विद्युतचुंबकीय प्रेरण (EMF) से संबंधित प्रश्नों के उदाहरण

विद्युतचुंबकीय प्रेरण से संबंधित प्रश्नों के 10 उदाहरण: ईएमएफ प्रेरण

1. एक जनरेटर में N फेरों वाली एक कुंडली है जिसका अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल A है। कुंडली को चुंबकीय क्षेत्र B में रखा जाता है और फिर उसे कोणीय वेग ω से घुमाया जाता है जिससे अधिकतम 50 वोल्ट का प्रेरित विद्युत परिवर्तन (EMF) उत्पन्न होता है। यदि चुंबकीय क्षेत्र अपने मूल मान का 1/2 हो जाता है और उसका कोणीय वेग अपने मूल मान का 4 गुना हो जाता है, तो अधिकतम प्रेरित विद्युत परिवर्तन (EMF) क्या होगा?

ए. 25 वोल्ट

बी. 50 वोल्ट

सी. 100 वोल्ट

डी. 200 वोल्ट

ई. 250 वोल्ट

विचार-विमर्श

ह ज्ञात है कि:

घुमावों की संख्या 1 (N ₁ ) = N

अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल 1 (A ₁ ) = A

चुंबकीय क्षेत्र 1 (बी ₁ ) = बी

कोणीय वेग 1 (ω ₁ ) = ω

अधिकतम प्रेरित ईएमएफ 1 (ε ₁ ) = 50 वोल्ट

चुंबकीय क्षेत्र 2 (B ₂ ) = 0,5B = 0,5(1) = 0,5

कोणीय वेग 2 (ω ₂ ) = 4ω = 4(1) = 4

प्रश्न: अधिकतम प्रेरित ईएमएफ 2 (ε ₂ ) है

उत्तर :

अधिकतम प्रेरित ईएमएफ समीकरण:

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

टिप्पणी:

εmax = अधिकतम प्रेरित emf, N = घुमावों की संख्या, B = _{चुंबकीय} क्षेत्र, A = अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, ω = कोणीय वेग

अधिकतम प्रेरित ईएमएफ 1 (ε ₁ ) :

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

यदि ω = 1 और B = 1 हो तो

50 = एन (1) ए (1)

50 = NA

अधिकतम प्रेरित ईएमएफ 2 (ε ₂ ) :

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

NA = 50, B = 0,5, ω = 4

ε _{अधिकतम} = (50)(0,5)(4)

ε _{अधिकतम} = 100

सही जवाब सी है।

2. जनरेटर द्वारा उत्पन्न अधिकतम ईएमएफ को मूल मान का आधा करने के लिए, नीचे दिए गए कथन के आधार पर कितनी मात्रा में परिवर्तन करना होगा?

ए. कोणीय गति और चक्करों की संख्या दोगुनी हो जाती है।

बी. चुंबकीय प्रेरण और उसकी आवृत्ति दोगुनी हो जाती है।

C. अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल दोगुना हो जाता है और आवर्तकाल भी दोगुना हो जाता है।

डी. घुमावों की संख्या और आवर्तकाल को मूल मान से 4 गुना कर दिया जाता है।

ई. आवृत्ति और आवर्तकाल दोगुने हो जाते हैं।

विचार-विमर्श

अधिकतम प्रेरित ईएमएफ समीकरण:

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

टिप्पणी:

εmax = अधिकतम प्रेरित emf, N = घुमावों की संख्या, B = _{चुंबकीय} क्षेत्र, A = अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, ω = कोणीय वेग

यदि एन = 1, बी = 1, ए = 1, ω = 1 तो ε _{अधिकतम} = एनबीए ω = (1)(1)(1)(1) = 1

ए. कोणीय गति (ω) और चक्करों की संख्या (N) दोगुनी हो जाती है।

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

ε _{अधिकतम} = (2)(1)(1)(2)

ε _{अधिकतम} = 4

B. चुंबकीय प्रेरण (B) और इसकी आवृत्ति (f) दोगुनी हो जाती है।

कोणीय वेग (ω) का सूत्र 2πf है। आवृत्ति सीधे समानुपाती होती है, इसलिए यदि आवृत्ति (f) दोगुनी हो जाती है, तो कोणीय वेग (ω) भी दोगुना हो जाता है।

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

ε _{अधिकतम} = (1)(2)(1)(2)

