Moving Charges and Magnetism MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Moving Charges and Magnetism - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

गणना:

चकती तत्व का आवेश है

dq = ρ2π r2 sinθ dθ dr

घूर्णन का समय है, dt = 2π/ ω 

आवेश होगा, I = dq / dt = ρωr2 sinθ dθ dr

चुम्बकीय आघूर्ण होगा, m = ∫ I da= ∫ ρωr2 sinθ dθ dr π (r2 sinθ2)

⇒ ρπω ∫r4 sin3θ dθ dr

⇒ m = QωR2 / 5 (ρ = 4Q / (3πR3) )

गणना:

यदि E और B दोनों शून्य हैं, तो विद्युत बल (Fe) और चुंबकीय बल (Fm) दोनों शून्य होंगे। इसलिए, प्रोटॉन का वेग नियत रह सकता है। इसलिए, विकल्प (a) सही है।

यदि E = 0 और B ≠ 0, लेकिन प्रोटॉन का वेग चुंबकीय क्षेत्र के समांतर या प्रति-समांतर है, तो Fe और Fm दोनों शून्य होंगे। इसलिए, विकल्प (c) भी सही है।

यदि E ≠ 0 और B ≠ 0 है, लेकिन कुल बल Fe + Fm = 0, तो वेग फिर से नियत रह सकता है। इसलिए, विकल्प (d) भी सही है।

इस प्रकार, (a), (c), और (d) सही विकल्प हैं।

गणना:

ऊर्जा घनत्व (U/V) = B² / (2μ_rμ₀)

μ_r = 2 ⇒ U/V = B² / (4μ₀)

कुल आयतन V = Aℓ

⇒ कुल चुंबकीय ऊर्जा U = (B² / 4μ₀) × Aℓ

अंतिम उत्तर: B²Aℓ / 4μ₀

इसलिए, सही विकल्प (4) है।

गणना:

वोल्टता सुग्राहिता = θ/V = (NAB) / (cR)

अनुपात = (N1A1B1 / N2A2B2) × (R2 / R1)

= (15 × 3.6 × 0.25) / (21 × 1.8 × 0.5) × (7 / 5)

= (13.5) / (18.9) × (7 / 5)

= (1 / 1)

उत्तर: 1 : 1

गणना:

i₁ और i₂ धाराएँ ले जाने वाले दो समांतर तार दिए गए हैं, प्रत्येक तार के कारण किसी बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के लंबवत होते हैं। प्रत्येक तार के कारण चुंबकीय क्षेत्र इस प्रकार दिया गया है:

B₁ = (μ₀ i₁) / (2πd)

B₂ = (μ₀ i₂) / (2πd)

नेट चुंबकीय क्षेत्र व्यक्तिगत क्षेत्रों का सदिश योग है, क्योंकि वे एक दूसरे के लंबवत हैं:

B_नेट = √(B₁² + B₂²)

⇒ B_नेट = (μ₀ / 2πd) × √(i₁² + i₂²)

⇒ B_नेट = (4π × 10⁻⁷) / (2π × (7/√2) × 10⁻²) × √(8² + 15²)

⇒ B_नेट = 68 × 10⁻⁶ T

अंतिम उत्तर: B_नेट = 68 × 10⁻⁶ T

अवधारणा:

• चुंबकीय क्षेत्र से गुजरते समय आवेशित कण एक बल का अनुभव करता है।
• जब आवेशित कण के वेग की दिशा चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत होती है :
  • चुंबकीय बल हमेशा वेग और क्षेत्र के लिए दाएं हाथ से नियम द्वारा लंबवत होता है।
  • और कण एक वक्र पथ का अनुसरण करते है।
  • कण लगातार इस वक्र पथ का अनुसरण करता है जब तक कि यह एक पूर्ण वृत्त नहीं बनाता है।
  • यह चुंबकीय बल अभिकेंद्री बल के रूप में काम करता है।

अभिकेंद्री बल (FC ) = चुंबकीय बल (FB )

⇒ qvB = mv2/R

​⇒ R = mv/qB

जहाँ q कण पर आवेश है, v इसका वेग होता है, m कण का द्रव्यमान है, B दिक-स्थान में चुंबकीय क्षेत्र है जहाँ यह वृत्त बनाता है, और R उस वृत्त की त्रिज्या है जिसमें यह गति करता है।

