Electromagnetic Induction NEET प्रश्न हिंदी में — भौतिक विज्ञान (Physics) MCQ उत्तर सहित

लेंज का नियम ऊर्जा संरक्षण के नियम का परिणाम है। प्रेरित धारा की दिशा ऐसी होती है कि वह चुंबकीय फ्लक्स के परिवर्तन का विरोध करती है, अतः परिवर्तन बनाए रखने के लिए बाहरी कार्य आवश्यक होता है, जो फिर ऊष्मा के रूप में क्षयित होता है। यदि वह परिवर्तन में सहायता करती, तो स्वतः ऊर्जा उत्पन्न होती, जो ऊर्जा संरक्षण का उल्लंघन है। (NCERT पाठ देखें: 'यह ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन करता है और इसलिए नहीं हो सकता।')

जैसे-जैसे उत्तरी ध्रुव निकट आता है, चुंबकीय फ्लक्स बढ़ता है। इस वृद्धि का विरोध करने के लिए प्रेरित धारा ऐसा चुंबकीय क्षेत्र बनाती है जिसका उत्तरी ध्रुव आते हुए चुंबक की ओर होता है, जिससे प्रतिकर्षण बल उत्पन्न होता है। दाएँ हाथ के अंगूठे के नियम से, यह चुंबक की ओर से देखने पर वामावर्त धारा के संगत है। (NCERT पाठ देखें: 'जैसे-जैसे छड़ चुंबक का उत्तरी ध्रुव कुंडली की ओर बढ़ता है, कुंडली से गुजरने वाला चुंबकीय फ्लक्स बढ़ता है। अतः कुंडली में ऐसी दिशा में धारा प्रेरित होती है कि वह फ्लक्स की वृद्धि का विरोध करे। यह तभी संभव है जब चुंबक की ओर स्थित प्रेक्षक के सापेक्ष कुंडली में धारा वामावर्त दिशा में हो।')

जब चुंबक का उत्तरी ध्रुव दूर खींचा जाता है, तो कुंडली से गुजरने वाला चुंबकीय फ्लक्स घटता है। इस कमी का विरोध करने के लिए प्रेरित धारा ऐसा चुंबकीय क्षेत्र बनाती है जिसका दक्षिणी ध्रुव दूर जाते चुंबक के उत्तरी ध्रुव की ओर होता है, जिससे आकर्षण बल उत्पन्न होता है जो चुंबक को दूर जाने से रोकने का प्रयास करता है। (NCERT पाठ देखें: 'इसी प्रकार, यदि चुंबक का उत्तरी ध्रुव कुंडली से दूर खींचा जा रहा हो, तो कुंडली से गुजरने वाला चुंबकीय फ्लक्स घटेगा। चुंबकीय फ्लक्स की इस कमी का प्रतिकार करने के लिए कुंडली में प्रेरित धारा दक्षिणावर्त दिशा में बहती है और उसका दक्षिणी ध्रुव छड़ चुंबक के दूर जाते उत्तरी ध्रुव की ओर होता है। इससे आकर्षण बल उत्पन्न होगा जो चुंबक की गति और फ्लक्स में संगत कमी का विरोध करता है।')

यदि चुंबकीय क्षेत्र पाठक से दूर की ओर निर्देशित है और फ्लक्स बढ़ रहा है, तो इस वृद्धि का विरोध करने के लिए प्रेरित धारा को पाठक की ओर निर्देशित (मूल बढ़ते क्षेत्र के विपरीत) चुंबकीय क्षेत्र बनाना होगा। दाएँ हाथ के अंगूठे के नियम से, वामावर्त धारा पाठक की ओर निर्देशित चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। (NCERT पाठ का उदाहरण 6.4 (i) इस सिद्धांत को विपरीत रूप में दर्शाता है, जहाँ फ्लक्स बढ़ता है, अतः विरोध के लिए धारा दक्षिणावर्त होती है, पाठक की ओर क्षेत्र बनाकर। यदि क्षेत्र पृष्ठ के भीतर की ओर हो और बढ़ रहा हो, तो प्रेरित धारा पृष्ठ से बाहर आता क्षेत्र बनाने का प्रयास करेगी, जो वामावर्त है।) आइए पुनर्मूल्यांकन करें: 'चुंबकीय क्षेत्र के क्षेत्र में पाश की गति के कारण आयताकार पाश abcd से गुजरने वाला चुंबकीय फ्लक्स बढ़ता है। प्रेरित धारा को पथ bcdab के अनुदिश बहना चाहिए ताकि वह बढ़ते फ्लक्स का विरोध करे।' 'पाठक से दूर' (पृष्ठ के भीतर) निर्देशित बढ़ते क्षेत्र के लिए, प्रेरित धारा को 'पाठक की ओर' (पृष्ठ से बाहर) क्षेत्र बनाना होगा। यह वामावर्त धारा से प्राप्त होता है।

