बिहार बोर्ड कक्षा 12 भौतिक विज्ञान अध्याय 5 चुम्बकत्व तथा द्रव्य लघु उत्तरीय प्रश्न
लघु उत्तरीय प्रश्न
1.चुम्बकन तीव्रता क्या है ?
उत्तर: किसी पदार्थ के प्रति एकांक आयतन में उपस्थित परिणामी चुंबकीय आघूर्ण को उस पदार्थ की चुम्बकन तीव्रता कहते हैं। इसे I द्वारा प्रदर्शित किया जाता है।
यदि किसी चुंबकीय पदार्थ का परिणामी चुंबकीय आघूर्ण M तथा आयतन V है। तो
= MV
चुम्बकन तीव्रता एक सदिश राशि है। इसका मात्रक एंपियर/मीटर होता है। तथा M चुंबकीय आघूर्ण है।
2.चुंबकीय तीव्रता क्या है ?
उत्तर: वह बाह्य चुंबकीय क्षेत्र जो इसके अन्दर रखे गये पदार्थों को चुंबकित करने की क्षमता रखता है। उस बाह्य चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय तीव्रता कहते हैं। इसे H द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। तो
H = -I B0
जहां, B को पदार्थ के भीतर का चुंबकीय प्रेरण कहते हैं। तथा 0 निर्वात की चुम्बकशीलता है।
चुंबकीय तीव्रता का मात्रक एंपियर/मीटर होता है। जोकि चुंबकन तीव्रता का भी मात्रक है।
3.चुंबकीय सुग्राहिता अथवा प्रवृत्ति से क्या तात्पर्य है ?
उत्तर:
अनुचुंबकीय तथा प्रतिचुंबकीय पदार्थों के लिए, पदार्थ की चुंबकन तीव्रता I, चुंबकन क्षेत्र की चुंबकीय तीव्रता H के अनुक्रमानुपाती होती है।
अर्थात्
= H
जहां एक नियतांक है जिसे पदार्थ की चुंबकीय सुग्रहिता अथवा चुंबकीय प्रवृत्ति कहते हैं। तो
= IH
अतः किसी पदार्थ में उत्पन्न चुंबकन तीव्रता (I) एवं इसे उत्पन्न करने वाले चुंबकन क्षेत्र की चुंबकीय तीव्रता (H) के अनुपात को चुंबकीय सुग्रहिता अथवा चुंबकीय प्रवृत्ति कहते हैं। जिसे से प्रदर्शित किया जाता है।
4. चुंबकीय बल रेखाएं एक दूसरे को क्यों नहीं काटती हैं।कारण बताइए |
उत्तर:
चुंबकीय बल रेखाएं एक-दूसरी रेखाओं को इसलिए नहीं काटती हैं। चूंकि इस स्थिति में कटान बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशाएं एक से अधिक हो जाती हैं। जो लगभग असंभव ही है।
चुंबक के बाहर चुंबकीय बल रेखाएं उत्तरी ध्रुव से दक्षिणी ध्रुव की ओर गमन करती हैं। तथा चुंबक के अंदर यह रेखाएं दक्षिणी ध्रुव से उत्तरी ध्रुव की और गमन करती हैं |
5.नमनकोण को परिभाषित कीजिए। पृथ्वी के चुम्बकीय ध्रुवों पर नमन कोण का मान लिखिए।
उत्तर: नतिकोण: स्वतंत्रतापूर्वक लटकायी हुई चुम्बकीय सुई की अक्ष क्षैतिज दिशा के साथ जो कोण बनाती है, उसे नति कोण या नमन कोण कहते हैं।
ध्रुवों पर नमन कोण का मान = 90°
6.दिकपात कोण को परिभाषित कीजिए।
उत्तर: दिकपात कोण-किसी स्थान पर चुम्बकीय याम्योत्तर तथा भौगोलिक याम्योन्तर के बीच के न्यूनकोण को दिकपात कोण कहते हैं।
7.प्रतिचुम्बकीय पदार्थ किसे कहते हैं?