ε _{अधिकतम} = 4

C. अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल (A) दोगुना हो जाता है और आवर्तकाल मूल आवर्तकाल का 4 गुना हो जाता है।

कोणीय वेग (ω) का सूत्र 2πf = 2π/T है। आवर्तकाल व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए यदि आवर्तकाल मूल आवर्तकाल का 4 गुना हो जाए, तो कोणीय वेग मूल आवर्तकाल का 1/4 गुना हो जाता है।

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

ε _{अधिकतम} = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4

ε _{अधिकतम} = 1/2

D. फेरों की संख्या (N) और आवर्तकाल (T) को 4 गुना बढ़ा दिया गया है।

कोणीय वेग (ω) का सूत्र 2πf = 2π/T है। आवर्तकाल व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए यदि आवर्तकाल मूल आवर्तकाल का 4 गुना हो जाए, तो कोणीय वेग मूल आवर्तकाल का 1/4 गुना हो जाता है।

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

ε _{अधिकतम} = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4

ε _{अधिकतम} = 1

ई. आवृत्ति (एफ) और आवर्तकाल (टी) दोगुने हो जाते हैं।

आवृत्ति सीधे समानुपाती होती है, यानी यदि आवृत्ति (f) दोगुनी हो जाए तो कोणीय वेग (ω) भी दोगुना हो जाता है। आवर्तकाल व्युत्क्रमानुपाती होता है, यानी यदि आवर्तकाल दोगुना हो जाए तो कोणीय वेग मूल वेग का आधा हो जाता है। अंततः, कोणीय वेग स्थिर रहता है।

ε _{अधिकतम} = एनबीए ω

ε _{अधिकतम} = (1)(1)(1)(1)

ε _{अधिकतम} = 1

सही जवाब सी है।

3. 1.000 फेरों वाली एक कुंडली में चुंबकीय फ्लक्स 0,2 सेकंड में 0,03 Wb से बढ़कर 0,04 Wb हो जाता है, जिससे परिणामी EMF मान E1 होता है _। यदि उसी कुंडली में चुंबकीय फ्लक्स 0,1 सेकंड में 0,02 Wb से बढ़कर 0,04 Wb हो जाता है, तो परिणामी प्रेरित EMF मान E2 होता है _{। E1 और} E2 का अनुपात क्या _है?

ए. 1 : 1

बी. 1 : 2

सी. 1 : 4

डी. 2 : 1

ई. 4 : 1

विचार-विमर्श

ह ज्ञात है कि:

घुमावों की संख्या (N) = 1000

फ्लक्स परिवर्तन 1 ( Δφ ₁ ) = 0,04 Wb – 0,03 Wb = 0,01 Wb

समय अंतराल 1 (Δt ₁ ) = 0,2 सेकंड

प्रेरित ईएमएफ 1 = ई ₁

फ्लक्स परिवर्तन 2 ( Δφ ₁ ) = 0,04 Wb – 0,02 Wb = 0,02 Wb

समय अंतराल 2 (Δt ₂ ) = 0,1 सेकंड

प्रेरित ईएमएफ 2 = ई ₂

पूछा गया : E ₁ : E ₂

उत्तर :

E ₁ और E _{2 की तुलना} :

ई ₁ : ई ₂

50: 200

1: 4

सही जवाब सी है।

4. एक कुंडली समरूप चुंबकीय क्षेत्र में लंबवत प्रवेश करती है, जिससे प्रेरित विद्युत आवेश (EMF) उत्पन्न होता है। यदि कुंडली को मूल कुंडली के फेरों की संख्या से दोगुनी फेरों वाली दूसरी कुंडली से बदल दिया जाए और फ्लक्स परिवर्तन की दर स्थिर रहे, तो प्रारंभिक और अंतिम प्रेरित विद्युत आवेश (EMF) का अनुपात क्या होगा?

