विज्ञान कक्षा 10 के लिए अभ्यास प्रश्न "विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव"

बहुविकल्पीय प्रश्न (एमसीक्यू):

1. बी) हैंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड - उन्होंने 1820 में विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव की खोज की थी।
2. बी) वृत्ताकार - एक सीधे धारावाही चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र संकेंद्रित वृत्त बनाता है।
3. क) दक्षिण-हस्त अंगुष्ठ नियम - यह नियम किसी धारावाही चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताता है।
4. C)  धारा और दूरी दोनों - चुंबकीय क्षेत्र (B) की ताकत धारा (I) के समानुपाती और चालक से दूरी (r) के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
5. बी) स्थिर आवेश - केवल गतिशील आवेश या धारा ही चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं; स्थिर आवेश नहीं।
6. A)  दोगुना - चुंबकीय क्षेत्र की ताकत (B) धारा (I) के सीधे आनुपातिक है, इसलिए I को दोगुना करने पर B दोगुना हो जाता है।
7. A)  एकसमान - एक लंबी सीधी परिनालिका के अंदर, चुंबकीय क्षेत्र लगभग एकसमान होता है और परिनालिका की धुरी के समानांतर होता है।
8. C)  अधिक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र - प्रति इकाई लंबाई में अधिक घुमाव चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को बढ़ाते हैं।
9. C)  बंद लूप बनाएं - चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं निरंतर लूप होती हैं; वे उत्तरी ध्रुव से शुरू होती हैं, दक्षिणी ध्रुव की ओर बाहर की ओर जाती हैं, और चुंबक के अंदर वापस आती हैं।
10. C) A और B दोनों - एक धारा-वाहक सोलेनोइड का चुंबकीय क्षेत्र एक बार चुंबक और एक विद्युत चुंबक दोनों जैसा दिखता है।
11. क) लोहा - लोहे को उसके लौहचुम्बकीय गुणों के कारण स्थायी चुम्बक बनाने के लिए चुम्बकित किया जा सकता है।
12. C)  लोरेन्ट्ज़ बल - चुंबकीय क्षेत्र में धारा-वाहक कंडक्टर पर बल को लोरेन्ट्ज़ बल समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है।
13. A)  अधिकतम - बल अधिकतम होता है जब चालक चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत होता है।
14. D)  वे दक्षिण से उत्तर की ओर प्रवाहित होती हैं - चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं चुंबक के बाहर उत्तर से दक्षिण की ओर प्रवाहित होती हैं।
15. A)  आकर्षक - एक ही दिशा में बहने वाली समान्तर धाराएं अपने चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया के कारण एक दूसरे को आकर्षित करती हैं।
16. ए) टेस्ला - चुंबकीय क्षेत्र की ताकत या चुंबकीय फ्लक्स घनत्व की एसआई इकाई टेस्ला (टी) है।
17. D)  उपरोक्त सभी - धारा बढ़ाना, अधिक मोड़ जोड़ना, तथा चुंबकीय कोर का उपयोग करना, ये सभी विद्युत-चुंबक की शक्ति को बढ़ाते हैं।
18. बी) रिवर्स - धारा को उलटने से कुंडली के चुंबकीय ध्रुव उलट जाते हैं।
19. बी) अधिकतम - एक वृत्ताकार कुंडली के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र अपने अधिकतम स्तर पर होता है।
20. बी) गैल्वेनोमीटर - गैल्वेनोमीटर छोटी धाराओं को मापने के लिए चुंबकीय सुई को विक्षेपित करने के लिए धारा के चुंबकीय प्रभाव का उपयोग करता है।

लघु उत्तरीय प्रश्न:

21. दाहिने हाथ के अंगूठे का नियम: यदि आप किसी विद्युत धारा ले जाने वाले सीधे चालक को अपने दाहिने अंगूठे से विद्युत धारा की दिशा में पकड़ते हैं, तो उंगलियां चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में मुड़ जाती हैं।
22. चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और दूरी: चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कंडक्टर से दूरी के साथ व्युत्क्रमानुपाती रूप से घटती है (B ∝ 1/r)।
23. सोलेनोइड में एकसमान चुंबकीय क्षेत्र: प्रत्येक मोड़ से वृत्ताकार चुंबकीय क्षेत्र के अतिव्यापन के कारण, अंदर का क्षेत्र अक्ष के अनुदिश एकसमान हो जाता है।
24. चुंबकीय कोर की भूमिका: यह चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को केंद्रित करता है, जिससे चुंबकीय पारगम्यता में वृद्धि होकर विद्युत चुंबक अधिक मजबूत हो जाता है।
25. धारा की दिशा उलटना: धारा को उलटने से चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा उलट जाती है।
26. सोलेनोइड की लम्बाई पर प्रभाव: घुमावों को स्थिर रखते हुए लम्बाई बढ़ाने से सोलेनोइड के अंदर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कम हो जाती है।
27. समानांतर तारों का आकर्षण: प्रत्येक तार एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो दूसरे तार में प्रवाहित धारा पर बल लगाता है, जिसके कारण जब धाराएं समानांतर और एक ही दिशा में होती हैं तो आकर्षण उत्पन्न होता है।
28. गैल्वेनोमीटर प्रचालन: कुंडली से प्रवाहित धारा एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है जो एक स्थायी चुंबक के साथ क्रिया करके संकेतक को विक्षेपित कर देती है।
29. नरम बनाम कठोर चुंबकीय पदार्थ: नरम पदार्थ (जैसे लोहा) आसानी से चुम्बकित और विचुम्बकित हो जाते हैं, जबकि कठोर पदार्थ (जैसे स्टील) चुम्बकत्व को बरकरार रखते हैं।
30. चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं: वे चुंबकीय क्षेत्र की दिशा और शक्ति को दर्शाती हैं; करीबी रेखाएं मजबूत क्षेत्र को दर्शाती हैं।
31. घुमावों की संख्या और क्षेत्र की ताकत: अधिक घुमावों से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है, क्योंकि प्रत्येक घुमाव से चुंबकीय क्षेत्र बढ़ता जाता है।
32. चुंबकीय आघूर्ण: यह चुंबक की चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होने की प्रवृत्ति का माप है, जो धारा, फेरों की संख्या और कुंडली के क्षेत्रफल से प्रभावित होता है।
33. एक वृत्ताकार लूप के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र: [स्केच में क्षेत्र रेखाएं लूप के चारों ओर घूमती दिखाई देंगी, जिसकी दिशा दाएं हाथ के नियम द्वारा निर्धारित होगी, जो केंद्र में सबसे मजबूत होगी।]
34. स्थिर आवेश: स्थिर आवेश चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न नहीं करता है, क्योंकि इसमें चुंबकीय प्रभाव उत्पन्न करने के लिए कोई गति नहीं होती है।
35. विद्युत-चुम्बक को बंद करना: बस कुंडली के माध्यम से विद्युत धारा के प्रवाह को रोक दें; विद्युत धारा की अनुपस्थिति के कारण चुम्बकत्व गायब हो जाता है।
36. बार चुंबक बनाम विद्युत चुंबक: एक बार चुंबक स्थायी रूप से चुंबकित होता है, जबकि एक विद्युत चुंबक का चुंबकत्व विद्युत प्रवाह पर निर्भर करता है और इसे नियंत्रित किया जा सकता है।
37. पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र और कम्पास: कम्पास की सुई पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होकर चुंबकीय उत्तर की ओर इशारा करती है।
38. विद्युतचुंबकीय शक्ति में वृद्धि: अधिक कुंडल टर्न जोड़ें या धारा में परिवर्तन किए बिना उच्च चुंबकीय पारगम्यता वाली कोर सामग्री का उपयोग करें।
39. चुंबकीय फ्लक्स घनत्व: किसी दिए गए क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्र (बी) की ताकत को दर्शाता है, जिसे टेस्ला में मापा जाता है।
40. वृत्ताकार कुंडली के केंद्र से दूर चुंबकीय क्षेत्र: जैसे-जैसे आप केंद्र से दूर जाते हैं, दूरी के साथ विपरीत संबंध के अनुसार यह घटता जाता है।

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न:

41. चुंबकीय क्षेत्र रेखा गुण:

• वे कभी एक दूसरे को नहीं काटते।
• जहां क्षेत्र मजबूत है, वहां वे एक दूसरे के करीब हैं।
• वे चुम्बक के बाहर उत्तर से दक्षिण तक सतत लूप बनाते हैं।
• किसी रेखा पर किसी बिंदु पर स्पर्श रेखा क्षेत्र की दिशा बताती है।

