ट्रांसफार्मर द्वारा प्रेरित ईएमएफ के लिए एम्पीयर के नियम से संबंधित उदाहरण प्रश्न और सूत्र।
एम्पीयर का नियम
1. एच.सी. ओर्स्टेड के अनुसार, विद्युत धारा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। इस सिद्धांत को आगे बढ़ाते हुए, विद्युत धारा प्रवाहित करने वाली कुंडली भी चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। वह कुंडली जो विद्युत धारा प्रवाहित करते समय एक छड़ चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के समान चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है, वह है...
ए. टोरॉइड
बी. सोलेनोइड
सी. कुंडलित तार
डी. आयताकार कुंडली
विचार-विमर्श
एक छड़ चुंबक के दो ध्रुव होते हैं: एक उत्तरी ध्रुव और एक दक्षिणी ध्रुव। छड़ चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है, जो उत्तरी ध्रुव से शुरू होकर दक्षिणी ध्रुव में प्रवेश करती हैं।
एक छड़ चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र, बगल में दिए गए चित्र में दिखाए गए अनुसार, एक सोलेनोइड द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के समान होता है।
एक सोलेनोइड कई घुमावों वाली तार की एक लंबी कुंडली होती है। नीचे दी गई छवि में विद्युत धारा प्रवाहित करने वाली तार की कुंडली को सोलेनोइड के चारों ओर लपेटकर चुंबक बनाने का एक उदाहरण दिखाया गया है। चुंबकीय ध्रुवों की दिशा को दाहिने हाथ के नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।
अपना दाहिना हाथ इस प्रकार फैलाएँ कि हथेली आपके चेहरे की ओर हो। अंगूठे को फैलाएँ और बाकी चार उंगलियों को चेहरे की ओर मोड़ें। चारों उंगलियों के मोड़ने की दिशा कुंडली में धारा प्रवाह की दिशा को दर्शाती है, जबकि अंगूठा चुंबकीय क्षेत्र के उत्तरी ध्रुव की ओर इंगित करता है। अंगूठा N अक्ष की ओर इंगित करता है, इसलिए N चुंबक के उत्तरी ध्रुव को और M चुंबक के दक्षिणी ध्रुव को दर्शाता है।
सही जवाब बी है।
toroid
2. विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले टॉरॉइड द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की दिशा...
A. टोरॉइड के तल के लंबवत
बी. वृत्ताकार
सी. आगे पीछे
डी. समय पर निर्भर करता है
विचार-विमर्श
टोरॉइड एक वृत्ताकार सोलेनोइड है, इसलिए दाहिने हाथ के नियम का उपयोग करके, टोरॉइड द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की दिशा वृत्ताकार होती है।
सही जवाब बी है।
प्रेरित ईएमएफ
3. यदि किसी चुंबक को कुंडली में स्थानांतरित किया जाए, तो कुंडली के सिरों के बीच एक प्रेरित विद्युत-प्रेरक बल उत्पन्न होगा। यह घटना निम्न कारणों से होती है...
ए. कुंडली को काटने वाले चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में परिवर्तन होता है।
बी. कुंडली को काटने वाले चुंबकीय ध्रुवों में परिवर्तन होता है।
C. कुंडली को काटने वाली चुंबकीय बल रेखाओं की संख्या में परिवर्तन होता है।
डी. कुंडली को काटने वाली चुंबकीय बल रेखाओं की संख्या में कमी आती है।
विचार-विमर्श
प्रेरित विद्युतगतिशील बल (EMF) चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के कारण उत्पन्न होता है। प्रेरित EMF का परिमाण चुंबकीय क्षेत्र के परिवर्तन की दर पर निर्भर नहीं करता, बल्कि चुंबकीय फ्लक्स के परिवर्तन की दर पर निर्भर करता है। चुंबकीय फ्लक्स किसी कुंडली से गुजरने वाली चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की संख्या होती है। चुंबकीय फ्लक्स का गणितीय सूत्र Φ है।B = BA cos θ. यदि चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ कुंडली के पृष्ठीय क्षेत्रफल के लंबवत हों, तो चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं और अभिलंब रेखा के बीच बना कोण 0 होता है।oजहां कोसाइन 0 हैo = 1. यदि चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ कुंडली के पृष्ठीय क्षेत्रफल के समानांतर हैं, तो बनने वाला कोण 90 डिग्री होता है।oजहां कोसाइन 90 हैo = 0. अतः चुंबकीय प्रवाह का न्यूनतम मान तब होता है जब चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं कुंडली के पृष्ठीय क्षेत्रफल के समानांतर होती हैं और अधिकतम मान तब होता है जब चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं कुंडली के पृष्ठीय क्षेत्रफल के लंबवत होती हैं।
प्रेरित ईएमएफ का परिमाण फैराडे के प्रेरण नियम के सूत्र का उपयोग करके गणना किया जाता है:
ऋणात्मक चिह्न यह दर्शाता है कि प्रेरित विद्युत-प्रेरक बल, प्रवाह परिवर्तन के मूल बिंदु की विपरीत दिशा में विद्युत धारा उत्पन्न करता है। इस कथन को लेंज़ का नियम कहा जाता है।
सही जवाब सी है।
4. किसी कुंडली में उत्पन्न प्रेरित विद्युत विवर्तित (EMF) समय के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है। यदि कुंडली का पृष्ठीय क्षेत्रफल स्थिर रहे और चुंबकीय क्षेत्र कुंडली की सतह के लंबवत हो, तो इस स्थिति में संभावित चुंबकीय क्षेत्र का ग्राफ क्या होगा?