उत्तर: वे पदार्थ जो असमान चुम्बकीय क्षेत्र में प्रबल चुम्बकीय क्षेत्र से दुर्बल चुम्बकीय क्षेत्र की ओर प्रतिकर्षित होते हैं, प्रतिचुम्बकीय पदार्थ कहलाते हैं।
8.कक्षीय इलेक्ट्रॉन का चुम्बकीय आघूर्ण ज्ञात करने के लिए व्यंजक प्राप्त कीजिए।
हल : - यदि कक्षीय इलेक्ट्रॉन की वृत्तीय कक्षा को एक धारावाही लूप माने तो चम्बकीय आघूर्ण
= NIA से
M = IA (∵ N = 1)
यदि इलेक्ट्रॉन कक्षीय वेग v हो तो प्रवाहित धारा
I = qt = et
जहाँ परिक्रमण काल t = 2rv
जहाँ r परिक्रमण त्रिज्या है तब
I = e2r
A = r2
M = e2r r2
M = 12 evr
9.स्थायी चुम्बक बनाने के लिए पदार्थ की दो विशेषताएँ लिखिए। ऐसे दो पदार्थों के उदाहरण दीजिए।
उत्तर: स्थायी चुम्बक बनाने के लिए ऐसे पदार्थ का प्रयोग किया जाता है जिनकी धारणशीलता व निग्राहिता अधिक हो। धारणशीलता अधिक होने से चुम्बक प्रबल चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जबकि उच्च निग्राजिता होने से बाहय चुम्बकीय क्षेत्रों में प्रभावित नहीं होता।
उदाहरण: स्टील, एलनिको (Al - Ni - Co) मिश्रधातु
10. किसी पदार्थ की चुम्बकीय प्रवृत्ति के परिभाषित कीजिए। दो ऐसे तत्वों के नाम लिखिए जिनमें से एक धनात्मक प्रवृत्ति और ऋणात्मक प्रवृत्ति रखता हो। ऋणात्मक प्रवृत्ति क्या दर्शाती है?
उत्तर: चुम्बकीय प्रवृत्ति : यह किसी पदार्थ का वह गुण प्रदार्शित करती है कि कोई पदार्थ चुम्बकीय क्षेत्र में रखे जाने पर कितनी सरलतापूर्वक चुम्बकित हो जाता है। इसे जाई () से प्रदर्शित करते हैं।
गणितीय रूप, चुम्बकीय प्रवृत्ति, चुम्बकन तीव्रता (I) तथा चुम्बकीय क्षेत्र की तीव्रता (H) के अनुपात के बराबर होती है।
= IH
ऐल्युमिनियम की प्रवृत्ति धनात्मक तथा ताँबे की प्रवृत्ति ऋणात्मक होती है। ऋणात्मक प्रवृत्ति यह दर्शाती है कि पदार्थ चुम्बकीय क्षेत्र के विपरीत दिशा में चुम्बकित होता है।
11. 0.1 m प्रभावी लम्बाई के छड़ चुम्बक के ध्रुवों की ध्रुव प्रबलता 40 A - m है। इसके चुम्बकीय आघूर्ण की गणना कीजिए।
हल : - दिया है: l = 0.01 m
m = 40 A - m
∴ चुम्बकीय आघूर्ण M = ml
= 40 x 0.1
= 4 A- m2
12.चुंबकीय अक्ष किसे कहते है ?
