Magnetism and Maxwell's Equations MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Magnetism and Maxwell's Equations - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

किसी पदार्थ की चुंबकीय पारगम्यता (μ) उसकी चुंबकीय प्रवृत्ति (χ_m) से इस प्रकार संबंधित है:

μ = μ₀(1 + χ_m)

जहाँ:

• μ = पदार्थ की चुंबकीय पारगम्यता
• μ₀ = मुक्त स्थान (निर्वात) की पारगम्यता
• χ_m = पदार्थ की चुंबकीय प्रवृत्ति

यह अधिकांश पदार्थों के लिए चुंबकीय प्रवृत्ति और चुंबकीय पारगम्यता के बीच रैखिक संबंध को दर्शाता है।

हालांकि, कई व्यावहारिक चुंबकीय पदार्थों में, जब सुग्राह्यता काफी बढ़ जाती है, तो प्रभावी पारगम्यता कुछ संदर्भों जैसे विचुंबकीय क्षेत्रों या सापेक्ष तुलना में व्युत्क्रमानुपाती रूप से बदलती हुई प्रतीत हो सकती है।

सही संबंध: μ = μ₀(1 + χ_m) ⇒ रैखिक संबंध

गणना:

ℓ में अनिश्चितता को ध्यान में रखे बिना।

\(\mathrm{B}=\frac{\mu_{0}}{4 \pi} \frac{\mathrm{~m}}{\mathrm{r}^{3}}\)

\(\mathrm{B} \propto \frac{1}{\mathrm{r}^{3}}\)

\(\frac{\Delta \mathrm{B}}{\mathrm{~B}}=3 \times\left(\frac{\Delta \mathrm{r}}{\mathrm{r}}\right)\)

B में % अनिश्चितता = 3%

संप्रत्यय:

लेन्ज़ का नियम: लेन्ज़ का नियम कहता है कि किसी परिपथ में प्रेरित धारा हमेशा ऐसी दिशा में बहती है जो उस चुंबकीय फ्लक्स में परिवर्तन का विरोध करती है जिसने उसे उत्पन्न किया।

• जब एक दंड चुंबक कुंडली की ओर गति करता है, तो कुंडली से जुड़ा फ्लक्स बढ़ता है।
• इस वृद्धि का विरोध करने के लिए, कुंडली चुंबक के विपरीत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करेगी।
• इस मामले में, चूँकि चुंबक का उत्तरी (N) ध्रुव निकट आ रहा है, कुंडली चुंबक के सामने वाले हिस्से पर उत्तरी ध्रुव की तरह व्यवहार करेगी।
• दक्षिण-हाथ नियम का उपयोग करके, प्रेरित धारा की दिशा निर्धारित की जाती है।

परिकलन:

दिया गया है,

दंड चुंबक वेग v के साथ स्थिर कुंडली की ओर गति करता है।

⇒ लेन्ज़ के नियम के अनुसार, कुंडली चुंबक के सामने वाले हिस्से पर उत्तरी ध्रुव के रूप में कार्य करके गति का विरोध करती है।

⇒ दक्षिण-हाथ की ओर (RHS) के प्रेक्षक के लिए, उत्तरी ध्रुव बनाने के लिए कुंडली में धारा दक्षिणावर्त बहनी चाहिए।

∴ RHS पर प्रेक्षक द्वारा देखी गई प्रेरित धारा की दिशा दक्षिणावर्त है।

गणना:

ϕ = BAN.cos(ωt)

\(\varepsilon=\frac{-\mathrm{d} \phi}{\mathrm{dt}}=\mathrm{BA} \omega \mathrm{N} . \sin (\omega \mathrm{t})\)

जब B तल के समांतर है, \(\underline{\underline{\omega}} \mathrm{t}=\frac{\pi}{2}\)

⇒ ϕ = 0, ε = BAωN

उत्तर (4)

हल:

A. बाह्य चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, प्रतिचुंबकीय पदार्थ का कुल चुंबकीय आघूर्ण शून्य होता है।

E. प्रतिचुंबकीय पदार्थों की प्रवृत्ति, χ < 0

संकल्पना:

• बार चुंबक: एक बार चुंबक में एक छोटी दूरी द्वारा अलग किये गए दो बराबर और विपरीत चुंबकीय ध्रुव शामिल होते हैं। ध्रुव पूर्ण रूप से छोर पर नहीं होते हैं।
• दो ध्रुवों के बीच की सबसे छोटी दूरी प्रभावी लम्बाई (Le) कहलाती है और बार चुंबक के लिए यह इसकी ज्यामितीय लम्बाई (Lg) से कम होती है।
• बल की चुंबकीय क्षेत्र और चुंबकीय रेखाएं: यह एक चुंबकीय ध्रुव या चुंबक या धारा का वहन करने वाले तार के चारों ओर वह स्थान होता है जिसमें इसके चुंबकीय प्रभाव का अनुभव किया जा सकता है, उसे चुंबकीय क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया जाता है।
• चुंबकीय क्षेत्र को रेखाओं या वक्रों के एक समूह की सहायता से दर्शाया जा सकता है।

वर्णन:

चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के गुण निम्नवत हैं:

1. चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं उत्तरी ध्रुव से दक्षिण ध्रुव की ओर निर्देशित होती हैं
2. चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं संवृत्त और क्रमागत होती हैं
3. चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं ध्रुव के निकट अधिक संकीर्ण होती हैं
4. चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं कभी भी एक-दूसरे को प्रतिच्छेदित नहीं करती हैं

• क्रमागत बंद पथ का निर्माण करते समय चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं उत्तरी ध्रुव से प्रारंभ होती हैं और दक्षिणी ध्रुव पर ख़त्म होती हैं। केवल विकल्प 3 इस गुण को संतुष्ट करता है।

अवधारणा:

• क्यूरी तापमान: क्यूरी तापमान वह तापमान होता है जिस पर किसी पदार्थ के चुंबकीय गुण बदल जाते हैं।
  • जब तापमान क्यूरी तापमान से अधिक होता है, तो लोहचुंबकीय पदार्थ अनुचंबकीय पदार्थ बन जाता है।

• लोहचुम्बकीय पदार्थ: लोहचुम्बकीय पदार्थ का बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक विशाल, धनात्मक ग्राहकत्व है। वे चुंबकीय क्षेत्रों के लिए एक मजबूत आकर्षण प्रदर्शित करते हैं और बाहरी क्षेत्र को हटा दिए जाने के बाद अपने चुंबकीय गुणों को बनाए रख सकते हैं। उदाहरण के लिए आयरन, निकल और कोबाल्ट।
• अनुचंबकीय पदार्थ : अनुचंबकीय पदार्थ में चुम्बकीय क्षेत्र के लिए धनात्मक ग्राहकत्व होता है। इन सामग्रियों को चुंबकीय क्षेत्र द्वारा थोड़ा आकर्षित किया जाता है और बाहरी क्षेत्र को हटाने पर सामग्री चुंबकीय गुणों को बरकरार नहीं रखती है। उदाहरण के लिए मैग्नीशियम, मोलिब्डेनम, लिथियम।

व्याख्या:

• क्यूरी तापमान वह तापमान होता है जिस पर किसी पदार्थ के चुंबकीय गुण बदल जाते हैं। जब तापमान क्यूरी तापमान से अधिक होता है, तो लोहचुंबकीय पदार्थ अनुचंबकीय पदार्थ बन जाता है।

तो विकल्प 3 सही है।

अवधारणा :

• चुंबकीय संवेदनशीलता (χm): यह पदार्थ का गुण है जो दिखाता है कि किसी पदार्थ को कितनी आसानी से चुंबकित किया जा सकता है।
• इसे पदार्थ में चुम्बकत्व तीव्रता (I) के लिए पदार्थ पर लागू चुंबकीय तीव्रता (H) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, अर्थात \(\chi = \frac{I}{H}\)
• यह बिना इकाइयों और आयामों के साथ एक अदिश राशि है।

व्याख्या:

• अनुचुंबकीय पदार्थ वे हैं जो चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा में कमजोर चुम्बकीयकरण का विकास करते हैं।
• ऐसे पदार्थ चुम्बक द्वारा मजबूत रूप से आकर्षित होते हैं और चुंबकीय क्षेत्र के कमजोर से मजबूत हिस्सों में चले जाते हैं।
• चुंबकीय संवेदनशीलता छोटी और धनात्मक है यानी 0 < χ। इसलिए विकल्प 1 सही है।
• उदाहरण: मैंगनीज, एल्यूमीनियम, क्रोमियम, प्लैटिनम, आदि।

प्रतिचुंबकीय पदार्थ:

• प्रतिचुंबकीय पदार्थ वे हैं जो चुम्बकीय क्षेत्र के विपरीत दिशा में कमजोर चुंबकीकरण विकसित करते हैं।
• इस तरह के पदार्थ मैग्नेट द्वारा कमजोर रूप से विकर्षित किए जाते हैं और चुंबकीय क्षेत्र के मजबूत से कमजोर हिस्सों में चले जाते हैं।
• चुंबकीय संवेदनशीलता छोटी और ऋणात्मक होती है यानी -1 ≤ χ ≤ 0। 
• उदाहरण: बिस्मथ, तांबा, सीसा, जस्ता, आदि।

लौहचुंबकीय पदार्थ:

• लौहचुंबकीय पदार्थ वे हैं जो चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा में मजबूत चुंबकीयकरण विकसित करते हैं।
• वे एक चुंबक द्वारा दृढ़ता से आकर्षित होते हैं और कमजोर से चुंबकीय क्षेत्र के मजबूत हिस्से में चले जाते हैं।
• चुंबकीय संवेदनशीलता बहुत बड़ी और धनात्मक है यानी χ > 1000
• उदाहरण: लोहा, कोबाल्ट, निकल, गिडोलिनियम और अल्निको जैसे मिश्र धातु।

सही उत्तर वह बिंदु है जहां चुंबकीय क्षेत्र शून्य है।

Key Points

• क्षैतिज रूप से स्थित बार चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र में तटस्थ बिंदु वह बिंदु है जहां चुंबकीय क्षेत्र शून्य होता है।
• इस बिंदु को चुंबकीय भूमध्य रेखा या चुंबकीय तटस्थ अक्ष के रूप में भी जाना जाता है।
• इस बिंदु पर चुंबक की चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं पृथ्वी की सतह के समानांतर होती हैं।
• तटस्थ बिंदु का स्थान चुंबक की क्षमता और अभिविन्यास पर निर्भर करता है।

Additional Information

• चुंबकीय क्षेत्र तटस्थ बिंदु पर दिशा नहीं बदलता है, बल्कि यह चुंबक के ध्रुवों पर दिशा बदलता है।
• जरूरी नहीं कि तटस्थ बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र सबसे कमजोर हो, क्योंकि यह चुंबक से दूरी और चुंबक की ताकत के आधार पर कमजोर या मजबूत हो सकता है।
• चुंबक के ध्रुवों पर चुंबकीय क्षेत्र सबसे प्रबल होता है।

संकल्पना:

• डायमेग्नेटिक पदार्थ ऐसे होते हैं कि वे चुंबकीय क्षेत्र में रखे जाने पर कमजोर चुंबकत्व प्राप्त करते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के विपरीत होता है। उदाहरण - बिस्मथ, तांबा, जस्ता, चांदी, सोना, हीरा, पारा आदि।
• पैरामैग्नेटिक पदार्थ ऐसे होते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में रखे जाने पर कमजोर चुंबकत्व प्राप्त करते हैं। उदाहरण एल्यूमीनियम, मैंगनीज, प्लैटिनम आदि हैं।
• फेरोमैग्नेटिक पदार्थ ऐसे होते हैं जो चुंबकीय क्षेत्र में रखे जाने पर मजबूत चुंबकत्व प्राप्त कर लेते हैं जो क्षेत्र के समान दिशा में होता है। उदाहरण लोहा, कोबाल्ट, निकल आदि हैं।

• फेरिमैग्नेटिक पदार्थ: इस प्रभाव को तब देखा जाता है जब पदार्थ में डोमेन का चुंबकीय आघूर्ण समानांतर और असमान संख्याओं में गैर-समानांतर रूप से संरेखित होता है। फेरिमैग्नेटिक पदार्थ लौहचौम्बिक पदार्थों की तुलना में चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं।

  उदाहरण: NiFe2O4, CoFe2O4, Fe3O4 (or FeO.Fe2O3), CuFe2O4 आदि

स्पष्टीकरण:

• फेरोमैग्नेटिक धातुएं एक चुंबकीय बल द्वारा दृढ़ता से आकर्षित होती हैं ।
• सामान्य फेरोमैग्नेटिक धातुओं में लोहा, निकल, कोबाल्ट और मिश्र धातु जैसे मिश्र धातु शामिल हैं।
• फेरोमैग्नेटिक धातुओं का उपयोग आमतौर पर स्थायी मैग्नेट बनाने के लिए किया जाता है ।

