुंडल से गुजरने वाली धारा द्वारा उत्पन्न होता है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। यह MMF चुंबकीय परिपथ के माध्यम से चुंबकीय फ्लक्स को चलाता है। MMF, चुंबकीय फ्लक्स और प्रतिबाधा के बीच संबंध इस प्रकार दिया गया है:

MMF = Φ × R

जहाँ:

• MMF (चुंबकवाहक बल) एम्पियर-टर्न (A-t) में मापा जाता है।
• Φ (चुंबकीय फ्लक्स) वेबर (Wb) में मापा जाता है।
• R (प्रतिबाधा) एम्पियर-टर्न प्रति वेबर (A-t/Wb) में मापा जाता है।

प्रतिबाधा: प्रतिबाधा चुंबकीय परिपथ में चुंबकीय फ्लक्स के निर्माण का विरोध है। यह एक विद्युत परिपथ में प्रतिरोध के अनुरूप है। प्रतिबाधा चुंबकीय पथ की लंबाई (l) और अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल (A) के साथ-साथ सामग्री की पारगम्यता (μ) पर निर्भर करती है, और इस प्रकार दी जाती है:

R = l / (μ × A)

जहाँ:

• l चुंबकीय पथ की लंबाई है।
• μ सामग्री की पारगम्यता है।
• A चुंबकीय पथ का अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल है।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 3: चुंबकीय फ्लक्स घट जाएगा।

व्याख्या: MMF = Φ × R संबंध के अनुसार, यदि प्रतिबाधा (R) बढ़ जाती है और चुंबकवाहक बल (MMF) स्थिर रहता है, तो चुंबकीय फ्लक्स (Φ) अवश्य घटेगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रतिबाधा चुंबकीय फ्लक्स को अधिक विरोध प्रदान करती है, जिससे इसका परिमाण कम हो जाता है। प्रतिबाधा में वृद्धि का मतलब है कि चुंबकीय फ्लक्स के लिए चुंबकीय परिपथ से गुजरना कठिन हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप चुंबकीय फ्लक्स में कमी आती है।

Important Points 

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: चुंबकवाहक बल (MMF) बढ़ जाएगा।

यह विकल्प गलत है क्योंकि चुंबकवाहक बल (MMF) कुंडल में धारा और घुमावों की संख्या का एक फलन है (MMF = N × I)। प्रतिबाधा में वृद्धि से MMF स्वाभाविक रूप से नहीं बढ़ता है; इसके बजाय, यह दिए गए MMF के लिए चुंबकीय फ्लक्स (Φ) को प्रभावित करता है।

विकल्प 2: चुंबकीय फ्लक्स बढ़ जाएगा।

यह विकल्प गलत है क्योंकि, जैसा कि बताया गया है, प्रतिबाधा में वृद्धि से चुंबकीय फ्लक्स में कमी आती है, वृद्धि नहीं। चुंबकीय फ्लक्स का विरोध अधिक हो जाता है, जिससे परिपथ में फ्लक्स की मात्रा कम हो जाती है।

विकल्प 4: चुंबकीय फ्लक्स का प्रतिरोध घट जाएगा।

यह विकल्प गलत है क्योंकि प्रतिबाधा प्रतिरोध के चुंबकीय समकक्ष है। यदि प्रतिबाधा बढ़ जाती है, तो चुंबकीय फ्लक्स का विरोध (या प्रतिरोध) बढ़ जाता है, घटता नहीं।

निष्कर्ष:

MMF, चुंबकीय फ्लक्स और प्रतिबाधा के बीच संबंध को समझना चुंबकीय परिपथों के विश्लेषण में महत्वपूर्ण है। जब एक चुंबकीय परिपथ में किसी पथ की प्रतिबाधा बढ़ जाती है, तो यदि MMF स्थिर रहता है तो चुंबकीय फ्लक्स घट जाता है। यह मौलिक सिद्धांत विभिन्न विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में चुंबकीय परिपथों के डिजाइन और विश्लेषण में मदद करता है।

