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

एक इलेक्ट्रिक फ्यूज उपकरणों और सर्किट को शॉर्ट-सर्किटिंग के कारण होने वाले नुकसान से बचाता है, जो तब हो सकता है जब लाइव वायर और न्यूट्रल वायर सीधे संपर्क में आते हैं, जिससे करेंट के प्रवाह में अचानक वृद्धि होती है।

चुंबकीय क्षेत्रों के संदर्भ में, सोलिनॉयड को इन्सुलेटेड तार के कई गोलाकार मोड़ों के एक कुंडल के रूप में परिभाषित किया जाता है। सोलिनॉयड विद्युत चुम्बकों और विभिन्न विद्युत उपकरणों में महत्वपूर्ण घटक होते हैं क्योंकि वे मजबूत और समान चुंबकीय क्षेत्रों को उत्पन्न करने की क्षमता रखते हैं।

अधिकार सही है। चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ हमेशा एक धारावाहिक चालक के चारों ओर बंद परिक्रमाएँ बनाती हैं।

कारण भी सही है क्योंकि चुंबकीय एकध्रुवीय वस्तुएँ, एकल चुंबकीय आवेश (अलग उत्तर या दक्षिण ध्रुव), प्रकृति में देखी नहीं गई हैं।

हालांकि, कारण अधिकार के लिए सीधे स्पष्टीकरण प्रदान नहीं करता। चुंबकीय क्षेत्रों में बंद परिक्रमाओं का निर्माण चुंबकीय क्षेत्रों की मौलिक विशेषता का परिणाम है, जो चुंबकीय एकध्रुवीय वस्तुओं की अनुपस्थिति से सीधे संबंधित नहीं है।

इसलिए, सही विकल्प का खुलासा विस्तृत परीक्षा द्वारा किया जाता है।

हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने आकस्मिक रूप से एक धातु की तार के पास कंपास सुई के विचलन की खोज की, जब उसमें विद्युत धारा बहती है, जिससे विद्युत और चुम्बकत्व के बीच संबंध प्रकट हुआ।

घरेलू विद्युत सर्किट में पृथ्वी तार मुख्य रूप से बिजली के झटके से सुरक्षा प्रदान करने के लिए स्थापित किया जाता है। यह धारा के लिए एक कम-प्रतिरोधी पथ प्रदान करता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि किसी उपकरण के धातु के शरीर में धारा का कोई रिसाव उसकी संभाव्यता को पृथ्वी के समान बनाए रखता है।

यह सुरक्षा उपाय उपयोगकर्ताओं को गंभीर बिजली के झटके का अनुभव करने से रोकता है।

अभिव्यक्ति सही है। जब एक धातु की तार इलेक्ट्रिक करंट ले जाती है, तो इसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। यह घटना विद्युत चुंबकत्व का एक मौलिक पहलू है।

कारण भी सही है। तार के चारों ओर का चुंबकीय क्षेत्र वास्तव में सह-केंद्रित वृत्तों का निर्माण करता है, और इन वृत्तों की दिशा दाहिने हाथ के नियम द्वारा निर्धारित होती है।

हालांकि, कारण अभिव्यक्ति का सही स्पष्टीकरण नहीं है। जबकि दोनों कथन व्यक्तिगत रूप से सत्य हैं, कारण यह सीधे नहीं बताता कि एक धातु की तार जो इलेक्ट्रिक करंट ले जा रही है, वह चुंबकीय क्षेत्र क्यों उत्पन्न करती है।

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

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

हालांकि, कारण अभिव्यक्ति को सही ढंग से स्पष्टीकरण नहीं देता, क्योंकि क्षेत्र रेखाओं का बंद होना समग्र चुंबकीय क्षेत्र की संरचना का परिणाम है न कि केवल मैग्नेट के अंदर क्षेत्र रेखाओं की दिशा का।

विकल्प A सही रूप से मिलाया गया है। दाहिनी हाथ की अंगूठा विधि का उपयोग धारा वहन करने वाले सीधे चालक के चारों ओर चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इस नियम के अनुसार, यदि आप चालक को अपने दाहिने हाथ में इस प्रकार पकड़ते हैं कि आपकी अंगूठा धारा की दिशा में इंगित करती है, तो आपकी उंगलियाँ चालक के चारों ओर चुम्बकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा में लिपट जाएँगी।

