परीक्षा: विद्युत धारा के चुम्बकीय प्रभाव - 1 - UPSC MCQ

एक इलेक्ट्रिक फ्यूज उपकरणों और सर्किटों को शॉर्ट-सर्किटिंग के कारण होने वाले नुकसान से बचाता है, जो तब होता है जब लाइव वायर और न्यूट्रल वायर सीधे संपर्क में आ जाते हैं, जिससे करंट के प्रवाह में अचानक वृद्धि होती है।

चुंबकीय क्षेत्रों के संदर्भ में, एक सोलिनॉयड को इंसुलेटेड तार के कई वृत्ताकार मोड़ों के एक कुंडल के रूप में परिभाषित किया गया है। सोलिनॉयड विद्युतचुंबकों और विभिन्न इलेक्ट्रिकल उपकरणों में महत्वपूर्ण घटक होते हैं, क्योंकि वे मजबूत और समान चुंबकीय क्षेत्रों का उत्पादन करने की क्षमता रखते हैं।

अभिव्यक्ति सही है। धारा प्रवाहित संवाहक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ हमेशा बंद लूप बनाती हैं।

कारण भी सही है क्योंकि प्रकृति में चुंबकीय मोनोपोले, अलग-अलग चुंबकीय आवेश (अलग उत्तरी या दक्षिणी ध्रुव) नहीं देखे गए हैं।

हालांकि, कारण अभिव्यक्ति का सीधा स्पष्टीकरण प्रदान नहीं करता है। चुंबकीय क्षेत्रों में बंद लूप का निर्माण चुंबकीय क्षेत्रों की मौलिक विशेषता का परिणाम है, जो सीधे चुंबकीय मोनोपोले की अनुपस्थिति से संबंधित नहीं है।

इसलिए, सही विकल्प विस्तृत परीक्षा के माध्यम से प्रकट होता है।

हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने आकस्मिक रूप से धात्विक तार के निकट कंपास सुई के विचलन की खोज की, जब उसमें से विद्युत धारा गुजर रही थी, जिससे विद्युत और चुम्बकत्व के बीच संबंध प्रकट हुआ।

घरेलू इलेक्ट्रिक सर्किट में अर्थ वायर का मुख्य उद्देश्य इलेक्ट्रिक शॉक्स से सुरक्षा प्रदान करना है। यह प्रवाह के लिए एक कम-प्रतिरोधी पथ प्रदान करता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि किसी उपकरण के धातु के शरीर में प्रवाह का रिसाव होने पर उसका संभावितता पृथ्वी के समान रहती है।

यह सुरक्षा उपाय उपयोगकर्ताओं को गंभीर इलेक्ट्रिक शॉक्स का अनुभव करने से रोकता है।

असAssertion सही है। जब एक धातु का तार विद्युत धारा प्रवाहित करता है, तो यह इसके चारों ओर एक चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह घटना विद्युत चुम्बकत्व का एक मौलिक पहलू है।

कारण भी सही है। तार के चारों ओर का चुम्बकीय क्षेत्र वास्तव में समवृत्त वृत्तों का निर्माण करता है, और इन वृत्तों की दिशा दाहिने हाथ के नियम द्वारा निर्धारित की जाती है।

हालांकि, कारण का कथन असAssertion का सही स्पष्टीकरण नहीं है। जबकि दोनों कथन व्यक्तिगत रूप से सत्य हैं, कारण यह नहीं बताता कि एक धातु का तार जो विद्युत धारा प्रवाहित करता है, चुम्बकीय क्षेत्र क्यों उत्पन्न करता है।

अभिव्यक्ति (A) सत्य है; एक बार चुंबक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ वास्तव में बंद वक्र होती हैं।

कारण (R) भी सत्य है; चुंबक के अंदर, क्षेत्र रेखाओं की दिशा उसके दक्षिण ध्रुव से उसके उत्तर ध्रुव की ओर होती है।

हालांकि, कारण अभिव्यक्ति को सही तरीके से स्पष्टीकरण नहीं देता है, क्योंकि क्षेत्र रेखाओं का बंद होना कुल मिलाकर चुंबकीय क्षेत्र के विन्यास का परिणाम है, न कि केवल चुंबक के अंदर क्षेत्र रेखाओं की दिशा का।