उत्तर-पृथ्वी के चुंबकीय उत्तरी ध्रुव एवं चुंबकीय दक्षिणी ध्रुवों को मिलाने वाली रेखा को पृथ्वी की चुंबकीय अक्ष कहते हैं।
पृथ्वी की चुंबकीय अक्ष अपनी भौगोलिक अक्ष से 11.3° का कोण पर झूकी हुई है।
13. 5 cm प्रभावी लम्बाई के चुम्बक के ध्रुवों की धुव प्रबलता 40 Am है। तो चुम्बक के चुम्बकीय आघूर्ण का मान ज्ञात करो।
हल : -
चुम्बकीय आधूर्ण M = m x l
M = 40 A - m,
l = 5 cm = 0.05
M = 0.05 x 40
M = 2A - m2
14.चुम्बकीय याम्योत्तर की परिभाषा लिखिए।
उत्तर-
किसी स्थान पर अपने गुरुत्व केन्द्र से स्वतन्त्रतापूर्वक लटकायी गयी चुम्बक के चुम्बकीय अक्ष से गुजरने वाले ऊर्ध्वाधर तल को चुम्बकीय याम्योत्तर कहते हैं।
15.किन दो स्थानों पर पृथ्वी के चुम्बकीय क्षेत्र का क्षैतिज घटक शून्य होता है ?
उत्तर- पृथ्वी के चुम्बकीय उत्तरी तथा दक्षिणी ध्रुव पर। चूँकि इन स्थानों पर नति कोण θ = 90°
अतः H = Be cos θ
= Be cos 90°
= Be x 0
=0
16.प्रति तथा अनुचुम्बकीय पदार्थों में मुख्य अन्तर लिखिए।
उत्तर- ऐसे पदार्थ जो तीव्र प्रबलता के चुम्बकीय क्षेत्र में रखने पर क्षेत्र की विपरीत दिशा में आंशिक रूप से चुम्बकित होते हैं, प्रति चुम्बकीय पदार्थ कहलाते हैं। जैसे—सोना, चाँदी, हीरा, नमक, जल, वायु आदि।
ऐसे पदार्थ जो प्रबल तीव्रता के चुम्बकीय क्षेत्र में रखे जाने पर क्षेत्र की दिशा में आंशिक रूप से चुम्बकित होते हैं, अनुचुम्बकीय पदार्थ कहलाते हैं। जैसे-ऐलुमिनियम, प्लैटिनम, सोडियम, कॉपर क्लोराइड, ऑक्सीजन आदि
17.किसी स्थान पर पृथ्वी के चुम्बकीय क्षेत्र के क्षैतिज तथा ऊर्ध्वाधर घटक प्रत्येक 0.5 गौस के बराबर हैं। पृथ्वी के चुम्बकीय क्षेत्र की सम्पूर्ण तीव्रता का मान ज्ञात कीजिए।
हल : - tan = VH = 1
∴ = 45° V = H =0.5 गौस
अतः चुम्बकीय क्षेत्र की सम्पूर्ण तीव्रता B = Hcos
= 0.510-4cos 45°
= 7.0710-5 Wb/m2
18.एक स्थान पर पृथ्वी के चुम्बकीय क्षेत्र का ऊर्ध्वाधर घटक 0.2√3 x 10-4 टेस्ला है। यदि उस स्थान पर नति कोण 30° हो तो चुम्बकीय क्षेत्र के क्षैतिज घटक के मान की गणना कीजिए।
हल : - tan = VH
H =Vcot
H = 0.2√3 x 10-4cot 30°
= 0.2√3 x 10-43
= 6.0 x 10-5 टेस्ला
19. चुंबक के क्या उपयोग है ?
उत्तर- चुंबक के निम्न उपयोग है-
1. चुंबक का उपयोग बुलेटिन बोर्ड, चुम्कीय खिलोने, स्टिकर्स, विद्युत घंटी, टेलीफोन, विद्युत जनित्र, टेलीविजन, लाउडस्पीकर इत्यादि में होता है।
2. समान्यत: लोहे के कण आँख में चले जाने पर चिकित्सक द्वारा उसे निकालते हेतु।
3. कई धातुओ के अयस्कों में से लौह अयस्क को अलग करने में।
4. . चुंबकीय कम्पास बनाना जिससे हवाई जहाज एवं जलपोत इत्यादि में दिशा जानने हेतु।
5. लोहे की भारी वस्तुएं उठाने के लिए।
6. विभिन्न रोगो की चिकित्सा के लिए।
20. यदि पृथ्वी का चुम्बकीय क्षैतिज घटक H तथा नमन कोण θ है, तो सम्पूर्ण क्षेत्र की तीव्रता कितनी होगी?