व्याख्या:

दिया है कि कण में आवेश e; द्रव्यमान = m; और चुंबकीय क्षेत्र B में वेग v के साथ चलता है तो

अभिकेंद्री बल (FC ) = चुंबकीय बल (FB )

⇒ qvB = mv2/R

\(\Rightarrow R=\frac{mv}{qB}\)

\(\Rightarrow r=\frac{mv}{Be}\)

तो सही उत्तर विकल्प 1 है।

अवधारणा :

• परिनालिका: कुण्डली के सामान्य व्यास की लम्बाई से कम होने के साथ विद्युतरोधी तार के कई कसकर लपेटे हुए घुमावों वाली एक बेलनाकार कुंडली को परिनालिका कहते हैं।

• परिनालिका के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।
• परिनालिका के भीतर का चुंबकीय क्षेत्र एकसमान है और परिनालिका के अक्ष के समानांतर है ।

एक परिनालिका में चुंबकीय क्षेत्र की सामर्थ्य किसके द्वारा दी गई है: -

\(B=\frac{{{μ }_{0}}NI}{l}\)

जहां, n = घुमावों की संख्या, l = परिनालिका की लंबाई, I = परिनालिका में धारा और μ₀ = हवा या निर्वात की पूर्ण पारगम्यता।

व्याख्या:

• एक परिनालिका के अंदर चुंबकीय क्षेत्र एक समान है। इसलिए विकल्प 2 सही है।

धारणा:

• फ्लेमिंग के वाम हस्त का नियम किसी चुंबकीय क्षेत्र या एक चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए धारावाही तार में गति करने वाले कण द्वारा अनुभव किया जाने वाला बल प्रदान करता है।
  • इस नियम की उत्पत्ति जॉन एम्ब्रोस फ्लेमिंग ने की थी।
  • इसका उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर में किया जाता है।

  • यह निर्दिष्ट करता है कि बाएँ हाथ के अंगूठे, तर्जनी और मध्यमा को इस प्रकार फैलाने पर कि वे पारस्परिक रूप से एक-दूसरे से लंबवत हों। यदि तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को इंगित करती है, तो मध्यमा आवेश की गति की दिशा को इंगित करती है, तब अंगूठा धनात्मक आवेशित कणों द्वारा अनुभव किए जाने वाले बल की दिशा को इंगित करता है।

व्याख्या:

• फ्लेमिंग के वाम हस्त नियम में मध्यमा उंगली चालक के माध्यम से प्रवाहित धारा की दिशा का प्रतिनिधित्व करती है। इसलिए, विकल्प 3 सही है।
• अंगूठा चुंबकीय बल की दिशा को दर्शाता है।
• तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का प्रतिनिधित्व करती है।

सही उत्तर जे. जे. थॉमसन है।

Key Points

• जे. जे. थॉमसन:
  • इलेक्ट्रॉन की खोज जे. जे. थॉमसन ने 1897 में की थी। इसलिए, विकल्प 4 सही है।
  • एक इलेक्ट्रॉन एक निम्न-द्रव्यमान वाला और ऋणावेशित कण होता है।
  • उन्होंने 1906 में अपनी 'गैसों द्वारा विद्युत के चालन पर सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक जांच' के लिए नोबेल पुरस्कार जीता।

Additional Information

• नील बोर:
  • 1913 में, नील बोर ने क्वांटम सिद्धांत के आधार पर हाइड्रोजन परमाणु के लिए एक सिद्धांत प्रस्तावित किया कि ऊर्जा केवल निश्चित सुपरिभाषित राशियों में स्थानांतरित होती है।
  • उन्हें 1922 में 'परमाणुओं की संरचना और उनसे उत्सर्जित होने वाले विकिरण की जांच' में उनके कार्य के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
• जे. चैडविक:
  • वह एक ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी थे।
  • वह न्यूट्रॉन की खोज से संबंधित थे और न्यूट्रॉन की खोज के लिए उन्हें नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
• रदरफोर्ड:
  • रदरफोर्ड को परमाणु संरचना के सिद्धांत के लिए रसायन विज्ञान में 1908 का नोबेल पुरस्कार दिया गया था।
  • उन्होंने 1911 में परमाणु के नाभिक की खोज की।
  • उन्हें नाभिकीय भौतिकी के जनक के रूप में जाना जाता है।