42. समान्तर चालकों के बीच बल:

• प्रत्येक तार एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जो दूसरे तार में प्रवाहित धारा के साथ अंतर्क्रिया करता है, जिससे धारा की दिशा के आधार पर आकर्षण या प्रतिकर्षण उत्पन्न होता है।

43. एक सीधे तार के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र पैटर्न:

• तार के चारों ओर वृत्ताकार क्षेत्र रेखाएँ, जिनकी दिशा दाएँ हाथ के अंगूठे के नियम द्वारा निर्धारित होती है। धारा को उलटने से क्षेत्र की दिशा उलट जाती है।

44. नरम लोहा बनाम स्टील:

• नरम लोहा: आसानी से चुम्बकित और विचुम्बकित किया जा सकता है, अस्थायी चुम्बकत्व के लिए विद्युत चुम्बकों में उपयोग किया जाता है।
• स्टील: चुम्बकत्व को बेहतर बनाए रखता है, स्थायी चुम्बकों के लिए उपयोग किया जाता है।

45. सोलेनोइड का चुंबकीय क्षेत्र:

• अंदर: अक्ष के अनुदिश एकसमान।
• बाहरी: एक छड़ चुंबक के समान, जिसमें क्षेत्र रेखाएं एक सिरे से दूसरे सिरे तक फैली होती हैं।

46. कुंडली का आकार और चुंबकीय क्षेत्र:

• सोलेनॉइड: कई अतिव्यापी वृत्ताकार क्षेत्रों के कारण अंदर लगभग एक समान क्षेत्र उत्पन्न करता है।
• वृत्ताकार लूप: क्षेत्र केंद्र में सबसे मजबूत होता है, जो रेडियल रूप से बाहर की ओर घटता है।

47. अमीटर सिद्धांत:

• चुंबकीय सुई को विक्षेपित करके धारा को मापने के लिए मुख्य परिपथ के समानांतर कम प्रतिरोध वाले गैल्वेनोमीटर का उपयोग किया जाता है।

48. सोलेनोइड के चुंबकीय क्षेत्र को प्रभावित करने वाले कारक:

• घुमावों की संख्या (एन)
• वर्तमान (आई)
• सोलेनोइड की लंबाई (एल)
• कोर की उपस्थिति और प्रकृति

49. चुम्बकों के साथ सुरक्षा:

• डेटा भ्रष्टाचार या डिवाइस क्षति से बचने के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों से दूर रहें।
• मजबूत चुम्बकों को आपस में टकराने से रोकने के लिए सावधानी बरतें, जिससे चोट या क्षति हो सकती है।
• यदि आपके पास चुंबकीय प्रत्यारोपण या चिकित्सा उपकरण हैं तो चुंबकीय क्षेत्रों से बचें।

50. चुंबकीय डोमेन:

• किसी पदार्थ के अंदर छोटे क्षेत्र जहाँ चुंबकीय आघूर्ण संरेखित होते हैं। जब डोमेन संरेखित होते हैं, तो पदार्थ चुंबकीय हो जाता है।

51. चुम्बक ध्रुवों का निर्धारण:

• चुंबक के पास एक धारावाही तार लाएँ। यदि तार एक छोर की ओर आकर्षित होता है, तो वह उत्तरी ध्रुव है; प्रतिकर्षण दक्षिणी ध्रुव को इंगित करता है।

52. विद्युतचुंबक अनुप्रयोग:

• एमआरआई मशीन, रीसाइकिलिंग में चुंबकीय पृथक्करण, उद्योग में भारी वस्तुओं को उठाने, दरवाजे के ताले और वैज्ञानिक अनुसंधान में।

53. विद्युत चुम्बकीय बल प्रदर्शित करने वाली वृत्ताकार कुंडली:

• यह दर्शाता है कि कैसे एक चुंबकीय क्षेत्र किसी अन्य धारा या आवेश पर बल लगा सकता है, तथा यह भी बताता है कि कैसे लूप एक दूसरे को आकर्षित या प्रतिकर्षित कर सकते हैं।

54. बायोट-सावर्त नियम:

• धारा तत्व से चुंबकीय क्षेत्र की गणना करने के लिए एक गणितीय तरीका प्रदान करता है, जो धारा-प्रेरित चुंबकत्व को समझने के लिए मौलिक है।

55. बार चुंबक बनाम सोलेनोइड चुंबकीय क्षेत्र:

• दोनों में उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव होते हैं, लेकिन इनमें अंतर यह है कि सोलेनोइड के क्षेत्र को चालू/बंद किया जा सकता है तथा इसकी शक्ति को समायोजित किया जा सकता है।

56. कम्पास सुई के साथ प्रयोग:

• कम्पास के पास एक तार से धारा प्रवाहित करें। सुई विक्षेपित होती है, जिससे तार के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देता है।

57. धारा की दिशा और चुंबकीय क्षेत्र:

• दक्षिण-हस्त नियम के अनुसार, चुंबकीय क्षेत्र की दिशा धारा की दिशा के साथ उलट जाती है।

58. विद्युत चुम्बक बनाम स्थायी चुम्बक:

• विद्युत चुम्बक चुम्बकत्व की शक्ति पर नियंत्रण प्रदान करते हैं तथा इन्हें बंद किया जा सकता है; स्थायी चुम्बक स्थिर रहते हैं।

59. विद्युत चुम्बकों का पर्यावरणीय प्रभाव:

• परिचालन के लिए ऊर्जा की खपत, संभावित विद्युत चुम्बकीय प्रदूषण, तथा तांबा और लोहा जैसी सामग्रियों के पुनर्चक्रण या निपटान की आवश्यकता।

60. सोलेनोइड के माध्यम से चुंबकत्व को समझना:

• किसी परिनालिका के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का व्यवहार यह समझने में मदद करता है कि चुंबकीय क्षेत्र किस प्रकार परस्पर क्रिया करते हैं तथा उन्हें किस प्रकार निर्देशित या संकेन्द्रित किया जा सकता है।

अनुप्रयोग-आधारित प्रश्न:

61. चुंबकीय क्षेत्र शक्ति गणना:

• B = (μ₀ * I) / (2πr) का उपयोग करते हुए, जहाँ μ₀ = 4π × 10 ⁻ ⁷ Tm/A, I = 5A, r = 0.02m; B ≈ 5 × 10 ⁻ ⁵ T

62. चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में वृद्धि:

• धारा को दोगुना करने से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत भी दोगुनी हो जाती है, इसलिए यह 2 गुना बढ़ जाती है।

63. क्षेत्र शक्ति को दोगुना कर देता है:

• यदि B ∝ N, तो क्षेत्र की ताकत को दोगुना करने के लिए घुमावों की संख्या दोगुनी करें; इसलिए जितने घुमाव हों, उन्हें जोड़ें

64. विपरीत धाराओं के लिए चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ:

65. चुंबकीय क्षेत्र में तार पर बल:

• F = BIL sin(θ) का उपयोग करते हुए, जहाँ B = 0.2 T, I = 3 A, F = 0.06 N, θ = 90° अधिकतम बल के लिए, L = F / (B * I) = 0.06 / (0.2 * 3) = 0.1 m = 10 cm

66. समान्तर तारों के बीच बल:

• F/L = (μ₀ * I₁ * I₂) / (2πd) का उपयोग करते हुए, जहाँ μ₀ = 4π × 10 ⁻ ⁷ Tm/A, I ₁ = I ₂ = 10 A, d = 0.05 m:
  • प्रति लंबाई बल = (4π × 10 ⁻ ⁷ * 10 * 10) / (2 π * 0.05) = 4 × 10 ⁻ ⁵ एन/एम

67. कुंडली के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र:

• B = (μ₀ * N * I) / (2R), जहाँ N = 100, I = 2 A, R = 0.1 m:
  • बी ≈ (4π × 10 ⁻ ⁷ * 100 * 2) / (2 * 0.1) ≈ 1.26 × 10 ⁻ ³ टी

68. शून्य चुंबकीय क्षेत्र क्षेत्र:

• समान लेकिन विपरीत धारा प्रवाहित करने वाले दो तारों को एक दूसरे के समानांतर एक निश्चित दूरी पर व्यवस्थित करें, जहां उनके बीच विद्युत क्षेत्र रद्द हो जाएं।

