📘 CodingMarble Learn

विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव

जिस तार में विद्युत धारा बहती है, उसके चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र बन जाता है। सीधे तार के चारों ओर यह वृत्तों में होता है, वृत्ताकार लूप के केंद्र पर लगभग सीधा होता है, और परिनालिका के अंदर एकसमान होता है, जिससे परिनालिका छड़ चुंबक जैसी बन जाती है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. यह एक छड़ चुंबक है। बैंगनी रेखाएँ चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ हैं और धूसर बिंदु लोहे के बुरादे की तरह इन पर सरक रहे हैं। चुंबक के बाहर ये N ध्रुव से S ध्रुव की ओर चलती हैं। दिक्सूचक की सुई भी इन्हीं की दिशा में ठहरती है।
  2. रेखाओं को ध्यान से देखो। हर रेखा एक बंद लूप है। कोई दो रेखाएँ कभी एक-दूसरे को नहीं काटतीं। ध्रुवों के पास रेखाएँ घनी हैं, क्योंकि वहाँ क्षेत्र सबसे प्रबल है।
  3. अब एक सीधा ताँबे का तार गत्ते के बीच से खड़ा है। धारा चालू करते ही दिक्सूचक घूम जाता है! यानी धारा चुंबकीय क्षेत्र बनाती है। रेखाएँ तार के चारों ओर वृत्त हैं। तार को दाएँ हाथ में पकड़ो, अँगूठा धारा की दिशा में, तो मुड़ी उँगलियाँ क्षेत्र की दिशा बताती हैं।
  4. तार को मोड़कर वृत्ताकार लूप बना दिया। तार के पास रेखाएँ अब भी छोटे वृत्त हैं। लूप के केंद्र पर ये मिलकर लगभग सीधी हो जाती हैं। फेरे या धारा बढ़ाओ तो यह क्षेत्र और प्रबल हो जाता है।
  5. बहुत सारे फेरे एक के बाद एक लपेटो: यह परिनालिका है। अंदर रेखाएँ सीधी, समांतर और बराबर दूरी पर हैं, यानी क्षेत्र एकसमान है। बाहर से यह बिल्कुल छड़ चुंबक जैसी दिखती है, एक सिरा N और दूसरा S।
  6. अब तुम्हारी बारी! चुंबक, तार, लूप या परिनालिका चुनो। धारा का स्लाइडर बढ़ाओ, घटाओ या शून्य से नीचे ले जाकर धारा उलटो, और दिक्सूचक को इधर-उधर खिसकाओ। सुई और क्षेत्र की प्रबलता बदलते देखो।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

क्षेत्र रेखाएँ कहाँ से शुरू होकर कहाँ खत्म होती हैं?

कहीं नहीं। बाहर वे N से S जाती हैं और अंदर S से वापस N, इसलिए हर रेखा बंद लूप है।

दो क्षेत्र रेखाएँ क्यों नहीं कट सकतीं?

कटने वाले बिंदु पर क्षेत्र की दो दिशाएँ होंगी, और दिक्सूचक की सुई एक साथ दो ओर नहीं घूम सकती।

कैसे पता चले कि तार के पास क्षेत्र प्रबल है?

तार के पास वृत्त घने हैं। फ्री-प्ले में दिक्सूचक को तार के पास लाओ और प्रबलता की संख्या बढ़ती देखो।

धारा उलटने पर क्या होता है?

क्षेत्र के वृत्तों की दिशा उलट जाती है और दिक्सूचक की सुई घूम जाती है। धारा का स्लाइडर शून्य से नीचे ले जाकर देखो।

लूप के केंद्र पर रेखाएँ सीधी क्यों होती हैं?

लूप का हर हिस्सा केंद्र पर क्षेत्र को एक ही दिशा में धकेलता है, इसलिए वहाँ रेखाएँ जुड़कर लगभग सीधी निकलती हैं।

क्या परिनालिका सच में छड़ चुंबक जैसी है?