विकल्प B गलत है। दाहिनी हाथ की अंगूठा विधि विशेष रूप से सीधे चालक पर लागू होती है, वृत्ताकार लूप पर नहीं। धारा वहन करने वाले वृत्ताकार लूप के लिए, चुम्बकीय क्षेत्र रेखाएँ लूप के प्रत्येक बिंदु पर समवृत्त वृत्त बनाती हैं और केंद्र में सीधी रेखाएँ दिखाई देती हैं।

विकल्प C गलत है। मैक्सवेल का कॉर्कस्क्रू नियम धारा वहन करने वाले चालक के चारों ओर चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा निर्धारित करने के लिए दाहिनी हाथ की अंगूठा विधि का एक और तरीका है। यह चुम्बकीय क्षेत्र में आवेशित कणों की गति का वर्णन नहीं करता है।

विकल्प D गलत है। चुम्बकीय क्षेत्र रेखाएँ कभी एक-दूसरे को नहीं काटती हैं। यदि वे ऐसा करें, तो इसका अर्थ होगा कि संधि बिंदु पर चुम्बकीय क्षेत्र की दो अलग-अलग दिशाएँ हैं, जो संभव नहीं है।

कंपास सुई पर चुम्बकीय क्षेत्रों का प्रभाव होता है। जब इसे एक बार चुम्बक के पास लाया जाता है, तो बार चुम्बक का चुम्बकीय क्षेत्र सुई को विचलित करता है। एक प्लास्टिक छड़ी चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न नहीं करती, इसलिए यह कंपास सुई पर कोई प्रभाव नहीं डालेगी।

चुंबकीय क्षेत्र तब अधिक मजबूत होता है जब क्षेत्र रेखाएँ एक-दूसरे के करीब होती हैं, जो इस क्षेत्र में चुंबकीय बल की अधिकता को दर्शाता है। क्षेत्र रेखाओं की यह निकटता उस क्षेत्र में रखे गए दूसरे चुम्बक के ध्रुवों पर अधिक बल कार्यरत होने का संकेत देती है।

फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम में अंगूठा कंडक्टर पर कार्यरत यांत्रिक बल की दिशा को इंगित करता है। तर्जनी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में इंगित करती है और मध्यमा कंडक्टर में बहने वाली धारा की दिशा में इंगित करता है।

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

अभिव्यक्ति सत्य है जैसा कि पाठ में दी गई जानकारी के अनुसार। जब एक विद्युत धारा के प्रवाहक से दूरी बढ़ती है, तो वास्तव में एक कंपास सुई का विक्षेपण घटता है।

कारण सत्य है। प्रवाहक में दिए गए धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र उस दूरी के बढ़ने पर घटता है, जैसा कि सामग्री में समझाया गया है।
सही उत्तर A होना चाहिए, क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र की कमजोरी सीधे विक्षेपण में कमी का कारण बनती है। मूल समाधान सही है, लेकिन कारण सीधे अभिव्यक्ति को समझाता है।

एक धातु की तार जिसमें विद्युत धारा प्रवाहित हो रही है, उसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह घटना इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म में एक मौलिक सिद्धांत है, जिसे दाहिने हाथ के नियम से प्रदर्शित किया जाता है।

ओवरलोडिंग तब होती है जब उपकरणों में कोई दोष होता है या तार की इंसुलेशन क्षतिग्रस्त हो जाती है। यह तब भी होती है जब आपूर्ति वोल्टेज में अचानक वृद्धि होती है।

सही उत्तर दाएँ हाथ की अंगूठे का नियम है, जो एक धारा प्रवाहित सीधी चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा निर्धारित करने में मदद करता है। जब अंगूठा धारा की दिशा में इंगित करता है, तो अंगुलियाँ चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा में लिपट जाती हैं।