सही उत्तर 2) उन्हें दृष्टि-रेखा संचरण की आवश्यकता होती है।

अवधारणा:

माइक्रोवेव लगभग 300 MHz से 300 GHz तक की आवृत्तियों वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। अनिर्देशित माध्यमों (जैसे हवा या अंतरिक्ष) में, वे सीधी रेखाओं में यात्रा करती हैं।
दृष्टि-रेखा संचरण का अर्थ है कि संचारण और ग्रहण करने वाले एंटेना के बीच एक सीधा, अबाधित पथ होना चाहिए। इमारतें, पहाड़ियाँ और यहाँ तक कि भारी बारिश भी माइक्रोवेव संकेतों को कम या अवरुद्ध कर सकती हैं।
आइए देखें कि अन्य विकल्प क्यों गलत हैं:

1. वे रेडियो तरंगों से धीमी होती हैं। सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगें, जिसमें माइक्रोवेव और रेडियो तरंगें शामिल हैं, निर्वात में प्रकाश की चाल से और वायुमंडल में प्रकाश की चाल के बहुत करीब यात्रा करती हैं। उनके बीच कोई महत्वपूर्ण चाल अंतर नहीं है।
2. वे इमारतों या पहाड़ियों जैसी बाधाओं से प्रभावित नहीं होती हैं। जैसा कि पहले बताया गया है, माइक्रोवेव वास्तव में बाधाओं से प्रभावित होती हैं। उनकी अपेक्षाकृत छोटी तरंग दैर्ध्य (कुछ रेडियो तरंगों की तुलना में) उन्हें ऐसी वस्तुओं द्वारा अवरोध और परावर्तन के प्रति अधिक संवेदनशील बनाती है।
3. वे डेटा संचरण के लिए फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग करती हैं। फाइबर ऑप्टिक्स एक निर्देशित माध्यम है, जहाँ डेटा कांच या प्लास्टिक तंतुओं के माध्यम से प्रकाश स्पंदों के रूप में संचारित होता है। इस संदर्भ में माइक्रोवेव ("अनिर्देशित माध्यम"), हवा या अंतरिक्ष के माध्यम से बिना किसी भौतिक मार्गदर्शक के फैलती हैं।

संकल्पना:

विद्युत अभिवाह​:

• इसे क्षेत्र तत्व से जुड़ी विद्युत क्षेत्र रेखाओं की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है।
• विद्युत अभिवाह एक अदिश राशि है, क्योंकि यह दो सदिश राशियों, विद्युत क्षेत्र और लंबवत अवकल क्षेत्रफल का बिंदु-गुणनफल है।
  ϕ = E.A = EA cosθ
• विद्युत अभिवाह की SI इकाई N-m2/C है।

विद्युत अभिवाह घनत्व (D) एक सदिश राशि है क्योंकि यह केवल सदिश राशि विद्युत क्षेत्र और माध्यम की अदिश राशि की पारगम्यता का गुणनफल है, अर्थात

\(\overset{\rightharpoonup}{D} = \varepsilon \overset{\rightharpoonup}{E}\)

इसकी इकाई कूलम्ब प्रति वर्ग मीटर है।

अवधारणा :

• चुंबकीय क्षेत्र की दृढ़ता या चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण या चुंबकीय क्षेत्र का फ्लक्स घनत्व चुंबकीय क्षेत्र के लिए लंबवत एक दिशा में इकाई वेग के साथ चलते इकाई धनात्मक आवेश द्वारा अनुभव किए गए बल के बराबर है।
  • चुंबकीय क्षेत्र (B) की SI इकाई वेबर / मीटर 2 (Wbm -2 ) या टेस्ला है।
• B की CGS इकाई गॉस है।

1 गॉस = 10 -4 टेस्ला।

व्याख्या:

• उपरोक्त स्पष्टीकरण से, हम देख सकते हैं कि टेस्ला और वेबर / मीटर 2 के बीच का संबंध निम्न द्वारा दिया गया है:

1 टेस्ला = 1 वेबर / मीटर 2।

संकल्पना

• फ्लेमिंग बाएं हाथ का नियम एक चुंबकीय क्षेत्र में गति करने वाले आवेशित कण या चुंबकीय क्षेत्र में स्थित धारा वाहक तार द्वारा अनुभव किया गया बल देता है।
• यह कहता है कि "अंगूठे, तर्जनी और बाएं हाथ की केंद्रीय उंगली को फैलाएं ताकि वे एक दूसरे के परस्पर लंबवत हों।
• यदि तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में इंगित करती है,तो केंद्रीय उंगली आवेश की गति की दिशा में इंगित करती है, तो अंगूठा धनात्मक आवेशित कणों द्वारा अनुभव किए गए बल की दिशा में इंगित करता है."

स्पष्टीकरण:

• प्रश्न के अनुसार

1. फोरफिंगर (तर्जनी): चुंबकीय क्षेत्र (चुंबकीय फ्लक्स) की दिशा दर्शाता है। इसलिए विकल्प 3 सही है।
2. मध्यमा: आवेश की गति की दिशा दर्शाता है (धारा)।
3. अंगूठा कागज से बाहर की ओर इशारा कर रहा है: धनात्मक आवेश कणों द्वारा अनुभव किए गए बल या गति की दिशा का प्रतिनिधित्व करता है।

अवधारणा:

कूलम्ब का नियम:

इस नियम के अनुसार दो बिंदु आवेशों q1 और q2 के बीच स्थिरवैद्युत बल F का परिमाण आवेशों के परिमाण के गुणनफल के समानुपाती और उनके बीच की दूरी r के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

• इसे निम्न समीकरण द्वारा गणितीय रूप से दर्शाया जाता है:

\(F = \frac{1}{4\pi ϵ_0}\frac{q_1 q_2}{r^2}\)

जहाँ ϵ0 मुक्त स्थान की विद्युत्शीलता है (8.854 × 10-12 C2 N-1 m-2)

 \(k = \frac{1}{4\pi ϵ_0} = 9 \times 10^9 N m^2 C^{-2}\)

गणना:

अतः, दो आवेशों q1 और q2 के बीच प्रारंभिक बल 200 N है।

\(F = k\frac{q_1 q_2}{r^2} = 200N\) -- (1)

यदि नई दूरी r' = 2 r तो

नया बल है:

\(F' = k\frac{q_1 q_2}{r'^2} = k\frac{q_1 q_2}{(2r)^2}\)

\(\implies F' = k\frac{q_1 q_2}{4r^2} = \frac{1}{4}k\frac{q_1 q_2}{(r)^2}\)     ---(2)

(1) और (2) से

\(\implies F' = \frac{F}{4}\)

अथवा

\(\implies F' = \frac{200N}{4} = 50 \ N\)

अतः सही विकल्प 50 N है।

अवधारणा:

चुम्बकीय छेत्र सामर्थ्य (H): चुम्बकीयकरण बल की मात्रा प्रति इकाई लंबाई में निश्चित चुंबकीय सामग्री में एक निश्चित क्षेत्र घनत्व बनाने के लिए आवश्यक है।

\(H=\frac{NI}{L}\)

चुम्बकीयकरण की तीव्रता (I): यह चुंबकीय सामग्री के अंदर प्रति इकाई क्षेत्र में विकसित ध्रुव शक्ति है।

चुंबकीय सामग्री के अंदर शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र घनत्व (Bnet) निम्न के कारण होता है:

• आंतरिक गुणक (I)
• बाहरी गुणक (H)

∴ Bnet ∝ (H + I)

Bnet = μ0(H + I) …. (1)