विकल्प ए सही मेल खाता है। दाहिने हाथ की अंगूठे का नियम धारावाहिक संरचना के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का निर्धारण करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस नियम के अनुसार, यदि आप धारावाहिक को अपने दाहिने हाथ में पकड़ते हैं और आपका अंगूठा धारा की दिशा में इंगित करता है, तो आपकी अंगुलियाँ धारावाहिक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा में मुड़ेंगी।

विकल्प बी गलत है। दाहिने हाथ की अंगूठे का नियम विशेष रूप से धारावाहिक संरचना पर लागू होता है, न कि गोल लूप पर। धारावाहिक गोल लूप के लिए, चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ हर बिंदु पर समवृत्त वृत्त बनाती हैं और केंद्र पर सीधी रेखाएँ दिखाई देती हैं।

विकल्प सी गलत है। मैक्सवेल का कॉर्कस्क्रू नियम दाहिने हाथ की अंगूठे का नियम का एक और तरीका है, जो धारावाहिक संरचना के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का निर्धारण करता है। यह चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कणों की गति का वर्णन नहीं करता है।

विकल्प डी गलत है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ कभी एक-दूसरे को नहीं काटती हैं। यदि वे ऐसा करें, तो इसका अर्थ होगा कि कटने के बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दो भिन्न दिशाएँ हैं, जो संभव नहीं है।

एक कंपास सुई चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा प्रभावित होती है। जब इसे बार मैग्नेट के निकट लाया जाता है, तो बार मैग्नेट का चुंबकीय क्षेत्र सुई को विचलित करता है। जबकि एक प्लास्टिक रॉड कोई चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न नहीं करती, इसलिए यह कंपास सुई को प्रभावित नहीं करेगी।

चुंबकीय क्षेत्र अधिक मजबूत होता है जब क्षेत्र रेखाएँ करीब होती हैं, जो उस क्षेत्र में चुंबकीय बल की उच्च सांद्रता का संकेत देती हैं। क्षेत्र रेखाओं की यह निकटता उस क्षेत्र में रखे गए दूसरे चुम्बक के ध्रुवों पर अधिक बल कार्य कर रही है।

फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम में अंगूठा वाहक पर कार्यरत यांत्रिक बल की दिशा को इंगित करता है। तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में और मध्यमा धारा की दिशा में इंगित करता है जो वाहक में बह रही है।

जब एक प्रोटॉन एक चुंबकीय क्षेत्र में स्वतंत्र रूप से चलता है, तो इसका वेग बदल सकता है। यह परिवर्तन चुंबकीय क्षेत्र और चल रहे चार्ज के बीच की अंतःक्रिया के कारण होता है, जिससे प्रोटॉन की दिशा और गति में परिवर्तन होता है।

• यह कथन सत्य है जैसा कि पाठ में प्रदान की गई जानकारी के अनुसार है। जैसे-जैसे एक धारा प्रवाहित करने वाले चालक से दूरी बढ़ती है, कंप्रेस नीडल का विचलन वास्तव में कम होता है।
• यह कारण सत्य है। चालक में दिए गए धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र उस से दूरी बढ़ने पर कम होता है, जैसा कि सामग्री में समझाया गया है।
  सही उत्तर A होना चाहिए, क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र के कमजोर होने से सीधे तौर पर विचलन में कमी आती है। मूल समाधान सही है, लेकिन कारण सीधे तौर पर कथन को स्पष्ट करता है।

एक धातु का तार जो विद्युत धारा ले जा रहा है, इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह घटना इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म में एक मौलिक सिद्धांत है, जिसे दाहिनी हाथ के नियम द्वारा प्रदर्शित किया गया है।

ओवरलोडिंग तब होती है जब उपकरण में कोई दोष होता है या तार की इन्सुलेशन खराब हो गई होती है। यह तब भी होती है जब आपूर्ति वोल्टेज में अचानक वृद्धि होती है।

सही उत्तर दाएँ हाथ के अंगूठे का नियम है, जो एक धारा बहाने वाले सीधें चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा निर्धारित करने में सहायता करता है। जब अंगूठा धारा की दिशा में इंगित करता है, तो अंगुलियाँ चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा में लिपटती हैं।