ए. 1 : 1
बी. 1 : 2
सी. 2 : 1
डी. 3 : 1
ई. 3 : 2

विचार-विमर्श
ज्ञात है :
प्रारंभिक घुमावों की संख्या (N) = 1
अंतिम चालों की संख्या (N) = 2
प्रारंभिक प्रवाह परिवर्तन दर (ΔØ)_B / Δt) = अंतिम प्रवाह परिवर्तन दर (ΔØ_B /Δt)
पूछा प्रारंभिक और अंतिम प्रेरित ईएमएफ की तुलना
जवाबी :

फैराडे के प्रेरण के नियम का सूत्र :
E = -N (ΔØ_B /Δt)
विवरण: E = प्रेरित emf, N = घुमावों की संख्या, ΔØ_B / Δt = प्रवाह में परिवर्तन की दर
प्रारंभिक और अंतिम प्रेरित ईएमएफ की तुलना :
E प्रारंभ : E अंत
-एन (ΔØ_B / Δt) : -N (ΔØ_B /Δt)
1: 2
सही जवाब बी है।

5. प्रारंभिक स्थिति (1) में, 20 फेरों वाली कुंडली में चुंबकीय प्रवाह 2 सेकंड में 5 Wb परिवर्तित होता है। स्थिति (2) में, यही प्रवाह परिवर्तन 8 सेकंड में होता है। स्थिति (1) और (2) में प्रेरित विद्युत परिवर्तन का अनुपात क्या है?

ए. 1 : 1
बी. 2 : 1
सी. 3 : 1
डी. 4 : 1
ई. 4 : 3

विचार-विमर्श
ज्ञात है :
प्रवाह में परिवर्तन की दर (ΔØ)_B / Δt) प्रारंभिक = 5/2
प्रवाह में परिवर्तन की दर (ΔØ)_B / Δt) अंत = 5/8
घुमावों की संख्या (N) = 20
पूछा प्रारंभिक और अंतिम प्रेरित ईएमएफ की तुलना
जवाबी :
E प्रारंभ : E अंत
-एन (ΔØ_B / Δt) : -N (ΔØ_B /Δt)
20 (5/2) : 20 (5/8)
5/2: 5/8
1/1 : 4/1
4: 1
सही उत्तर है डी.

6. पहली कुंडली में 200 फेरे हैं और इसका चुंबकीय फ्लक्स 0,4 सेकंड में 0,06 Wb बदलता है। दूसरी कुंडली में चुंबकीय फ्लक्स 0,2 सेकंड में 0,08 Wb बदलता है। यदि दूसरी कुंडली में फेरों की संख्या को पहली कुंडली के फेरों की संख्या के आधे से बदल दिया जाए, तो पहली और दूसरी कुंडली में प्रेरित emf का अनुपात क्या होगा?
ए. 2 : 3
बी. 3 : 1
सी. 3 : 4
डी. 3 : 5
ई. 3 : 8
विचार-विमर्श
ज्ञात है :
प्रवाह में परिवर्तन की दर (ΔØ)_B / Δt) प्रारंभिक = 0,06/0,4
प्रारंभिक घुमावों की संख्या (N) = 200
प्रवाह में परिवर्तन की दर (ΔØ)_B / Δt) अंत = 0,08/0,2
अंतिम चालों की संख्या (N) = 100
पूछा प्रारंभिक और अंतिम प्रेरित ईएमएफ की तुलना
जवाबी :
E प्रारंभ : E अंत
-एन (ΔØ_B / Δt) : -N (ΔØ_B /Δt)
200 (0,06/0,4) : 100 (0,08/0,2)
2 (0,15) : 1 (0,4)
0,3: 0,4
3: 4

7. निम्नलिखित कारकों में से:

(1) कुंडली घुमावों की संख्या

(2) चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन की दर

(3) चुंबकीय क्षेत्र की दिशा

प्रेरित ईएमएफ को बढ़ाने वाला कारक है...

ए. (1), (2), और (3)

बी. (1) और (2) केवल

सी. (1) और (3) केवल

डी. (1) केवल

ई. (2) केवल

विचार-विमर्श

EMF का पूरा नाम इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स है। दूसरे शब्दों में, EMF विद्युत धारा का एक स्रोत है, जैसे बैटरी आदि। फैराडे द्वारा किए गए प्रयोगों के आधार पर यह पता चला कि स्थिर चुंबकीय क्षेत्र विद्युत धारा उत्पन्न नहीं कर सकता, जबकि परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र विद्युत धारा उत्पन्न कर सकता है। इस उत्पन्न विद्युत धारा को प्रेरित धारा कहते हैं।

प्रेरित ईएमएफ को प्रभावित करने वाले कारकों को फैराडे के प्रेरण के नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है, जिसे गणितीय रूप से निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

उपरोक्त सूत्र में ऋणात्मक चिह्न यह बताता है कि प्रेरित धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की दिशा हमेशा उस चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के विपरीत होती है जो प्रेरित धारा उत्पन्न करता है।

टिप्पणी:

N = कुंडली के घुमावों की संख्या, B = चुंबकीय क्षेत्र, A = परिपथ का पृष्ठीय क्षेत्रफल, θ = चुंबकीय क्षेत्र (B) और कुंडली की सतह पर लंबवत रेखा (A) के बीच का कोण।

यदि B कुंडली की सतह पर लंबवत है तो θ = 0 ^o ताकि Φ _B = BA cos 0 ^o = BA (1) = B A.