यदि प्रेरित धारा परिवर्तन का समर्थन करती, तो तंत्र बिना बाहरी ऊर्जा निवेश के निरंतर त्वरित होता रहता, जिससे एक सतत-गति मशीन बन जाती। यह ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन है। (NCERT पाठ देखें: 'चुंबक को हल्का-सा धक्का प्रक्रिया शुरू कर देगा और उसका वेग तथा गतिज ऊर्जा बिना कोई ऊर्जा व्यय किए निरंतर बढ़ती रहेगी। यदि ऐसा हो सकता, तो उपयुक्त व्यवस्था से एक सतत-गति मशीन बनाई जा सकती थी। यह ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन करता है और इसलिए नहीं हो सकता।')

चुंबक को ले जाने में व्यक्ति द्वारा किया गया कार्य विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होता है, जो फिर प्रेरित धारा के कारण कुंडली में ऊष्मा (जूल तापन) के रूप में क्षयित होती है। यह ऊर्जा संरक्षण सुनिश्चित करता है। (NCERT पाठ देखें: 'यह ऊर्जा प्रेरित धारा द्वारा उत्पन्न जूल तापन से क्षयित होती है।')

प्रतिकर्षण बल के विरुद्ध चुंबक को ले जाने में किया गया यांत्रिक कार्य प्रेरित धारा के रूप में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होता है, जो फिर कुंडली के प्रतिरोध के कारण ऊष्मा (जूल तापन) के रूप में क्षयित होती है। (NCERT पाठ देखें: 'अतः चुंबक को ले जाने में व्यक्ति को कार्य करना पड़ता है। व्यक्ति द्वारा व्यय की गई ऊर्जा कहाँ जाती है? यह ऊर्जा प्रेरित धारा द्वारा उत्पन्न जूल तापन से क्षयित होती है।')

फैराडे के प्रेरण नियम में ऋणात्मक चिह्न ठीक-ठीक लेंज के नियम का गणितीय निरूपण है, जो दर्शाता है कि प्रेरित EMF (और इस प्रकार धारा) उसे उत्पन्न करने वाले चुंबकीय फ्लक्स के परिवर्तन का विरोध करती है। (NCERT पाठ देखें: 'फैराडे के नियम के व्यंजक में ऋणात्मक चिह्न इसी तथ्य को दर्शाता है।' और 'समीकरण (6.3) में दर्शाया गया ऋणात्मक चिह्न इसी प्रभाव को निरूपित करता है।')

फैराडे के नियम के अनुसार, EMF तभी प्रेरित होता है जब चुंबकीय फ्लक्स में परिवर्तन हो। यदि पाश और चुंबक स्थिर हैं, तो फ्लक्स में कोई परिवर्तन नहीं है, अतः चुंबक की प्रबलता चाहे जो हो, कोई प्रेरित धारा नहीं होगी। (NCERT उदाहरण 6.5 (a) देखें: 'क्या हम बहुत प्रबल चुंबकों का उपयोग करके पाश में धारा उत्पन्न करने की आशा कर सकते हैं?' उत्तर का अर्थ है नहीं, क्योंकि यह नियत क्षेत्र में स्थिर पाश है।)

जैसे-जैसे चुंबक छल्ले की ओर गिरता है, छल्ले से गुजरने वाला चुंबकीय फ्लक्स बदलता है। प्रेरित धारा ऐसा चुंबकीय क्षेत्र बनाएगी जो इस परिवर्तन का विरोध करे, अर्थात् वह निकट आते चुंबक को प्रतिकर्षित करेगा और उसके गिरने को धीमा करेगा। यह ऊर्जा संरक्षण को प्रदर्शित करता है, क्योंकि चुंबक की गतिज ऊर्जा छल्ले में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होती है। (प्रॉम्प्ट उदाहरण के संकल्पनात्मक प्रश्न से संबंधित: 'ताँबे का एक छल्ला क्षैतिज रखा गया है और एक छड़ चुंबक को उसकी लंबाई छल्ले के अक्ष के अनुदिश रखते हुए छल्ले से होकर गिराया जाता है। छल्ले से गुजरते समय गिरते चुंबक का त्वरण है'।)