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गतिमान आवेश और चुंबकत्व – कक्षा 12 भौतिकी नोट्स, महत्वपूर्ण प्रश्न और MCQ

NCERT कक्षा 12 भौतिकी, अध्याय 4। नोट्स, मुख्य शब्द, उत्तर सहित महत्वपूर्ण प्रश्न और MCQ।

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अध्याय का सार

गतिमान आवेश चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं (बायो–सावर्ट, ऐम्पियर) और चुंबकीय क्षेत्र में बल अनुभव करते हैं (लोरेंज़ बल)।

धाराओं के क्षेत्र

बायो–सावर्ट नियम: dB = (µ₀/4π) I dl sin θ / r²।
लंबा सीधा तार B = µ₀I/(2πr); वृत्ताकार लूप के केंद्र पर B = µ₀I/(2R)।
परिनालिका B = µ₀nI (n = प्रति मीटर फेरे); ऐम्पियर नियम ∮B·dl = µ₀I।

बल और उपकरण

आवेश पर बल F = qvB sin θ; वृत्तीय गति की त्रिज्या r = mv/(qB)।
तार पर बल F = BIl sin θ; समांतर धाराएँ आकर्षित, प्रतिसमांतर प्रतिकर्षित।
चल कुंडली गैल्वेनोमीटर: बल आघूर्ण NIAB; ऐमीटर (पार्श्व में कम शंट) या वोल्टमीटर (श्रेणी में उच्च प्रतिरोध) में बदलता है।

मुख्य शब्द

लोरेंज़ बल: विद्युत व चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान आवेश पर बल
शंट: गैल्वेनोमीटर के पार्श्व में जुड़ा छोटा प्रतिरोध
बायो–सावर्त नियम: छोटे धारा अवयव के कारण चुंबकीय क्षेत्र dB = (µ₀/4π) I dl × r̂ / r² देता है

सूत्र

B = µ₀I/(2πr)
B = µ₀nI
F = qvB sin θ
r = mv/(qB)

उत्तर सहित महत्वपूर्ण प्रश्न

चुंबकीय बल गतिमान आवेश पर कार्य क्यों नहीं करता?2 अंक

बल qv × B सदा वेग के लंबवत होता है, इसलिए केवल गति की दिशा बदलता है, चाल या गतिज ऊर्जा नहीं।

ऐम्पियर परिपथीय नियम से लंबी परिनालिका के अंदर चुंबकीय क्षेत्र ज्ञात कीजिए।3 अंक

आयताकार लूप लें जिसकी l लंबाई की एक भुजा अंदर अक्ष के समांतर हो। बाहर क्षेत्र नगण्य और लंबवत भुजाओं का योगदान शून्य। ∮B·dl = Bl = µ₀(nl)I, n प्रति इकाई लंबाई फेरे। अतः B = µ₀nI, अंदर एकसमान।

दो लंबे समांतर धारावाही तारों के बीच प्रति इकाई लंबाई बल व्युत्पन्न कीजिए और इससे ऐम्पियर की परिभाषा दीजिए।5 अंक

धारा I₁ वाला तार 1 दूरी d पर क्षेत्र B₁ = µ₀I₁/(2πd) बनाता है। धारा I₂ वाले L लंबाई के तार 2 पर बल F = I₂LB₁ = µ₀I₁I₂L/(2πd)। प्रति इकाई लंबाई बल f = µ₀I₁I₂/(2πd); समान दिशा की धाराओं में आकर्षी, विपरीत में प्रतिकर्षी। एक ऐम्पियर वह धारा है जो निर्वात में 1 m दूर रखे दो अनंत लंबे समांतर सीधे तारों में बहने पर प्रति मीटर लंबाई 2 × 10⁻⁷ N बल उत्पन्न करे (SI अब इसे मूल आवेश से निर्धारित करता है, पर भौतिक अर्थ यही है)।

त्वरित पुनरावृत्ति

समांतर धाराएँ आकर्षित।
µ₀ = 4π × 10⁻⁷ T m A⁻¹।
ऐमीटर: पार्श्व शंट; वोल्टमीटर: श्रेणी प्रतिरोध।

परीक्षा सुझाव

चुंबकीय बल गतिमान आवेश पर कार्य नहीं करता (बल ⟂ वेग)।
एकसमान क्षेत्र में गतिमान आवेश v ⟂ B होने पर वृत्त में, और v व B में कोण होने पर कुंडलिनी (हेलिक्स) में चलता है।

अभ्यास MCQ

चुंबकीय क्षेत्र का SI मात्रक है
1. वेबर
2. टेस्ला
3. हेनरी
4. केवल गॉस
उत्तर देखें
उत्तर: (b) टेस्ला. टेस्ला।
एक ही दिशा में धारा वाले दो समांतर तार
1. प्रतिकर्षित
2. कुछ नहीं
3. आकर्षित
4. घूमते हैं
उत्तर देखें
उत्तर: (c) आकर्षित. आकर्षित।
चुंबकीय क्षेत्र के समांतर चलता आवेश अनुभव करता है
1. अधिकतम बल
2. शून्य बल
3. क्षेत्र की दिशा में बल
4. गति के विपरीत बल
उत्तर देखें
उत्तर: (b) शून्य बल. sin 0° = 0।
गैल्वेनोमीटर को ऐमीटर बनाने के लिए जोड़ते हैं
1. श्रेणी में उच्च प्रतिरोध
2. पार्श्व में उच्च प्रतिरोध
3. पार्श्व में कम प्रतिरोध
4. श्रेणी में कम प्रतिरोध
उत्तर देखें
उत्तर: (c) पार्श्व में कम प्रतिरोध. शंट।
r त्रिज्या और धारा I वाले वृत्ताकार लूप के केंद्र पर चुंबकीय क्षेत्र है
1. µ₀I/2πr
2. µ₀I/2r
3. µ₀I/4πr
4. µ₀Ir
उत्तर देखें
उत्तर: (b) µ₀I/2r. मानक परिणाम।
R त्रिज्या के I धारा वाले वृत्ताकार लूप के केंद्र पर क्षेत्र है
1. µ₀I/(2πR)
2. µ₀IR/2
3. µ₀I/R
4. µ₀I/(2R)
उत्तर देखें
उत्तर: (d) µ₀I/(2R). मानक परिणाम।
गतिमान आवेश पर चुंबकीय बल द्वारा किया गया कार्य है
1. qvB
2. qvBr
3. शून्य
4. ऋणात्मक
उत्तर देखें
उत्तर: (c) शून्य. बल वेग के लंबवत।
50 Ω प्रतिरोध का गैल्वेनोमीटर 1 mA पर पूर्ण विक्षेप देता है। इसे 10 V वोल्टमीटर बनाने हेतु श्रेणी प्रतिरोध है
1. 950 Ω
2. 10,000 Ω
3. 9950 Ω
4. 50 Ω
उत्तर देखें
उत्तर: (c) 9950 Ω. R = V/Ig − G।

सभी अध्याय: कक्षा 12 भौतिकी

यह सामग्री Kundali IQ ने पुनरावृत्ति में मदद हेतु मानक, स्थापित तथ्यों से लिखी है। यह NCERT का आधिकारिक प्रकाशन नहीं है; अपनी पाठ्यपुस्तक भी अवश्य पढ़ें।