सही उत्तर दोनों ध्रुवों पर है।

Important Points

• प्राचीन ग्रीक इस खनिज का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे, जिन्हें उन्होंने उसी पदार्थ और लोहे के अन्य टुकड़ों को आकर्षित करने की क्षमता के कारण चुंबक कहा था।
• अंग्रेज विलियम गिल्बर्ट चुंबकत्व की घटना की वैज्ञानिक पद्धति से व्यवस्थित रूप से परीक्षण करने वाले पहले व्यक्ति थे।
• रेखायें जितनी करीब होती हैं, चुंबकीय क्षेत्र उतना ही प्रबल होता है, इसलिए बार (छड़) चुंबक में चुंबकीय क्षेत्र ध्रुवों के सबसे करीब होता है।
• यह दोनों ध्रुवों पर समान रूप से प्रबल होता है, चुंबक के मध्य में कमजोर बल होता है और ध्रुवों और मध्य के बीच आधा होता है।
• चुंबकीय क्षेत्र एक सदिश राशि है जो विद्युत आवेशों, विद्युत धाराओं और चुंबकीय पदार्थों पर चुंबकीय प्रभाव दर्शाता है।
• चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान आवेश, अपने वेग के और चुंबकीय क्षेत्र के लिए लंबवत बल का अनुभव करता है।

• चुंबकीय क्षेत्र की SI इकाई टेस्ला है।

​

संकल्पना: 

• यदि वृत्ताकार लूप को एक चुंबकीय द्विध्रुव माना जाता है, तो द्विध्रुवीय आघूर्ण धारा और क्षेत्रफल का गुणनफल होता है।
• इसलिए,चुंबकीय आघूर्ण का परिमाण = क्षेत्रफल × धारा 

M = IA

जहाँ M = ताम्र कुंडल का चुंबकीय आघूर्ण, I = लूप के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा और A = कुंडल का क्षेत्रफल

स्पष्टीकरण:

• यदि e इलेक्ट्राॅन पर आवेश है जो एकसमान कोणीय वेग ω के साथ r त्रिज्या की कक्षा में परिक्रामी है,तो समतुल्य धारा 

\(\Rightarrow I = \frac{charge (e)}{time (T)}\)

जहाँ T = इलेक्ट्राॅन की परिक्रमा की अवधि

\(\Rightarrow T=\frac{2\pi r}{v}\)

∴ समतुल्य धारा निम्न होगी 

\(\Rightarrow I = \frac{ev}{2\pi r}\)

• कक्षा का क्षेत्रफल

\(\Rightarrow A= \pi r^2\)

• चुंबकीय आघूर्ण का परिमाण 

\(\Rightarrow M = \frac{ev}{2\pi r}\times\pi r^2=\frac{evr}{2}\)

उपरोक्त समीकरण को गुणा और विभाजित करने पर,हमें मिलता है 

\(\Rightarrow M=\frac{emvr}{2m} = \frac{evr}{2}\)            

सही विकल्प शून्य है ।

Key Points बार चुंबक:

• एक वस्तु जो लौहचुंबकीय पदार्थ, जैसे लोहा, इस्पात, या लौहचुंबकीय घटक, और स्थायी रूप से चुंबकीय से बनी होती है। अधिकतर बार चुम्बक आयताकार या बेलनाकार आकार के होते हैं।
• एक बार चुंबक के केंद्र में चुंबकीय क्षेत्र शून्य होता है।

Additional Information
बार चुंबक के गुण:

• इसके दो सिरों पर एक उत्तरी ध्रुव और एक दक्षिणी ध्रुव है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप बार चुंबक से कितने भाग ब्रेक करते हैं, दोनों भाग में अभी भी एक उत्तरी ध्रुव और एक दक्षिणी ध्रुव होगा।
• चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को परिभाषित करने के लिए किसी भी चुंबकीय पदार्थ के चारों ओर कार्य करने वाले चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक काल्पनिक रेखा खींची जा सकती है।
• ध्रुवों पर, चुंबकीय बल सबसे होता है।
• यदि आप बार चुंबक को हवा में स्वतंत्र रूप से निलंबित करते हैं तो यह उत्तर-दक्षिण दिशा में संरेखित होगा। इस गुण का उपयोग कंपास में किया जाता है।
• चुंबक के ध्रुवों के विपरीत जो एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, जब हम उन्हें पास लाते हैं तो वे एक दूसरे को निरस्त कर देंगे।
• एक लौहचुम्बकीय पदार्थ लोहा, कोबाल्ट आदि चुम्बकों द्वारा आकर्षित होता है।

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): उत्तर दिशा में 
2. मध्यमा: पूर्व दिशा में
3. अँगूठा कागज से बाहर की ओर इंगित करता है अर्थात् ऊपर की तरफ 

चालक पर कार्यरत बल कागज से बाहर होगा अर्थात् शीर्ष पर। इसलिए विकल्प 3 सही है।

अवधारणा:

• एक परिनालिका एक ऐसा उपकरण है जिसमे बेलन के ऊपर तांबे की कुंडली बनी होती है जिसे कुंडली के भीतर एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है, क्योंकि कुंडली के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है।
• एक बेलन ऊपर  एक तार को कई बार लपेटने से धारा के प्रवाह के कारण चुंबकीय क्षेत्र काफी प्रबल हो सकता है।
• इसलिए हम कह सकते हैं कि कुंडली के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र की प्रबलता बदल जाएगी यदि कुंडली की धारा अथवा घुमावों की संख्या बदलती है।
• चुंबकीय क्षेत्र की प्रबलता एक परिनालिका के बेलन के व्यास से स्वतंत्र है।
• एक परिनालिका में चुंबकीय क्षेत्र की प्रबलता  घुमावों और एक तार की धारा की मात्रा के समान आनुपातिक होगी और इसकी लंबाई के विलोम आनुपातिक होगी।
• इस प्रकार इसका मान होगा, \(B = \frac{{{μ _0}NI}}{l}\)
• जहां N = घुमावों की संख्या और I = धारा , l = परिनालिका की लंबाई

गणना:
दिया गया गया है:

पहली परिनालिका की लंबाई= L

दूसरी परिनालिका की लंबाई= 2L

पहली परिनालिका में घुमावों की संख्या N और

दूसरी परिनालिका में घुमावों की संख्या= 4L

• परिनालिका के कारण चुंबकीय क्षेत्र द्वारा दिया जाता है

    चूंकि μ_o और धारा (I) स्थिर है, इसलिए-

\(\Rightarrow \;B \propto \frac{N}{L}\;\)

संकल्पना:

• जब एक वृत्ताकार लूप धारा I के साथ संंबंधित होता है, तो यह एक चुंबक के रूप में कार्य करना शुरू कर देता है और इसके चुंबकीय आघूर्ण को नीचे दिया गया है।

• चुंबकीय आघूर्ण (μ): चुंबकीय तीव्रता और चुंबक या अन्य वस्तु का अभिविन्यास चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है।
  • यह एक सदिश राशि है जो विद्युत धारा लूप्स के चुंबकीय गुणधर्मों से संबंधित होती है। 
  • यह लूप द्वारा सम्मिलित क्षेत्र से गुणा किए गए लूप के माध्यम से प्रवाहित होने वाली मात्रा के बराबर है। 

μ = N i A 

जहाँ μ चुंबकीय आघूर्ण, A कुंडली का क्षेत्रफल, N घुमावों की संख्या और I कुंडली में धारा है। 

• इसकी दिशा घुमावों के लिए दाएं हाथ के नियम द्वारा स्थापित की गई है।

स्पष्टीकरण:

चुंबकीय आघूर्ण μ = N i A चुंबकीय क्षेत्र से स्वतंत्र होता है जिसमें यह होता है।

• चूंकि सूत्र में कोई चुंबकीय क्षेत्र घटक नहीं है।
• तो सही उत्तर विकल्प 4 है।