परीक्षा: चुंबकत्व और इलेक्ट्रॉनिक्स - Police SI Exams MCQ

चुंबकीय क्षेत्र को उस स्थान के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक चुम्बक या धारा प्रवाहित करने वाले संवाहक के चारों ओर होता है जहाँ इसके चुंबकीय प्रभाव का अनुभव किया जा सकता है। यह भौतिकी में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है जो हमें चुम्बकों, विद्युत धाराओं, और आवेशित कणों के बीच के अंतःक्रियाओं को समझने में मदद करती है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ विभिन्न स्थानों पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा और ताकत का दृश्य प्रतिनिधित्व प्रदान करती हैं।

जब किसी भी बिंदु पर एक टेन्जेंट खींची जाती है, तो यह उस विशेष बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दर्शाती है। यह अवधारणा यह समझने के लिए महत्वपूर्ण है कि चुंबकीय क्षेत्र कैसे व्यवहार करता है और चुंबक, बिजली के प्रवाह और अन्य चुंबकीय सामग्रियों के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है। किसी दिए गए बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा यह निर्धारित करती है कि चुंबकीय वस्तुएं या चार्ज वाले कण उस क्षेत्र में चुंबकीय बल का अनुभव कैसे करेंगे।

पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र जीवों को अंतरिक्ष से आने वाले हानिकारक आवेशित कणों से बचाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह कणों को ध्रुवों की ओर मोड़कर उन्हें पृथ्वी की सतह पर बड़ी मात्रा में पहुँचने से रोकता है, इस प्रकार ग्रह पर जीवन की रक्षा करता है। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का यह सुरक्षा कार्य हमारे ज्ञात जीवन के संरक्षण के लिए आवश्यक है।

एक चलने वाले कॉइल गैल्वानॉमीटर का प्राथमिक उपयोग वर्तमान की उपस्थिति का पता लगाने और किसी दिए गए परिपथ में वर्तमान के प्रवाह की दिशा निर्धारित करने के लिए किया जाता है। जब वर्तमान कॉइल के माध्यम से एक चुंबकीय क्षेत्र में प्रवाहित होता है, तो उस पर एक टॉर्क लगाया जाता है, जिससे कॉइल घूमता है। यह घुमाव फिर परिपथ में प्रवाहित वर्तमान की उपस्थिति और दिशा को इंगित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

गैल्वेनोमीटर को एममीटर में बदलने के लिए, इसके साथ कम प्रतिरोध को समानांतर में जोड़ना आवश्यक है। यह अतिरिक्त कम प्रतिरोध गैल्वेनोमीटर को उच्च करंट को मापने की अनुमति देता है, क्योंकि यह प्रभावी रूप से अधिकांश करंट को गैल्वेनोमीटर से दूर बायपास करता है। यह संशोधन गैल्वेनोमीटर को एममीटर के रूप में कार्य करने में सक्षम बनाता है, जो सर्किट में करंट को मापता है।

एक आदर्श वोल्टमीटर की विशेषता अनंत प्रतिरोध होना है। जब इसे एक सर्किट में दो बिंदुओं के बीच संभावित अंतर को मापने के लिए समांतर रूप से जोड़ा जाता है, तो वोल्टमीटर का उच्च प्रतिरोध सुनिश्चित करता है कि यह मापे जा रहे सर्किट से नगण्य धारा खींचता है, जिससे मापे जा रहे वोल्टेज पर न्यूनतम प्रभाव पड़ता है।

पैरामैग्नेटिक पदार्थ वे सामग्री हैं जो मजबूत मैग्नेटिक फील्ड में रखे जाने पर मैग्नेटिक फील्ड की दिशा में कमजोर रूप से मैग्नेटाइज होते हैं। यह मैग्नेटिज्म तापमान बढ़ने के साथ कम होता है। पैरामैग्नेटिक पदार्थों के उदाहरणों में एल्यूमिनियम, प्लैटिनम, और आयरन तथा निकल के लवण के घोल शामिल हैं।

एक परामैग्नेटिक पदार्थ एक विशेष तापमान पर डायमैग्नेटिक बन जाता है, जिसे क्यूरी तापमान कहा जाता है। लोहे के लिए, यह तापमान 770°C है, और निकल के लिए, यह 358°C है। क्यूरी तापमान पर, पदार्थ में उत्पन्न चुंबकत्व की विशेषताएँ बदल जाती हैं।

