दुई समानान्तर तारहरू बीचको चुम्बकीय बल - समस्या र समाधानहरू
१. तलको चित्रमा देखाइए अनुसार I 1 र I 2 धारा बोक्ने दुई समानान्तर चालकहरू । दुवै चालकहरूले अनुभव गर्ने चुम्बकीय बलको परिमाण र दिशा कति हुन्छ ? (μ o = 4π. 10 -7 Wb.A -1 .m -1 )
ज्ञात:
यो विद्युत् प्रवाह १ (म1) = ४ एम्पीयर
विद्युतीय धारा २ (I २ ) = ५ एम्पीयर
खाली ठाउँको पारगम्यता (µ o ) = 4π x 10 -7 wb A -1 m -1
दुबै कन्डक्टरहरू बीचको दूरी (L) = ५ सेमी = ५ x १० -२ मिटर
चाहिएको: चुम्बकीय बलको परिमाण र दिशा
समाधान:
कन्डक्टर १ मा रहेको विद्युतीय प्रवाहको दिशा कन्डक्टर २ मा रहेको विद्युतीय प्रवाहको दिशाको विपरीत छ। समानान्तर विरोधी धाराहरू (विपरीत दिशामा) एकअर्कामाथि प्रतिकर्षण बल प्रयोग गर्छन्।
चुम्बकीय बलको परिमाण:
F/l = २ x १० -५ न्यूटन
२. धारा बोक्ने दुई समानान्तर तारहरू I 1 र I 2 २०-सेमी टाढा छन्। प्रत्येक तारले अनुभव गर्ने चुम्बकीय बलको परिमाण कति हुन्छ (μ o = 4π. 10 -7 Wb.A -1 .m -1 )
ज्ञात:
विद्युतीय धारा २ (I)1) = ४ एम्पीयर
विद्युतीय धारा २ (I २ ) = ५ एम्पीयर
खाली ठाउँको पारगम्यता (µ o ) = 4π x 10 -7 wb A -1 m -1
दुवै तारहरू बीचको दूरी (L) = २० सेमी = २० x १० -२ मिटर
चाहिएको: चुम्बकीय बलको परिमाण
समाधान:
कन्डक्टर १ मा रहेको विद्युतीय प्रवाहको दिशा कन्डक्टर २ मा रहेको विद्युतीय प्रवाहको दिशाको विपरीत छ। समानान्तर विरोधी धाराहरू (विपरीत दिशामा) एकअर्कामाथि प्रतिकर्षण बल प्रयोग गर्छन्।
चुम्बकीय बलको परिमाण:
F/l = २ x १० -५ न्यूटन
दुई समानान्तर तारहरू बीचको चुम्बकीय बलसँग सम्बन्धित २० वैचारिक प्रश्न र उत्तरहरू:
१. प्रश्न: दुई समानान्तर विद्युत् प्रवाह गर्ने तारहरू बीचको चुम्बकीय बलको मुख्य कारण के हो?
उत्तर: दुई समानान्तर तारहरू बीचको चुम्बकीय बल प्रत्येक तारमा रहेको धाराबाट अर्को तारमा काम गर्ने चुम्बकीय क्षेत्रको कारणले उत्पन्न हुन्छ।
२. प्रश्न: दुई तारहरूमा प्रवाहको दिशाले तिनीहरू बीचको बललाई कसरी असर गर्छ?
उत्तर: यदि धाराहरू एउटै दिशामा बग्छन् भने, तारहरूले एकअर्कालाई आकर्षित गर्छन्। यदि धाराहरू विपरीत दिशामा बग्छन् भने, तारहरूले एकअर्कालाई भगाउँछन्।
३. प्रश्न: तारहरू बीचको दूरी र चुम्बकीय बल बीचको सम्बन्ध के हो?
उत्तर: चुम्बकीय बल तारहरू बीचको दूरीको विपरीत समानुपातिक हुन्छ। दूरी बढ्दै जाँदा, बल घट्दै जान्छ।
४. प्रश्न: तारहरूमा प्रवाहको परिमाणले बललाई कसरी असर गर्छ?
उत्तर: बल दुई तारहरूमा रहेको धाराहरूको गुणनफलसँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ।
५. प्रश्न: यदि कुनै एक तारमा करेन्ट छैन भने बललाई के हुन्छ?
उत्तर: बल शून्य हुनेछ किनभने कुनै पनि विद्युत् प्रवाह नभएको तारले अर्को तारलाई असर गर्न चुम्बकीय क्षेत्र उत्पादन गर्दैन।
६. प्रश्न: दुई समानान्तर तारहरू बीचको चुम्बकीय बललाई किन गैर-सम्पर्क बल मानिन्छ?
उत्तर: यो बल तिनीहरूको चुम्बकीय क्षेत्रहरूको अन्तरक्रियाको कारणले हुन्छ, प्रत्यक्ष भौतिक सम्पर्कको कारणले होइन।
७. प्रश्न: एउटा तारले उत्पादन गर्ने चुम्बकीय क्षेत्र दूरी अनुसार कसरी फरक हुन्छ?
उत्तर: तारबाट बढ्दो दूरीसँगै चुम्बकीय क्षेत्रको शक्ति घट्दै जान्छ।
८. प्रश्न: के दुई समानान्तर तारहरू बीचको चुम्बकीय बललाई ढाल वा अवरुद्ध गर्न सकिन्छ?