अवधारणा :

• चुंबक: एक चुंबक एक वस्तु है जिसमें एक चुंबकीय क्षेत्र होता है। एक चुंबक अन्य चुंबक या चुंबकीय सामग्री को आकर्षित या प्रतिकर्षित करता है।
  • जब दो चुम्बकों को एक साथ लाया जाता है, तो विपरीत ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करेंगे, लेकिन समान ध्रुव एक दूसरे को प्रतिकर्षित करेंगे।
• एक प्राकृतिक चुंबक लोहे के एक अयस्क के अलावा और कुछ नहीं है जो लोहे, निकल और कोबाल्ट के छोटे टुकड़ों को आकर्षित करता है।

व्याख्या:

• लोडस्टोन का मैग्नेटाइट प्राकृतिक चुम्बकों का एक उदाहरण है।

Additional Information

• बार चुंबक, नालाकार चुंबक और विद्युत चुंबक कृत्रिम चुंबक के उदाहरण हैं।

अवधारणा:

• आंतरिक ध्रुवीकरण (J) को बाह्य क्षेत्र तीव्रता से विभाजित (B) करके चुंबकीय सुग्राहिता प्राप्त की जा सकती है।
• इसे यूनानी अक्षर चाई (χ) द्वारा निरूपित किया जाता है।
• चुंबकीय गुणधर्म के आधार पर सामग्री 4 प्रकार की होती है-

1. प्रतिचुंबकीय
2. अनुचुम्बकीय
3. अति-अनुचुम्बकीय
4. लोहचुम्बकीय

व्याख्या:

• नीचे दी गई तालिका विभिन्न सामग्रियों के लिए चुंबकीय सुग्राहिता χ दर्शाती है-
   

दिया गया है:

• चुंबकीय सामग्री की सुग्राहिता 400 है।
• यह एक उच्च मान है। तालिका में दिए गए मानों से तुलना करने पर यह सामग्री लोहचुम्बकीय होगी।
• तो, उत्तर विकल्प 3 होगा।

​Important Points

• लोहचुम्बकीय सामग्री की सुग्राहिता बड़ी और सकारात्मक है। लोहचुम्बकीय पदार्थ क्यूरी - वीज़ नियम का अनुसरण करते हैं। जब लोहचुम्बकीय पदार्थ क्यूरी तापमान (Tc) से ऊपर गर्म किया जाता है।

अवधारणा:

• चुंबक: इसे एक ऐसी सामग्री के रूप में परिभाषित किया गया है जो अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन कर सकती है। चुंबक दो प्रकार के होते हैं,
  • स्थायी चुंबक
  • अस्थायी चुंबक

स्थाई चुम्बक: ये चुम्बक एक बार चुम्बकित होने के बाद अपना चुंबकीय गुणधर्म नहीं खोते हैं। उदाहरण के लिए अलनीको, समैरियम कोबाल्ट, फेराइट।

अस्थाई चुम्बक: ये चुम्बक स्थायी चुम्बक की तरह ही कार्य करते हैं जब वे एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में होते हैं। यह नरम लोहे से बने होते है। उदाहरण के लिए विद्युत चुम्बक ।

अल्निको:

• मिश्र धातु जो स्थायी चुम्बक हैं जो मुख्य रूप से एल्यूमीनियम, निकल और कोबाल्ट के संयोजन से बने होते हैं, लेकिन इसमें तांबा, लोहा और टाइटेनियम भी शामिल हो सकते हैं।
• इसे बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में आसानी से चुंबकित किया जा सकता है।
• इसकी उच्च निग्राहिता और कम धारणशीलता के कारण, यह अपना चुंबकीय गुणधर्म नहीं खोएगा।
• इसमें उत्कृष्ट तापमान स्थिरता है।

व्याख्या:

• एल्यूमीनियम एक बहुत कमजोर चुंबक की तरह व्यवहार करता है। स्थायी चुम्बकके संपर्क में आने पर, अनुचुंबकीय पदार्थ कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं।
• नरम लोहा स्थायी रूप से चुंबकत्व को बनाए नहीं रखता है, इसलिए नरम लोहे की कोर का उपयोग विद्युत चुंबक में किया जाता है।
• तांबा स्वयं चुंबकीय नहीं है। हम इसे बहुत बड़े चुंबकीय क्षेत्रों के बिना नहीं देख सकते।
• उपरोक्त चर्चा से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि स्थायी चुंबक बनाने के लिए अलनीको सबसे अच्छी सामग्री है।

सही उत्तर है उत्तरी ध्रुव से दक्षिण ध्रुव.