जहां μ0 निरपेक्षपारगम्यता है।

ध्यान दें: अधिक बाहरी गुणक (H) अधिक आंतरिक गुणक (I) का कारण बनता है।

∴ I ∝ H

I = KH …. (2)

और K चुंबकीय पदार्थ की संवेदनशीलता है।

समीकरण (1) और समीकरण (2) से:

Bnet = μ0(H + KH)

Bnet = μ0H(1 + K) …. (3)

दोनों तरफ से समीकरण (3) को H द्वारा विभाजित करने पर 

\(\frac{{{B_{net}}}}{H} = \frac{{{\mu _0}H\left( {1 + K} \right)}}{H} \)

या, μ0μr = μ0(1 + K)

∴ μ_r = (1 + K) .... (4)

समीकरण (3) और (4) से

Bnet = μ0μrH

गणना:

दिया हुआ चुम्बकीय परिपथ,

N = 100
I = 5 A
L = 2πr = 2π × 5 × 10-2 m

उपरोक्त अवधारणा से,

\(H=\frac{NI}{L}=\frac{100× 5}{10π × 10^{-2}}=\frac{5000}{π}\)

हम जानते हैं कि

Bnet = μ0μrH

और, μr = 1000

\(B_{net}=4\pi \times 10^{-7}\times 1000\times \frac{5000}{\pi}=2\ T\)

संकल्पना:

एक वृत्ताकार कुण्डल के चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता (H) निम्न है

\(H = \frac{I}{{2 R}}\)

जहाँ I कुण्डल के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा है

R वृत्ताकार कुण्डल की त्रिज्या है

गणना:

दिया गया है कि, धारा (I) = 2 A                                             

व्यास = 1 m

त्रिज्या (R) = 0.5 m

चुम्बकीय क्षेत्र तीव्रता \(H = \frac{2}{{2 \times 0.5}} = 2\;A/m\)

सामान्य गलती:

एक वृत्ताकार कुण्डल के चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता (H) \(H = \frac{I}{{2 R}}\)दी गयी है।

धारा का वहन करने वाले दो समानांतर चालकों के बीच का बल:

• धारा का वहन करने वाले दो चालक एक-दूसरे को तब आकर्षित करते हैं जब धारा समान दिशा में होती हैं और जब धाराएँ विपरीत दिशा में होती हैं, तो वे एक-दूसरे को विकर्षित करती हैं
• चालक पर प्रति इकाई लम्बाई बल

\(\frac{F}{l}=~\frac{{{\mu }_{0}}}{2\pi }\frac{{{i}_{1}}{{i}_{2}}}{d}\)

यह न्यूटन के तीसरे नियम को संतुष्ट करता है।

गतिशील रूप से प्रेरित EMF: जब चालक घुमता है और क्षेत्र स्थिर होता है, तो चालक में प्रेरित EMF गतिशील रूप से प्रेरित EMF कहलाता है।

उदाहरण: DC जनरेटर, AC जनरेटर

स्थैतिक प्रेरित EMF: जब चालक स्थिर अवस्था में होता है और क्षेत्र परिवर्तित (भिन्न) होता है, तो चालक में प्रेरित EMF स्थैतिक प्रेरित EMF कहलाता 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।

• एक संवाहक क्षेत्र के अंदर विद्युत क्षेत्र शून्य होता है, इसलिए सतह पर पहुंचने वाले विभव का मान स्थिर रहता है।
• जब कोई चालक साम्यावस्था में होता है, तो उसके अंदर का विद्युत क्षेत्र शून्य होने के लिए विवश होता है।
• चूंकि विद्युत क्षेत्र विभव के परिवर्तन की दर के बराबर है, इसका अर्थ है कि साम्यावस्था में चालक के अंदर वोल्टेज उस चालक की सतह तक पहुंचने वाले मान पर स्थिर रहने के लिए विवश है।
• एक अच्छा उदाहरण आवेशित चालक गोला है, लेकिन सिद्धांत सभी चालकों पर साम्यावस्था में लागू होता है।