असर्शन सही है। जब एक गोल तार का लूप मेज के तल पर होता है और इसमें धारा घड़ी की दिशा में बहती है, तो दाहिने हाथ का नियम लूप के अंदर और बाहर के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का निर्धारण करने में मदद करता है। यह नियम कहता है कि यदि अंगूठा धारा की दिशा में इशारा करता है, तो अंगुलियाँ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की दिशा में मुड़ती हैं।

जहाँ तक कारण का सवाल है, यह भी सही है। एक समान चुंबकीय क्षेत्र का मतलब है कि क्षेत्र की शक्ति और दिशा पूरे क्षेत्र में समान हैं।

हालाँकि, कारण सीधे तौर पर असर्शन को स्पष्ट नहीं करता। जबकि एक समान चुंबकीय क्षेत्र का उल्लेख कारण में किया गया है, यह धारा प्रवाहित लूप के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा का निर्धारण करने के लिए दाहिने हाथ के नियम के उपयोग का सीधे स्पष्टीकरण नहीं देता।

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

इलेक्ट्रिकल सर्किट में एक फ्यूज का महत्वपूर्ण कार्य सर्किट को शॉर्ट-सर्किटिंग या ओवरलोडिंग से सुरक्षित रखना है। यह तब होता है जब अत्यधिक करंट इसके माध्यम से प्रवाहित होता है, तब सर्किट को तोड़कर घटकों को नुकसान से बचाता है और सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

एक चालक के माध्यम से प्रवाहित धारा द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र का पैटर्न मुख्य रूप से चालक के आकार द्वारा निर्धारित होता है। विभिन्न आकार के चालकों में उनकी ज्यामितियों और उन्मुखियों के आधार पर विभिन्न प्रकार के चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न हो सकते हैं।

एक भूमि तार वास्तव में एक सुरक्षा तार है जिसे जानबूझकर भूमि से जोड़ा गया है। भूमि तार सामान्य सर्किट संचालन के तहत बिजली नहीं ले जाता है। इसका उद्देश्य केवल शॉर्ट सर्किट या अन्य स्थितियों में इलेक्ट्रिकल धारा को ले जाना है जो संभावित रूप से खतरनाक हो सकती हैं।

सीधे संचालक तार के चारों ओर अर्धवृत्ताकार वृत चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ दर्शाते हैं, जो तार के माध्यम से प्रवाहित विद्युत धारा द्वारा उत्पन्न होती हैं। ये रेखाएँ तार के चारों ओर उपस्थित चुंबकीय क्षेत्र की दिशा और ताकत को इंगित करती हैं।

एक इलेक्ट्रिक फ्यूज ओवरलोडिंग के कारण उपकरणों और सर्किट को होने वाले नुकसान को रोकने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जब शॉर्ट-सर्किटिंग या अन्य दोषों के कारण अचानक करंट में वृद्धि होती है, तो फ्यूज पिघलकर सर्किट को तोड़ देता है, जिससे प्रणाली को संभावित नुकसान से बचाया जा सके।

विकल्प A: (क) हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड - 1820 में विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव की खोज की। यह सही जोड़ा है। हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने 1820 में यह खोज की कि जब एक विद्युत धारा निकटवर्ती धातु की तार से गुजरती है, तो कंपास सुई विक्षिप्त हो जाती है, जो विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव को प्रदर्शित करती है।

विकल्प B: (ख) कंपास सुई - हमेशा पश्चिम की ओर इशारा करती है। यह गलत है। एक कंपास सुई उत्तर और दक्षिण दिशा की ओर इशारा करती है, न कि पश्चिम की ओर।

विकल्प C: (ग) लोहे की चुरियाँ - विद्युत क्षेत्र रेखाओं का प्रतिनिधित्व करती हैं। यह गलत है। लोहे की चुरियाँ चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ संरेखित होती हैं, विद्युत क्षेत्र रेखाओं के साथ नहीं।

विकल्प D: (घ) उत्तर ध्रुव - दूसरे चुम्बक के दक्षिण ध्रुव को दूर करता है। यह गलत है। एक चुम्बक का उत्तर ध्रुव दूसरे चुम्बक 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 लम्बवत होती है, जैसा कि फ्लेमिंग के बायें हाथ के नियम द्वारा दिया गया है। चूंकि इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षेत्र में उसके प्रति समकोण पर प्रवेश करता है, बल पृष्ठ में निर्देशित होता है।