2016 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार असामान्य चरणों में वस्तु के अजीब व्यवहार की अंतर्दृष्टि के लिए दिया गया, जैसे कि सुपरकंडक्टर्स, सुपरफ्लुइड फिल्में, और कुछ प्रकार के चुम्बक। पुरस्कार प्राप्तकर्ताओं ने अत्यधिक पतली परतों या तीव्र चुम्बकीय क्षेत्रों के तहत होने वाले अजीब परिवर्तनों की खोज की, जो इन घटनाओं की समझ में महत्वपूर्ण योगदान करते हैं।

फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, जब एक सर्किट के साथ जुड़े चुम्बकीय प्रवाह में परिवर्तन होता है, तो सर्किट में एक प्रेरित इलेक्ट्रोमोबिल फोर्स (ईएमएफ) उत्पन्न होता है। यह प्रेरित ईएमएफ विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कार्य करने के तरीके को समझने में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह प्रेरित ईएमएफ तब तक जारी रहेगा जब तक चुम्बकीय प्रवाह में परिवर्तन जारी है, जो चुम्बकत्व और विद्युत सर्किट के बीच गतिशील संबंध को दर्शाता है।

Lenz का नियम यह बताता है कि प्रेरित emf या प्रेरित धारा की दिशा हमेशा ऐसी होती है कि यह उस कारण का विरोध करती है जिसके कारण यह उत्पन्न होती है। यह सिद्धांत ऊर्जा के संरक्षण के साथ सामंजस्य में है, यह सुनिश्चित करता है कि प्रणाली उन परिवर्तनों का प्रतिरोध करती है जो संतुलन को बाधित कर सकते हैं। Lenz के नियम को समझना विद्युत चक्रों पर विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के परिणामों और उसके बाद के प्रभावों का विश्लेषण करने में आवश्यक है।

जब एक धातु का टुकड़ा परिवर्तनशील चुम्बकीय क्षेत्र के संपर्क में आता है या एक समान चुम्बकीय क्षेत्र में तेज़ी से घूमता है, तो यह एडी धाराओं का निर्माण करता है। एडी धाराएं सामग्री के अंदर घूमती हुई धाराओं के रूप में प्रकट होती हैं, जैसे कि हवा का एक चक्रवात। इन धाराओं के विभिन्न व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं, जिनमें मृत बीट गैल्वेनोमीटर, इंडक्शन भट्टियाँ और इंडक्शन मोटर्स जैसे उपकरणों का उपयोग शामिल है। एडी धाराओं को समझना यह समझने में महत्वपूर्ण है कि चुम्बकीय क्षेत्र कैसे संवाहक सामग्रियों के साथ इंटरैक्ट करता है, जिससे विभिन्न तकनीकी क्षेत्रों में अद्वितीय घटनाएँ और अनुप्रयोग उत्पन्न होते हैं।

एसी जनरेटर, जिसे डायनमो भी कहा जाता है, एक ऐसा उपकरण है जो यांत्रिक ऊर्जा को वैकल्पिक धारा में परिवर्तित करता है। इसका संचालन विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर निर्भर करता है, जहाँ एक बदलता हुआ चुम्बकीय क्षेत्र एक चालक में विद्युत धारा को प्रेरित करता है। यह प्रक्रिया विद्युत संयंत्रों और विभिन्न विद्युत प्रणालियों में विद्युत उत्पादन में मूलभूत है।

DC मोटर का प्राथमिक संचालन उन घूर्णन कुंडलों पर कार्य करने वाले टॉर्क पर आधारित है जब उन्हें एक समान चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है। यह टॉर्क आर्मेचर को घुमाने का कारण बनता है, जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। आर्मेचर का घूर्णन कुंडल के भीतर बैक ईएमएफ उत्पन्न करता है, जो मोटर की दक्षता और संचालन का एक कुंजी पहलू है।

Transformer का प्राथमिक कार्य एक विद्युत परिपथ में वोल्टेज स्तर बदलना है। Transformers पारस्परिक प्रेरणा के सिद्धांत पर कार्य करते हैं, जहां एक कुंडली में बदलती धारा दूसरी कुंडली में वोल्टेज प्रेरित करती है। यह उच्च वोल्टेज को निम्न वोल्टेज (step-down transformer) या निम्न वोल्टेज को उच्च वोल्टेज (step-up transformer) में परिवर्तित करने की अनुमति देता है, जैसे कि विद्युत प्रणालियों में आवश्यक होता है।