हाँ। पहले और पाँचवें चरण की तुलना करो: बाहर का पैटर्न एक जैसा है, N और S सिरों के साथ। अंदर क्षेत्र एकसमान है।

बिना धारा वाला तार क्या चुंबकीय क्षेत्र बनाता है?

नहीं। धारा 0 करो तो बिंदु रुक जाते हैं और दिक्सूचक फिर पृथ्वी के उत्तर की ओर हो जाता है।

चुंबक, चुंबकीय क्षेत्र और दिक्सूचक

हर चुंबक के दो सिरे होते हैं जिन्हें ध्रुव कहते हैं: उत्तरोमुखी ध्रुव (N) और दक्षिणोमुखी ध्रुव (S)। समान ध्रुव एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं और असमान ध्रुव आकर्षित करते हैं। चुंबक के आसपास का वह स्थान जहाँ उसका बल महसूस होता है, उसका चुंबकीय क्षेत्र कहलाता है। इसमें परिमाण और दिशा दोनों होते हैं, इसलिए यह सदिश राशि है।

दिक्सूचक (कम्पास) असल में एक छोटा चुंबक (सुई) है जो आसानी से घूम सकता है। उसका N सिरा उस जगह के क्षेत्र की दिशा में ठहरता है। पास में कोई चुंबक या धारा न हो तो यह पृथ्वी के भौगोलिक उत्तर की ओर रहता है, क्योंकि पृथ्वी खुद एक बड़े चुंबक जैसी है।

क्षेत्र दिखाई नहीं देता, इसलिए हम चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ खींचते हैं: वह रास्ता जिस पर एक छोटा स्वतंत्र उत्तर ध्रुव चलेगा। चुंबक के ऊपर गत्ते पर लोहे का बुरादा छिड़ककर हल्का ठोको, बुरादा इन्हीं रेखाओं में सज जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के गुण

सीधे धारावाही चालक के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र

1820 में हैंस क्रिश्चियन ऑर्स्टेड ने देखा कि पास के तार में धारा बहते ही दिक्सूचक की सुई घूम जाती है। इससे पता चला कि विद्युत धारा चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है, यानी विद्युत और चुंबकत्व आपस में जुड़े हैं।

लंबे सीधे तार के चारों ओर क्षेत्र रेखाएँ तार को केंद्र मानकर संकेंद्री वृत्त होती हैं, जो तार के लंबवत तलों में होती हैं।

दक्षिण-हस्त अंगुष्ठ नियम

तार को दाएँ हाथ में ऐसे पकड़ो कि अँगूठा धारा की दिशा में हो। मुड़ी हुई उँगलियाँ क्षेत्र रेखाओं की दिशा बताती हैं। धारा उलटो तो क्षेत्र भी उलट जाता है और दिक्सूचक दूसरी ओर घूमता है।

क्षेत्र की प्रबलता किस पर निर्भर है

धारा जितनी अधिक, क्षेत्र उतना प्रबल; और तार से दूर जाने पर क्षेत्र दुर्बल होता है। तार के पास वृत्त घने हैं, दूर जाकर फैल जाते हैं। (क्षेत्र धारा के अनुक्रमानुपाती और दूरी के व्युत्क्रमानुपाती है।)

वृत्ताकार पाश (लूप) के कारण चुंबकीय क्षेत्र

सीधे तार को मोड़कर वृत्त बना दो। लूप का हर छोटा हिस्सा अपने चारों ओर वृत्त बनाता है। तार के पास ये छोटे वृत्त हैं, केंद्र की ओर बड़े होते जाते हैं, और केंद्र पर लूप के सभी हिस्सों की रेखाएँ एक ही दिशा में होकर लगभग सीधी रेखा जैसी दिखती हैं।

धारा या फेरों की संख्या बढ़ाने पर केंद्र पर क्षेत्र प्रबल होता है (n फेरे = एक फेरे का लगभग n गुना)। छोटी त्रिज्या का लूप भी केंद्र पर प्रबल क्षेत्र देता है। किसी मुख से देखने पर वामावर्त धारा उस मुख को N ध्रुव और दक्षिणावर्त धारा S ध्रुव बनाती है।