विचार-विमर्श
प्रेरित ईएमएफ का परिमाण फैराडे के प्रेरण नियम के सूत्र का उपयोग करके गणना किया जाता है:
यदि विद्युत क्षेत्र कुंडली की सतह के लंबवत है तो:
टिप्पणी:
यदि चुंबकीय क्षेत्र कुंडली की सतह के लंबवत हो, तो चुंबकीय फ्लक्स का सूत्र इस प्रकार है:
B = चुंबकीय क्षेत्र, A = कुंडली का पृष्ठीय क्षेत्रफल।
कुंडली का पृष्ठीय क्षेत्रफल एक निश्चित मान है और चुंबकीय क्षेत्र कुंडली की सतह के लंबवत है, इसलिए इसका मान भी निश्चित है।
अतः उपरोक्त सूत्र के आधार पर यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि प्रेरित ईएमएफ के मान को प्रभावित करने वाला कारक फ्लक्स के परिवर्तन की दर है; यदि फ्लक्स के परिवर्तन की दर अधिक है तो प्रेरित ईएमएफ भी अधिक होगा।
सही जवाब बी है।
ट्रांसफार्मर
5. निम्नलिखित कथन पर ध्यान दें!
1. प्राथमिक वाइंडिंग की संख्या द्वितीयक वाइंडिंग की संख्या से कम है।
2. प्राथमिक वोल्टेज द्वितीयक वोल्टेज से अधिक है।
3. प्राथमिक धारा द्वितीयक धारा से अधिक है।
4. प्राथमिक शक्ति द्वितीयक शक्ति से कम होती है।
स्टेप-अप ट्रांसफार्मर की विशेषताओं से मेल खाने वाला कथन है...
ए. कथन 1 और 2
बी. कथन 1 और 3
सी. कथन 2 और 3
डी. कथन 2 और 4
विचार-विमर्श
ट्रांसफार्मर प्रत्यावर्ती धारा (एसी) के वोल्टेज को बदलने वाला उपकरण है। ट्रांसफार्मर दो प्रकार के होते हैं: स्टेप-अप ट्रांसफार्मर और स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर। स्टेप-अप ट्रांसफार्मर वोल्टेज बढ़ाते हैं, जबकि स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर वोल्टेज घटाते हैं।
स्टेप-अप ट्रांसफार्मर वोल्टेज को इस प्रकार बढ़ाता है कि उसकी विशेषताएँ इस प्रकार होती हैं:
1. प्राथमिक वोल्टेज कम है, द्वितीयक वोल्टेज अधिक है।
2. प्राथमिक विद्युत धारा अधिक होती है, द्वितीयक विद्युत धारा कम होती है।
3. प्राथमिक मोड़ों की संख्या कम है, द्वितीयक मोड़ों की संख्या अधिक है।
स्टेप डाउन ट्रांसफार्मर की विशेषताएं वोल्टेज को कम करने के लिए कार्य करती हैं, इसलिए इसकी विशेषताएं इस प्रकार हैं:
1. प्राथमिक वोल्टेज अधिक है, द्वितीयक वोल्टेज कम है।
2. प्राथमिक विद्युत धारा कम होती है, द्वितीयक विद्युत धारा अधिक होती है।
2. प्राथमिक मोड़ों की संख्या अधिक है, द्वितीयक मोड़ों की संख्या कम है।
विद्युत शक्ति किसी विशिष्ट समयावधि में उपयोग की गई विद्युत ऊर्जा है। ऊर्जा का संरक्षण होता है, इसलिए शक्ति का भी संरक्षण होता है। अतः, प्राथमिक कुंडली में विद्युत ऊर्जा द्वितीयक कुंडली में विद्युत ऊर्जा के बराबर होती है, और विद्युत शक्ति भी बराबर होती है।
विद्युत शक्ति का सूत्र:
पी = VI
विवरण: P = विद्युत शक्ति, V = विद्युत वोल्टेज, I = विद्युत धारा
इसलिए, इस सूत्र के आधार पर यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि यदि विद्युत वोल्टेज अधिक है, तो विद्युत धारा कम होगी, जिससे विद्युत वोल्टेज और विद्युत धारा का गुणनफल स्थिर मान होगा।
सही जवाब बी है।