Key Points

अवधारणा :

• चुंबक: एक चुंबक एक वस्तु है जिसमें एक चुंबकीय क्षेत्र होता है। एक चुंबक अन्य वस्तुओं को आकर्षित या प्रतिकर्षित करता है ।
  •  चुम्बकों में सम ध्रुव या चुंबकीय पदार्थ आकर्षित होते हैं और विपरित ध्रुव प्रतिकर्षित होते हैं। 
• चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं: चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की सहायता से दिखाया जाता है जिसे बल की चुंबकीय रेखाएं भी कहा जाता है।
• और जैसा कि हम देख सकते हैं कि किसी भी चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत उसके केंद्र की तुलना में ध्रुवों पर अधिक होती है और यह किसी भी अन्य चुंबकीय पदार्थ के लिए भी सही है।

व्याख्या:

• चुम्बक के बाहर में चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा उत्तरी ध्रुव से दक्षिणी ध्रुव तक होती है। तो विकल्प 3 सही है।
• इसका कारण यह है कि एक चुंबक का उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव विद्युत आवेशों की स्थिति और गति के कारण एक दूसरे को आकर्षित करता है।

सही उत्तर विकल्प 4 है।Key Points 

• छोटे मोटर:
  • छोटे मोटरों में, विद्युत-चुंबक का उपयोग एक घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए किया जाता है जो एक स्थायी चुंबक या किसी अन्य विद्युत-चुंबक के साथ परस्पर क्रिया करता है।
  • यह अंतःक्रिया घूर्णी गति पैदा करती है। जैसे ही विद्युत चुम्बक की कुंडली से प्रवाहित धारा दिशा बदलती है, यह मोटर के शाफ्ट को घुमाती है, जिससे विद्युत ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
• MRI (चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग):
  • विद्युत-चुम्बक द्वारा उत्पन्न प्रबल चुम्बकीय क्षेत्र शरीर के जल अणुओं में प्रोटॉन को संरेखित करता है।
  • जब रेडियो फ्रीक्वेंसी पल्स लगाया जाता है, तो ये प्रोटॉन संरेखण से बाहर हो जाते हैं। जब वे चुंबकीय क्षेत्र के साथ फिर से संरेखित होते हैं, तो वे संकेत उत्सर्जित करते हैं जिन्हें पहचाना जाता है और शरीर की आंतरिक संरचनाओं की विस्तृत छवियां बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।
• विद्युत घंटी:
  • विद्युत घंटी में, जब स्विच दबाया जाता है, तो विद्युत धारा विद्युत-चुंबक से होकर प्रवाहित होती है, तथा उसे चुम्बकित करती है।
  • विद्युत-चुम्बक एक हथौड़े से जुड़े धातु के आर्मेचर को अपनी ओर आकर्षित करता है, जो घंटी से टकराकर ध्वनि उत्पन्न करता है।
  • जैसे ही आर्मेचर हिलता है, यह परिपथ को तोड़ता है, विद्युत चुम्बक को निष्क्रिय करता है और स्प्रिंग के कारण आर्मेचर को अपनी प्रारंभिक स्थिति में वापस लाता है। यह क्रिया बार-बार परिपथ को खोलती और बंद करती है, स्विच के रिलीज़ होने तक घंटी को लगातार टकराती रहती है।

इनमें से प्रत्येक उदाहरण विभिन्न तकनीकी अनुप्रयोगों में विद्युत-चुम्बकों की बहुमुखी प्रतिभा और प्रभावशीलता को प्रदर्शित करता है, तथा उपयोगी कार्य करने के लिए विद्युत-चुम्बकत्व के मूल सिद्धांत का लाभ उठाता है।

Additional Information  नरम लोहे का उपयोग आमतौर पर विद्युत चुम्बक बनाने के लिए किया जाता है क्योंकि इसमें उच्च चुंबकीय पारगम्यता होती है, अर्थात जब कोर के चारों ओर धारा प्रवाहित की जाती है तो यह आसानी से चुंबकीय गुण प्राप्त कर लेता है और जब धारा प्रवाहित करना बंद कर दिया जाता है तो यह तुरंत अपने चुंबकीय गुण खो देता है।