परिनालिका: छड़ चुंबक जैसी कुंडली

परिनालिका (solenoid) विद्युतरोधी ताँबे के तार के पास-पास लिपटे अनेक फेरों वाली लंबी बेलनाकार कुंडली है। धारा बहने पर इसका क्षेत्र-पैटर्न छड़ चुंबक जैसा होता है: एक सिरा N और दूसरा S की तरह काम करता है।

लंबी परिनालिका के अंदर क्षेत्र रेखाएँ सीधी, समांतर और बराबर दूरी पर होती हैं। इसका मतलब अंदर क्षेत्र एकसमान है: हर बिंदु पर एक ही परिमाण और दिशा। N सिरा जानने के लिए दाएँ हाथ की उँगलियाँ फेरों में धारा की दिशा में मोड़ो, अँगूठा N सिरे की ओर होगा।

क्षेत्र प्रबल होता है: (1) फेरे बढ़ाने से, (2) धारा बढ़ाने से, (3) अंदर नर्म लोहे की क्रोड रखने से।

विद्युत चुंबक बनाम स्थायी चुंबक

परिनालिका के अंदर नर्म लोहे की छड़ रखकर धारा बहाओ, तो छड़ प्रबल चुंबक बन जाती है। इसे विद्युत चुंबक कहते हैं। धारा बंद करते ही इसका चुंबकत्व लगभग खत्म हो जाता है।

विद्युत चुंबकस्थायी चुंबक
केवल धारा बहने तक चुंबकहमेशा चुंबकित रहता है
प्रबलता बदली जा सकती है (धारा, फेरे)प्रबलता निश्चित
धारा उलटकर ध्रुव उलटे जा सकते हैंध्रुव निश्चित
क्रोड: नर्म लोहास्टील, ऐल्निको, फेराइट, नियोडिमियम से बनता है
बहुत प्रबल बनाया जा सकता हैआमतौर पर कम प्रबल

उपयोग: कबाड़ उठाने वाली क्रेन, बिजली की घंटी, रिले, लाउडस्पीकर, मोटर, MRI मशीन और मैग्लेव ट्रेन। स्थायी चुंबक के लिए स्टील लिया जाता है क्योंकि वह चुंबकत्व बनाए रखता है; विद्युत चुंबक के लिए नर्म लोहा, क्योंकि वह जल्दी चुंबकत्व खो देता है।

बोर्ड परीक्षा में क्या पूछा जाता है

क्षेत्र रेखाओं के चित्र (छड़ चुंबक, सीधा तार, लूप, परिनालिका), दक्षिण-हस्त अंगुष्ठ नियम, रेखाएँ क्यों नहीं कटतीं, क्षेत्र की प्रबलता किन बातों पर निर्भर है, और विद्युत चुंबक व स्थायी चुंबक में अंतर। ये आमतौर पर 1 से 3 अंक के प्रश्न होते हैं; चित्र में दिशा के तीर जरूर बनाओ, उन पर अंक मिलते हैं।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. एक खड़े तार के ठीक पूर्व में दिक्सूचक रखा है। तार में धारा ऊपर की ओर है। ऊपर से देखने पर सुई का N सिरा किधर होगा?

दक्षिण-हस्त अंगुष्ठ नियम: अँगूठा ऊपर, तो ऊपर से देखने पर उँगलियाँ वामावर्त मुड़ती हैं। पूर्व वाली जगह पर वामावर्त चलना उत्तर की ओर है। इसलिए N सिरा उत्तर की ओर रहेगा (यहाँ तार का और पृथ्वी का क्षेत्र एक ही दिशा में हैं)।

2. लंबे सीधे तार से 5 cm पर क्षेत्र B है। यदि दूरी 10 cm कर दें और साथ में धारा दोगुनी कर दें, तो क्षेत्र कितना होगा?