यदि B कुंडली की सतह के समानांतर है तो θ = 90 ^° ताकि Φ _B = BA cos 90 ° ⁼ BA ( 0) = 0.

उपरोक्त सूत्र के आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला गया है कि प्रेरित ईएमएफ को बढ़ाने वाले कारक कुंडल के घुमावों की संख्या (एन), चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर और चुंबकीय क्षेत्र की दिशा (θ ) हैं।

सही जवाब क है।

8. निम्नलिखित कारकों में से:

(1) कुंडली घुमावों की संख्या

(2) चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन की दर

(3) बाहरी बाधाएँ

कुंडल में उत्पन्न ईएमएफ को प्रभावित करने वाला कारक है...

ए. (1) और (3)

बी. (1) और (2)

सी. (2) केवल

डी. (2) और (3)

ई. (3) केवल

विचार-विमर्श

सही जवाब बी है।

9. निम्नलिखित चित्र को देखिए! यदि तार AB में विद्युत धारा I प्रवाहित होती है, तो तार AB द्वारा अनुभव किए जाने वाले चुंबकीय बल की दिशा क्या होगी?

ए. बी की ओर
बी. बाईं ओर
सी. दाईं ओर
डी. कागज के तल के लंबवत
ई. कागज के तल के लंबवत

विचार-विमर्श
ज्ञात है :
विद्युत धारा की दिशा = A से B (नीचे की ओर)
चुंबकीय क्षेत्र की दिशा = चुंबक के उत्तरी ध्रुव से दक्षिणी ध्रुव की ओर (दाईं ओर)
पूछा चुंबकीय बल की दिशा
जवाबी :

दाहिने हाथ का नियम
अपना दाहिना हाथ फैलाएं, अंगूठे को सीधा करें और बाकी चार उंगलियों को बंद कर लें। अपनी चारों उंगलियों को इस प्रकार व्यवस्थित करें कि वे चुंबकीय क्षेत्र (B) की दिशा में इंगित करें। सज्जन अंगूठा आवेश की गति की दिशा (v) दर्शाता है। यदि विद्युत आवेश धनात्मक है, तो दाहिने हाथ की हथेली चुंबकीय बल (F) की दिशा की ओर होती है। यदि आवेश ऋणात्मक है, तो दाहिने हाथ का पिछला भाग चुंबकीय बल (F) की दिशा की ओर होता है।

ऊपर दिए गए प्रश्न में, सामान्य विद्युत धारा की दिशा धनात्मक विद्युत आवेश की दिशा के समान होती है। दाएँ हाथ के नियम का प्रयोग करने पर, चुंबकीय बल की दिशा कागज के तल के लंबवत होती है, या पाठक की आँख की ओर होती है।
सही उत्तर E है।

10. चित्र में दिखाए अनुसार, धारा I प्रवाहित करने वाला एक सीधा तार दो चुंबकीय ध्रुवों के बीच रखा गया है। तार पर लगने वाले चुंबकीय बल की दिशा, ध्रुव की दिशा के समान है...

ए. धनात्मक z-अक्ष
बी. ऋणात्मक जेड-अक्ष
C. धनात्मक y-अक्ष
डी. ऋणात्मक वाई-अक्ष
ई. धनात्मक x-अक्ष

विचार-विमर्श
ज्ञात है :
विद्युत धारा की दिशा = बाईं ओर
चुंबकीय क्षेत्र की दिशा = उत्तर से दक्षिण (ऊपर की ओर)
पूछा चुंबकीय बल की दिशा
जवाबी :
यदि दाहिने हाथ के नियम को लागू किया जाए, तो चुंबकीय बल की दिशा कागज के तल के लंबवत होती है या पाठक की आंख से दूर होती है या ऋणात्मक z अक्ष की दिशा में होती है।
सही जवाब बी है।

प्रश्न का स्रोत:

सीनियर हाई स्कूल/व्यावसायिक हाई स्कूल के लिए राष्ट्रीय परीक्षा भौतिकी प्रश्न