उत्तर: चुम्बकीय क्षेत्रहरूलाई पूर्ण रूपमा ढाल्नु चुनौतीपूर्ण भएतापनि, उच्च चुम्बकीय पारगम्यता भएका सामग्रीहरू प्रयोग गर्नाले एकअर्कामाथि क्षेत्रहरूको प्रभावलाई पुन: निर्देशित र कम गर्न सकिन्छ।
९. प्रश्न: यदि दुई तारहरू एकअर्कासँग लम्ब छन् भने, तिनीहरू बीचको चुम्बकीय बल कसरी परिवर्तन हुन्छ?
उत्तर: यदि तारहरू लम्ब छन् र तिनीहरूको धाराहरूले बाटो काट्छन् भने, तिनीहरूले समानान्तर तारहरूले जस्तै एकअर्कामाथि साधारण आकर्षक वा विकर्षक बल प्रयोग गर्दैनन्।
१०. प्रश्न: विद्युत् प्रवाह गर्ने तारमा चुम्बकीय बलको दिशा कसरी निर्धारण गरिन्छ?
उत्तर: दायाँ-हातको नियम प्रयोग गरेर दिशा निर्धारण गर्न सकिन्छ: बूढी औंलालाई धारातर्फ देखाउनुहोस्, र घुमाउरो औंलाहरूले चुम्बकीय क्षेत्रको दिशा संकेत गर्नेछन्।
११. प्रश्न: के दुई समानान्तर तारहरू बीचको चुम्बकीय बल केन्द्रीय बल हो?
उत्तर: होइन, यो केन्द्रीय बल होइन किनभने बलको दिशा र परिमाण तारहरूको सापेक्षिक अभिमुखीकरण र पृथकीकरण दुवैमा निर्भर गर्दछ।
१२. प्रश्न: के तारहरूलाई भ्याकुममा राख्दा पनि बल महसुस हुन सक्छ?
उत्तर: हो, तारहरू बीचको चुम्बकीय बल कुनै माध्यममा निर्भर हुँदैन; यो शून्यमा पनि रहन सक्छ।
१३. प्रश्न: विद्युत् प्रवाहको एकाइ, एम्पीयर, दुई तारहरू बीचको बलसँग कसरी सम्बन्धित छ?
उत्तर: एक एम्पीयरलाई त्यो धारा भनेर परिभाषित गरिएको छ जुन असीम लम्बाइका दुई समानान्तर चालकहरूमा प्रवाहित हुँदा र भ्याकुममा एक मिटरको दूरीमा राख्दा तारहरू बीच प्रति मिटर लम्बाइमा २ x १०^(-७) न्यूटनको बल उत्पन्न हुन्छ।
१४. प्रश्न: के तारहरूको सामग्रीले तिनीहरू बीचको चुम्बकीय बललाई असर गर्छ?
उत्तर: तारहरूको सामग्रीले बललाई प्रत्यक्ष रूपमा असर गर्दैन। बल प्रवाह र तारहरू बीचको दूरीमा निर्भर गर्दछ।
१५. प्रश्न: दुई समानान्तर तारहरू बीचको बलमा खाली ठाउँको पारगम्यता (μ₀) को भूमिका के हो?
उत्तर: खाली ठाउँको पारगम्यता भनेको चुम्बकीय क्षेत्रको शक्तिलाई यसले निम्त्याउने धारासँग सम्बन्धित गर्ने स्थिरांक हो र दुई धारा बोक्ने तारहरू बीचको बलको सूत्रमा देखा पर्दछ।
१६. प्रश्न: के चुम्बकीय बलले तारहरूमा काम गर्न सक्छ?
उत्तर: चुम्बकीय बलले विद्युत् प्रवाह गर्ने तारमा बल लगाउन सक्छ, तर तिनीहरू गतिको दिशामा लम्बवत रूपमा कार्य गर्ने भएकाले काम गर्दैनन्।
१७. प्रश्न: तारहरूको लम्बाइले तिनीहरू बीचको चुम्बकीय बललाई कसरी असर गर्छ?
उत्तर: बल समानान्तर र एकअर्काको नजिक रहेका तारहरूको लम्बाइसँग समानुपातिक हुन्छ।
१८. प्रश्न: के समानान्तर तारहरू बीच चुम्बकीय बलको कुनै वास्तविक जीवनमा प्रयोग वा परिणामहरू छन्?
उत्तर: हो, विद्युतीय सर्किटहरूमा, विशेष गरी उच्च धारा भएकाहरूमा, तारहरू बीचको चुम्बकीय अन्तरक्रियाले तिनीहरूलाई सार्न सक्छ, जुन डिजाइनमा विचार गर्न आवश्यक छ।
१९. प्रश्न: यदि एउटा तारलाई लूपमा कुण्डल गरिएको छ भने, यसले चुम्बकीय बललाई कसरी असर गर्छ?
उत्तर: कुण्डलित तार, वा सोलेनोइडले सीधा तार भन्दा बलियो चुम्बकीय क्षेत्र उत्पादन गर्छ, जसले गर्दा यो र अर्को तार बीचको बल परिवर्तन हुन्छ।
२०. प्रश्न: के समानान्तर तारहरू बीचको चुम्बकीय बललाई विद्युत् प्रवाह मापन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ?
उत्तर: हो, विद्युत् प्रवाह सन्तुलन जस्ता उपकरणहरूले तारहरू बीचको चुम्बकीय बललाई ज्ञात यान्त्रिक बलसँग बराबर गरेर विद्युत् प्रवाह मापन गर्न प्रयोग गर्छन्।
समानान्तर तारहरू बीचको चुम्बकीय बल बुझ्नु विद्युत चुम्बकत्वमा आधारभूत छ र सर्किट डिजाइन, इलेक्ट्रोनिक्स र विद्युतीय इन्जिनियरिङमा यसको प्रभाव छ।