उत्तर- दिया है,
पृथ्वी का चुम्बकीय घटक H तथा नमन कोण θ है,
H = Be cos θ
सम्पूर्ण चुम्बकीय क्षेत्र की तीव्रता
Be = H/cos θ
21.निम्नलिखित पदार्थों में से प्रतिचुम्बकीय तथा अनुचुम्बकीय पदार्थों को चुनिए-
ताँबा, सोडियम, प्लैटिनम तथा चाँदी।
उत्तर- प्रतिचुम्बकीय – ताँबा, चाँदी
अनुचुम्बकीय – सोडियम, प्लैटिनम
22.किसी बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र में रखने पर प्रतिचुम्बकीय पदार्थों का व्यवहार अनुचुम्बकीय पदार्थों से किस प्रकार भिन्न होता है?
उत्तर- प्रतिचुम्बकीय पदार्थों की छड़ों को शक्तिशाली चुम्बक के ध्रुवों के बीच स्वतन्त्रतापूर्वक लटकाने पर इनकी अक्ष (लम्बाई) चुम्बकीय क्षेत्र के लम्बवत् दिशा में हो जाती है। जबकि अनुचुम्बकीय पदार्थों की छड़ों को शक्तिशाली चुम्बक के ध्रुवों के बीच स्वतन्त्रतापूर्वक लटकाने पर इनकी अक्ष (लम्बाई) चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा में हो जाती है।
23.विद्युत चुम्बक किसी स्थायी चुम्बक से किस प्रकार भिन्न होता है?
उत्तर- वैद्युत चुम्बक बनाने के लिए नर्म लोहे की एक सीधी छड़ अथवा घोड़े की नाल के आकार की छड़ पर किसी चालक पदार्थ के वैद्युतरोधी तार लपेटकर तार में धारा प्रवाहित की जाती है। धारा प्रवाहित करने पर परिनालिका के भीतर चुम्बकीय क्षेत्र स्थापित हो जाता है तथा छड़ के अन्दर उपस्थित डोमेनों के घूर्णन द्वारा वह पूर्णत: चुम्बकित हो जाती है। वैद्युत चुम्बकों का उपयोग वैद्युत घण्टी, ट्रांसफॉर्मर, वैद्युतमोटर, डायनमो आदि में किया जाता है जबकि स्थायी चुम्बक बनाने के लिए स्टील का प्रयोग किया जाता है, क्योंकि स्टील की धारणशीलता नर्म लोहे से कम होती है परन्तु इसकी निग्राहिता नर्म लोहे की अपेक्षा बहुत अधिक होती है। स्टील का एक बार चुम्बकन हो जाने पर सरलता से विचुम्बकन नहीं होता है।
24. 100 फेरों वाली तथा 15 सेमी x 10 सेमी क्षेत्रफल की एक कुण्डली B = 1.0 वेबर/मी 2 के चुम्बकीय क्षेत्र में रखी गई है। कुण्डली में धारा 0.2 ऐम्पियर है तथा कुण्डली का तलं चुम्बकीय क्षेत्र के समान्तर है। कुण्डली पर लगते हुए बल आघूर्ण की गणना कीजिए।
हल-
= NiAB sinθ
= 100 x 0.2 (15 x 10 x 10-4) x 1.0 sin 90°
= 0.3 न्यूटन-मीटर।
25.भू चुंबकत्व के विभिन्न अवयव क्या है?
उत्तर : - भू चुंबकत्व के विभिन्न अवयव इस प्रकार से है |
(i) दिक् पात कोण
(ii) नति कोण
(iii) पृथ्वी के चुम्बकीय क्षेत्र का क्षैतिज घटक।