B ∝ I/r। धारा दोगुनी से B दोगुना, दूरी दोगुनी से B आधा। कुल 2 × ½ = 1, यानी क्षेत्र B ही रहेगा।

3. कुंडली के एक मुख पर धारा दक्षिणावर्त दिख रही है। यह मुख कौन-सा ध्रुव है? धारा उलटने पर क्या होगा?

दक्षिणावर्त धारा से वह मुख S ध्रुव है। धारा उलटने पर वह वामावर्त हो जाएगी और मुख N ध्रुव बन जाएगा।

4. कुंडली की लंबाई बदले बिना परिनालिका का क्षेत्र प्रबल करने के दो तरीके बताओ।

धारा बढ़ाओ, फेरे बढ़ाओ, या अंदर नर्म लोहे की क्रोड रखो। इनमें से कोई दो।

5. लंबी परिनालिका के अंदर क्षेत्र एकसमान क्यों होता है, जबकि एक फेरे वाले लूप में नहीं?

लंबी परिनालिका में बहुत से फेरों के क्षेत्र साथ-साथ जुड़ते हैं। अंदर रेखाओं को मोड़ने वाले हिस्से एक-दूसरे को रद्द कर देते हैं, इसलिए रेखाएँ सीधी, समांतर और बराबर दूरी पर हो जाती हैं। एक लूप में रेखाएँ केवल केंद्र के पास सीधी होती हैं, बाकी जगह मुड़ी रहती हैं।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. लंबे सीधे धारावाही तार के चारों ओर क्षेत्र रेखाएँ होती हैं:
2. चुंबकीय क्षेत्र रेखाएँ एक-दूसरे को नहीं काटतीं, क्योंकि:
3. लंबी धारावाही परिनालिका के अंदर चुंबकीय क्षेत्र:
4. सीधे तार के पास क्षेत्र किस बदलाव से दुर्बल होगा?
5. विद्युत चुंबक की क्रोड नर्म लोहे की बनाई जाती है, क्योंकि नर्म लोहा:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

विद्युत धारा का चुंबकीय प्रभाव आसान शब्दों में क्या है?

जब भी किसी तार में धारा बहती है, वह तार एक कमजोर चुंबक की तरह व्यवहार करता है और अपने चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। पास रखा दिक्सूचक धारा चालू होते ही घूम जाता है।

दक्षिण-हस्त अंगुष्ठ नियम क्या है?

धारावाही तार को दाएँ हाथ में ऐसे पकड़ो कि अँगूठा धारा की दिशा में हो। जिस दिशा में उँगलियाँ मुड़ती हैं, वही तार के चारों ओर क्षेत्र रेखाओं की दिशा है।

विद्युत चुंबक बनाने में परिनालिका का उपयोग क्यों होता है?

परिनालिका अपने अंदर प्रबल और एकसमान क्षेत्र देती है। वहाँ रखी नर्म लोहे की छड़ प्रबल चुंबक बन जाती है, और धारा से उसका चुंबकत्व चालू, बंद या उलटा किया जा सकता है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

पोलैंडSzkoła podstawowa, klasa VIIIMagnetism
रोमानियाClasa a VIII-aElectric and magnetic phenomena
स्पेन2º BachilleratoElectromagnetic field
यूक्रेन9 класElectromagnetic phenomena; electromagnetic oscillations and waves
सीबीएसई (भारत)कक्षा 8विद्युत: चुंबकीय और ऊष्मीय प्रभाव
सीबीएसई (भारत)कक्षा 10विद्युत धारा के प्रभाव
इंग्लैंडYear 9Physics: Electricity and electromagnetism
इंग्लैंडYear 114.7 Magnetism and electromagnetism
अमेरिकाGrade 8MS-PS2 Motion and stability: forces
जापान中学2年Field 1 (3): Electric current and its uses
जर्मनीJahrgangsstufe 10Electromagnetism
रूस8 классElectric and magnetic phenomena
रूस8 классElectric and magnetic phenomena
चीन九年级(初三)Ch.20 Electricity and magnetism

पहले यह पढ़ें

आगे पढ़ें

इससे जुड़े पाठ

सभी भौतिक विज्ञान पाठ