अध्याय 12: विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव
चुंबकीय क्षेत्र और क्षेत्र रेखाएँ
ऑर्स्टेड ने दिखाया कि विद्युत धारा चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। क्षेत्र रेखाएँ बंद वक्र होती हैं, चुंबक के बाहर उत्तर से दक्षिण की ओर चलती हैं, एक-दूसरे को नहीं काटतीं, और जहाँ पास-पास हों वहाँ क्षेत्र प्रबल होता है।
धारावाही चालक का चुंबकीय क्षेत्र
दक्षिण-हस्त अंगुष्ठ नियम: अँगूठा धारा की दिशा में हो तो मुड़ी उँगलियाँ क्षेत्र की दिशा बताती हैं। परिनालिका के अंदर क्षेत्र एकसमान और प्रबल होता है और बाहर छड़ चुंबक जैसा। परिनालिका में नरम लोहे की क्रोड रखने से विद्युत चुंबक बनता है।
चुंबकीय क्षेत्र में बल और मोटर
धारावाही चालक पर क्षेत्र में बल लगता है। दिशा फ्लेमिंग के वामहस्त नियम से मिलती है (अँगूठा बल, तर्जनी क्षेत्र, मध्यमा धारा)। विद्युत मोटर इसी पर चलती है और विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलती है। विभक्त वलय हर आधे चक्कर पर धारा की दिशा उलटता है।
विद्युत चुंबकीय प्रेरण, जनित्र और घरेलू परिपथ
चुंबकीय क्षेत्र बदलने से कुंडली में धारा उत्पन्न होना विद्युत चुंबकीय प्रेरण है (दक्षिण-हस्त नियम)। जनित्र यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलता है। AC हर 1/100 s पर दिशा बदलती है (50 Hz)। घरेलू परिपथ में जीवित (लाल), उदासीन (काला) और भू-तार (हरा) होते हैं। फ़्यूज़ और भू-संपर्क सुरक्षा देते हैं।
महत्वपूर्ण प्रश्न
Q1. ऑर्स्टेड ने क्या देखा?
विद्युत धारा वाले तार के पास रखी दिक्सूचक की सुई विचलित हो गई, यानी विद्युत धारा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है।
Q2. चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ क्या हैं?
वे काल्पनिक रेखाएँ जिनके अनुदिश कोई स्वतंत्र उत्तरी ध्रुव चलेगा। चुंबक के बाहर इनकी दिशा उत्तरी से दक्षिणी ध्रुव की ओर होती है।
Q3. चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के गुण बताओ।
ये बंद वक्र होती हैं, कभी एक-दूसरे को नहीं काटतीं और जहाँ पास-पास हों वहाँ क्षेत्र प्रबल होता है।
Q4. दो चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक-दूसरे को क्यों नहीं काट सकतीं?
यदि काटतीं तो कटान बिंदु पर दिक्सूचक सुई दो दिशाएँ दिखाती, जो संभव नहीं।
Q5. दक्षिण-हस्त अंगुष्ठ नियम लिखो।
तार को दाएँ हाथ में इस प्रकार पकड़ो कि अँगूठा धारा की दिशा में हो, तो मुड़ी हुई उँगलियाँ चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताती हैं।
Q6. सीधे तार के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र धारा और दूरी के साथ कैसे बदलता है?
धारा बढ़ाने पर क्षेत्र बढ़ता है और तार से दूर जाने पर घटता है।
Q7. परिनालिका के अंदर चुंबकीय क्षेत्र कैसा होता है?
एकसमान और प्रबल, समांतर सीधी रेखाओं के रूप में।
Q8. विद्युत चुंबक क्या है?
परिनालिका के अंदर नरम लोहे की क्रोड रखकर बनाया गया चुंबक, जो तभी चुंबक रहता है जब उसमें धारा बहती है।
Q9. चुंबकीय क्षेत्र में रखे धारावाही चालक पर बल की दिशा किस पर निर्भर करती है?
धारा की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र की दिशा पर। दोनों परस्पर लंबवत हों तो बल अधिकतम होता है।
Q10. फ्लेमिंग का वामहस्त नियम लिखो।
बाएँ हाथ का अँगूठा, तर्जनी और मध्यमा परस्पर लंबवत फैलाओ। तर्जनी क्षेत्र की दिशा में और मध्यमा धारा की दिशा में हो तो अँगूठा बल की दिशा बताता है।
Q11. मोटर में विभक्त वलय (दिक्परिवर्तक) का क्या कार्य है?
वह हर आधे चक्कर के बाद कुंडली में धारा की दिशा उलट देता है, जिससे कुंडली एक ही दिशा में घूमती रहती है।
Q12. विद्युत मोटर का सिद्धांत और कार्य बताओ।
चुंबकीय क्षेत्र में रखे धारावाही चालक पर बल लगता है। मोटर विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलती है।
Q13. विद्युत चुंबकीय प्रेरण क्या है?
चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन या कुंडली और चुंबक की आपेक्षिक गति से कुंडली में विद्युत धारा उत्पन्न होना।
Q14. फ्लेमिंग का दक्षिण-हस्त नियम लिखो।
दाएँ हाथ का अँगूठा, तर्जनी और मध्यमा लंबवत फैलाओ। अँगूठा चालक की गति, तर्जनी क्षेत्र की दिशा बताए तो मध्यमा प्रेरित धारा की दिशा बताती है।
Q15. विद्युत जनित्र (जनरेटर) का सिद्धांत और कार्य क्या है?
सिद्धांत विद्युत चुंबकीय प्रेरण है। जनित्र यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलता है।
Q16. प्रत्यावर्ती धारा (AC) और दिष्ट धारा (DC) में अंतर बताओ।
AC की दिशा समय-समय पर उलटती है (भारत में 50 Hz), जबकि DC हमेशा एक ही दिशा में बहती है।
Q17. दिष्ट धारा की तुलना में प्रत्यावर्ती धारा का क्या लाभ है?
AC को बहुत दूर तक कम ऊर्जा हानि के साथ भेजा जा सकता है।
Q18. घरेलू परिपथ में जीवित, उदासीन और भू-तार के रंग क्या होते हैं?
जीवित तार: लाल। उदासीन तार: काला। भू-तार: हरा।
Q19. भू-तार का क्या कार्य है?
भू-तार रिसी हुई धारा को पृथ्वी में पहुँचा देता है, जिससे उपकरण का धातु का ढाँचा छूने पर खतरनाक नहीं होता।
Q20. फ़्यूज़ क्यों लगाते हैं?
फ़्यूज़ का पतला, कम गलनांक वाला तार अधिक धारा (लघुपथन या अतिभार) बहने पर पिघलकर परिपथ तोड़ देता है और उपकरणों को बचाता है।
क्विज़
1. चुंबकीय प्रभाव की खोज किसने की?
ऑर्स्टेड ने दिक्सूचक की सुई के विचलन से यह खोजा।
2. मोटर किस ऊर्जा को किस ऊर्जा में बदलती है?
मोटर विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलती है।
3. जनित्र किस सिद्धांत पर कार्य करता है?
जनित्र विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर कार्य करता है।
4. भू-तार का रंग क्या होता है?
भारत में भू-तार हरे रंग का होता है।
5. फ़्यूज़ का तार किस प्रकार का होता है?
अधिक धारा पर वह पिघलकर परिपथ तोड़ देता है।