फ्लेमिंग के बाएँ हाथ के नियम के अनुसार,磁िक क्षेत्र की दिशा और धारा की दिशा के बीच का संबंध लंबवर्ती है। यह नियम कंडक्टर पर कार्य करने वाली बल या गति की दिशा को निर्धारित करने में मदद करता है, जिसमें बाएँ हाथ की अंगूठी, सूई और मध्यमा अंगुली को विशेष दिशाओं में संरेखित किया जाता है।

एक लंबे सीधे सोलिनॉइड के अंदर जो करंट ले जाता है, उसका चुंबकीय क्षेत्र सभी बिंदुओं पर समान है। यह सोलिनॉइड के चुंबकीय क्षेत्र की एक प्रमुख विशेषता है जो इसकी लंबाई के साथ स्थिर रहती है, जिससे क्षेत्र वितरण में समानता मिलती है।

हल:
(i) तांबे के तार के माध्यम से इलेक्ट्रिक धारा चुंबकीय प्रभाव उत्पन्न करती है। जब तार के माध्यम से धारा बहती है, तो कंपास सुई की दिशा में परिवर्तन होता है।
(ii) लोहे के चूरों ने एक बार मैग्नेट के चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ संरेखित किया, जो चुंबकीय क्षेत्र के पैटर्न को दर्शाता है।
(iv) चुंबकीय क्षेत्र वह क्षेत्र है जो एक मैग्नेट के चारों ओर होता है जहाँ मैग्नेट का बल पहचाना जा सकता है। यह लोहे के चूरों के विशिष्ट पैटर्न में संरेखित होने के द्वारा प्रमाणित होता है।
बयान (iii) गलत है क्योंकि एक कंपास सुई भौगोलिक उत्तर की ओर इशारा करती है, जो पृथ्वी का चुंबकीय दक्षिण pole है, न कि अनिवार्य रूप से चुंबकीय उत्तर pole।

एक सीधी चालक तार के चारों ओर केंद्रित वृत्त चुम्बकीय क्षेत्र की रेखाएँ दर्शाते हैं। ये रेखाएँ उस चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा को इंगित करती हैं जो तार के माध्यम से बहने वाली इलेक्ट्रिक धारा द्वारा उत्पन्न होता है। इन क्षेत्र रेखाओं के पैटर्न को समझना एक धारा बहने वाले चालक के चारों ओर चुम्बकीय क्षेत्र के व्यवहार को दृश्य रूप में समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

इलेक्ट्रिक सप्लाई में लाल इंसुलेशन कवर वाला तार लाइव तार कहलाता है। इसे घरेलू इलेक्ट्रिक सर्किट में सकारात्मक तार भी कहा जाता है।

विकल्प ए: चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ - एक धारा ले जाने वाले तार के चारों ओर समवृत्त वृत्त: व्याख्या: यह सही मेल है। समवृत्त वृत्त उस चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं का प्रतिनिधित्व करते हैं जो एक धारा ले जाने वाले सीधे तार के चारों ओर होती हैं। यह पैटर्न तब बनता है जब तार के चारों ओर लोहे की चूर्ण छिड़की जाती है, जो चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति को संकेत करता है।

विकल्प बी: दाहिने हाथ की अंगूठे की विधि - बिजली के प्रवाह की दिशा: गलत: दाहिने हाथ की अंगूठे की विधि का उपयोग चुंबकीय क्षेत्र की दिशा निर्धारित करने के लिए किया जाता है, न कि बिजली के प्रवाह की दिशा के लिए।

विकल्प सी: कंपास सुई का विचलन - बढ़ते प्रवाह के साथ घटता है: गलत: वास्तव में, कंपास सुई का विचलन बढ़ते प्रवाह के साथ बढ़ता है, जो एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र को संकेत करता है।

विकल्प डी: चुंबकीय क्षेत्र की ताकत - तार से दूरी के साथ बढ़ती है: गलत: चुंबकीय क्षेत्र की ताकत उस धारा ले जाने वाले तार से दूरी बढ़ने पर घटती है।