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

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'।)

प्रेरित EMF तब उत्पन्न होता है जब चुंबकीय फ्लक्स में परिवर्तन हो। चुंबकीय क्षेत्र में घूर्णन करते चालक में सामान्यतः क्षेत्र के सापेक्ष क्षेत्रफल सदिश के अभिविन्यास में परिवर्तन होता है, जिससे चुंबकीय फ्लक्स बदलता है और इस प्रकार EMF प्रेरित होता है। अन्य विकल्प ऐसी स्थितियों का वर्णन करते हैं जहाँ चुंबकीय फ्लक्स नियत रहता है या प्रेरण के लिए प्रासंगिक कोई फ्लक्स परिवर्तन नहीं होता। (फैराडे का नियम देखें: $$\varepsilon = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$, जिसका अर्थ है कि फ्लक्स में परिवर्तन आवश्यक है।)

यदि प्रेरित धारा गति में सहायता करती, तो तंत्र बिना किसी बाहरी कार्य निवेश के गतिज ऊर्जा प्राप्त करता, जिससे सतत-गति मशीन बनती, जो ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन है। (NCERT पाठ देखें: '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।')

गतिक EMF में भी लेंज के नियम का सिद्धांत लागू होता है। गतिमान छड़ में प्रेरित धारा ऐसा चुंबकीय बल बनाएगी जो गति का विरोध करता है, अतः वेग बनाए रखने के लिए कार्य आवश्यक है, जो ऊर्जा संरक्षण सुनिश्चित करता है। यदि बल गति में सहायता करता, तो यह सतत-गति की स्थिति होती। (गतिक EMF पर लेंज के नियम और ऊर्जा संरक्षण का संकल्पनात्मक अनुप्रयोग।)

जैसे-जैसे पाश क्षेत्र से बाहर जाता है, चुंबकीय फ्लक्स घटता है। लेंज के नियम के अनुसार, प्रेरित धारा ऐसी दिशा में बहेगी जो इस कमी का विरोध करने वाला चुंबकीय क्षेत्र बनाए, अर्थात् वह पाश को क्षेत्र में वापस 'खींचने' या प्रभावी रूप से फ्लक्स को घटने से रोकने का प्रयास करेगी। (NCERT उदाहरण 6.4 (ii व iii) देखें, जहाँ बाहर की गति फ्लक्स में कमी करती है और प्रेरित धारा इस कमी का विरोध करने के लिए बहती है।)

NCERT पाठ के अनुसार, 'धारा I को स्थापित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है, $W = \frac{1}{2}LI^2$ (6.17)'। यह सूत्र प्रेरक में धारा स्थापित करने के लिए पश्च emf के विरुद्ध किए गए कार्य से व्युत्पन्न होता है।

NCERT पाठ कहता है, 'धारा स्थापित करने में पश्च emf (ε) के विरुद्ध कार्य करना पड़ता है। यह किया गया कार्य चुंबकीय स्थितिज ऊर्जा के रूप में संचित होता है।'

NCERT पाठ उल्लेख करता है, 'यह व्यंजक हमें द्रव्यमान m के कण की (यांत्रिक) गतिज ऊर्जा के लिए $mv^2/2$ की याद दिलाता है, और दर्शाता है कि L, m के सदृश है (अर्थात् L विद्युत जड़त्व है और परिपथ में धारा की वृद्धि और क्षय का विरोध करता है)।'

NCERT पाठ का उदाहरण 6.9 (b) प्रति इकाई आयतन चुंबकीय ऊर्जा को इस प्रकार व्युत्पन्न करता है, '$u_B = \frac{B^2}{2\mu_0}$ (6.18)'।