69. त्रिज्या के साथ चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन:

• वृत्ताकार लूप के लिए B ∝ 1/R, अतः त्रिज्या को दोगुना करने से (धारा को स्थिर रखते हुए) क्षेत्र आधा रह जाता है (B_new = B_original / 2)।

70. चुम्बकीय नरम लोहा:

• लोहे से भरी एक कुंडली (सोलेनोइड) में धारा प्रवाहित करने पर, कुंडली का चुंबकीय क्षेत्र लोहे को चुम्बकित कर देता है।

आलोचनात्मक चिंतन प्रश्न:

71. विद्युत सर्किट डिजाइन करना:

• चुंबकीय प्रभावों को समझने से ऐसे सर्किटों को डिजाइन करने में मदद मिलती है जहां चुंबकीय क्षेत्र घटकों के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं या जहां प्रेरकों जैसे चुंबकीय घटकों का उपयोग फिल्टरिंग या ऊर्जा भंडारण के लिए किया जाता है।

72. वायरिंग प्रथाएँ:

• चुंबकीय क्षेत्र को कम करने के लिए समान दिशा में धारा प्रवाहित करने वाले तारों को एक साथ रखा जाना चाहिए, जबकि चुंबकीय क्षेत्र को रद्द करने के लिए विपरीत धाराओं का उपयोग किया जा सकता है, जिससे विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप कम हो जाता है।

73. विद्युत चुम्बक बनाम स्थायी चुम्बक:

• विद्युत-चुम्बकों को उन अनुप्रयोगों के लिए प्राथमिकता दी जाती है जिनमें परिवर्तनशील या नियंत्रणीय चुम्बकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है, या जहां चुम्बकत्व को बंद करना आवश्यक होता है।

74. पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र अंतःक्रिया:

• कम्पास रीडिंग, सैटेलाइट नेविगेशन और चुंबकीय सेंसर को प्रभावित कर सकता है। नेविगेशन और भूभौतिकी में अंशांकन और सटीकता के लिए इस परस्पर क्रिया को समझना महत्वपूर्ण है।

75. चुंबकत्व से नई प्रौद्योगिकियां:

• परिवहन के लिए चुंबकीय उत्तोलन (मैग्लेव), चुंबकीय डेटा भंडारण, तथा चिकित्सा निदान या पर्यावरण निगरानी के लिए चुंबकीय सेंसर विकसित करना।

76. प्रबल चुंबकीय क्षेत्र के खतरे:

• इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में बाधा उत्पन्न कर सकता है, पेसमेकर जैसे प्रत्यारोपण वाले व्यक्तियों के लिए जोखिम पैदा कर सकता है, और संभावित रूप से जैविक प्रणालियों को प्रभावित कर सकता है। शमन में जोखिम की परिरक्षण, दूरी और समय सीमा शामिल है।

77. चुंबकत्व और विद्युत:

• ये विद्युत-चुम्बकत्व के दो पहलू हैं; इनमें से किसी एक को समझने से चुम्बकीय क्षेत्र की उपस्थिति में धारा प्रवाह, प्रतिरोध और परिपथ व्यवहार जैसी घटनाओं को समझने में मदद मिलती है।

78. ऐतिहासिक महत्व:

• इस खोज ने विद्युत-चुम्बकत्व की नींव रखी, जिससे भौतिकी, प्रौद्योगिकी (जैसे टेलीग्राफी) और आधुनिक विद्युत इंजीनियरिंग में महत्वपूर्ण विकास हुआ।

79. पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन:

• इससे कम्पास की सटीकता, उपग्रह संचालन और वन्यजीव नेविगेशन पर असर पड़ सकता है, जिससे कार्यक्षमता बनाए रखने के लिए उपकरणों के पुनः अंशांकन या नई प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता पड़ सकती है।

80. संकल्पनात्मक उपकरण के रूप में चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ:

• वे चुंबकीय क्षेत्रों की दिशा और ताकत को समझने के लिए एक दृश्य सहायता हैं, लेकिन भौतिक रूप से मौजूद नहीं हैं। वे चुंबकों और धाराओं के व्यवहार की भविष्यवाणी करने में मदद करते हैं, लेकिन जटिल क्षेत्र इंटरैक्शन के लिए एक अमूर्तता हैं।