अधिकारिक सही है। जब तार का गोल लूप मेज़ के समतल में होता है और उसमें धारा घडी की दिशा में बहती है, तो दाहिने हाथ के नियम का उपयोग करके लूप के अंदर और बाहर के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का निर्धारण किया जा सकता है। यह नियम कहता है कि यदि अंगूठा धारा की दिशा में इंगित करता है, तो अंगुलियाँ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा में घुमती हैं।

जहाँ तक कारण की बात है, यह भी सही है। एक समान चुंबकीय क्षेत्र का अर्थ है कि क्षेत्र में चुंबकीय क्षेत्र का बल और दिशा लगातार होती है।

हालांकि, कारण सीधे तौर पर आधिकारिक का स्पष्टीकरण नहीं करता। जबकि एक समान चुंबकीय क्षेत्र का उल्लेख किया गया है, यह सीधे तौर पर यह स्पष्टीकरण नहीं देता कि दाहिने हाथ के नियम का उपयोग करके धारा-संचालित लूप के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का निर्धारण कैसे किया जाता है।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प B है: यदि दोनों आधिकारिक और कारण सत्य हैं लेकिन कारण आधिकारिक का सही स्पष्टीकरण नहीं है।

इलेक्ट्रिकल सर्किट में एक फ्यूज का महत्वपूर्ण कार्य सर्किट को शॉर्ट-सर्किटिंग या ओवरलोडिंग से सुरक्षित करना है। यह तब होता है जब अत्यधिक धारा इसके माध्यम से प्रवाहित होती है, जिससे सर्किट टूट जाता है, और इस प्रकार घटकों को नुकसान से बचाता है और सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

एक चालक के माध्यम से धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र का पैटर्न मुख्य रूप से चालक के आकार द्वारा निर्धारित होता है। चालक के विभिन्न आकार उनकी ज्यामितियों और अभिविन्यास के आधार पर विभिन्न चुंबकीय क्षेत्रों के पैटर्न उत्पन्न कर सकते हैं।

एक ग्राउंडिंग तार एक सुरक्षा तार है जिसे जानबूझकर धरती से जोड़ा गया है। ग्राउंडिंग तार सामान्य सर्किट संचालन के तहत बिजली नहीं ले जाता है। इसका उद्देश्य केवल शॉर्ट सर्किट या अन्य परिस्थितियों में बिजली करंट ले जाना है जो संभावित रूप से खतरनाक हो सकती हैं।

एक सीधे चालक तार के चारों ओर की परिपत्र रेखाएं, उस तार के माध्यम से प्रवाहित होने वाले इलेक्ट्रिक करंट द्वारा उत्पन्न होने वाली चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का प्रतिनिधित्व करती हैं। ये रेखाएं तार के चारों ओर के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा और ताकत को दर्शाती हैं।

एक इलेक्ट्रिक फ्यूज़ ओवरलोडिंग के कारण उपकरणों और सर्किट को नुकसान से रोकने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जब शॉर्ट-सर्किटिंग या अन्य दोषों के कारण करंट में अचानक वृद्धि होती है, तो फ्यूज़ पिघल जाता है ताकि सर्किट टूट जाए, जिससे सिस्टम को संभावित नुकसान से सुरक्षित रखा जा सके।

सही मेल खाती जोड़ी विकल्प A है: (a) हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड - 1820 में विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव की खोज की। यह सही जोड़ी है। हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने 1820 में देखा कि जब एक विद्युत धारा एक निकटवर्ती धातु के तार से गुजरती है, तो कंपास सुई विक्षिप्त हो जाती है, जिससे विद्युत धारा का चुंबकीय प्रभाव प्रदर्शित होता है। विकल्प B: (b) कंपास सुई - हमेशा पश्चिम की ओर इंगित करती है। यह गलत है। कंपास सुई उत्तर और दक्षिण दिशा की ओर इंगित करती है, पश्चिम की ओर नहीं। विकल्प C: (c) लोहे की चूर्ण - विद्युत क्षेत्र रेखाओं का प्रतिनिधित्व करती हैं। यह गलत है। लोहे की चूर्ण चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ संरेखित होती हैं, विद्युत क्षेत्र रेखाओं के साथ नहीं। विकल्प D: (d) उत्तर ध्रुव - दूसरे चुंबक के दक्षिण ध्रुव को दूर करता है। यह गलत है। एक चुंबक का उत्तर ध्रुव दूसरे चुंबक के दक्षिण ध्रुव को आकर्षित करता है, जबकि समान ध्रुव एक-दूसरे को दूर करते हैं।

बल की दिशा चुंबकीय क्षेत्र और धारा की दिशा के प्रति लंबवत होती है, जैसा कि फ्लेमिंग के बाएँ हाथ के नियम द्वारा दिया गया है। चूंकि इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षेत्र में कर्ण पर प्रवेश करता है, बल पृष्ठ में निर्देशित होता है।

फ्लेमिंग के बाएँ हाथ के नियम के अनुसार, चुंबकीय क्षेत्र की दिशा और धारा की दिशा के बीच संबंध लंबवत है। यह नियम कंडक्टर पर लागू बल या गति की दिशा को निर्धारित करने में मदद करता है, जिसके लिए बाएँ हाथ की अंगुलियों को विशेष दिशाओं में संरेखित किया जाता है।

एक लंबे सीधे सोलिनॉइड में धारित विद्युत प्रवाह के भीतर का चुंबकीय क्षेत्र सभी बिंदुओं पर समान होता है। यह सोलिनॉइड के चुंबकीय क्षेत्र की एक विशेषता है, जो इसकी लंबाई के साथ स्थिर रहती है, जिससे क्षेत्र वितरण में एकरूपता मिलती है।

(i) तांबे की तार के माध्यम से विद्युत धारा एक मैग्नेटिक प्रभाव उत्पन्न करती है। यह तब प्रदर्शित होता है जब तार के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है और कंपास की सुई में विचलन होता है।

(ii) लोहे के चूर्ण अपने आप को एक बार मैग्नेट के मैग्नेटिक क्षेत्र रेखाओं के साथ संरेखित करते हैं, जो मैग्नेटिक क्षेत्र का पैटर्न दिखाते हैं।

(iv) मैग्नेटिक क्षेत्र वह क्षेत्र है जो एक मैग्नेट के चारों ओर होता है जहाँ मैग्नेट की ताकत का पता लगाया जा सकता है। यह लोहे के चूर्ण के विशेष पैटर्न में संरेखित होने से स्पष्ट होता है।

कथन (iii) गलत है क्योंकि एक कंपास की सुई भौगोलिक उत्तर की ओर इशारा करती है, जो पृथ्वी का मैग्नेटिक दक्षिण ध्रुव है, न कि अनिवार्य रूप से मैग्नेटिक उत्तरी ध्रुव।

एक सीधी संधारित तार के चारों ओर के समवर्ती वृत चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। ये रेखाएँ उस चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दर्शाती हैं जो तार के माध्यम से प्रवाहित होने वाली इलेक्ट्रिक धारा द्वारा उत्पन्न होती है। इन क्षेत्र रेखाओं के पैटर्न को समझना एक धारा-वाहक चालक के चारों ओर के चुंबकीय क्षेत्र के व्यवहार को देखने में महत्वपूर्ण है।

बिजली की आपूर्ति में लाल इंसुलेशन कवर वाला तार लाइव तार कहा जाता है। इसे घरेलू बिजली सर्किट में सकारात्मक तार के रूप में भी जाना जाता है।

विकल्प A: चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ - करंट ले जाने वाली तार के चारों ओर समवर्ती वृत्त: व्याख्या: यह सही मेल है। समवर्ती वृत्त चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं जो करंट ले जाने वाली सीधी तार के चारों ओर होती हैं। इस पैटर्न का निर्माण तब होता है जब तार के चारों ओर लोहे की चूर्ण बिखेरी जाती है, जो चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति को इंगीत करता है।

विकल्प B: दाहिने हाथ की अंगूठे का नियम - विद्युत धारा की दिशा - गलत: दाहिने हाथ की अंगूठे का नियम करंट ले जाने वाले चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है, न कि विद्युत धारा की दिशा के लिए।

विकल्प C: कम्पास सुई का विचलन - बढ़ी हुई धारा के साथ घटता है - गलत: वास्तव में, कम्पास सुई का विचलन बढ़ी हुई धारा के साथ बढ़ता है, जो मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का संकेत देता है।

विकल्प D: चुंबकीय क्षेत्र की ताकत - तार से दूर जाने पर बढ़ती है - गलत: चुंबकीय क्षेत्र की ताकत करंट ले जाने वाली तार से दूर जाने पर घटती है।