11. विद्युत् र चुम्बकत्त्व
(Electricity and Magnetism)
1. तलका प्रश्नको सही विकल्प छनोट गर्नुहोस् :
(क) तलका मध्ये कुन a.c. को स्रोत हो ?
(अ) ड्राइसेल
(आ) सोलार प्यानल
(इ) डाइनामो
(ई) भोल्टाइक सेल
(ख) विद्युत् धाराको चुम्बकीय असर कुन वैज्ञानिकले पत्ता लगाएका हुन् ?
(अ) माइकल फाराडे
(आ) हान्स क्रिस्चियन ओरस्टेड
(इ) जोन एम्ब्रोस फ्लेमिङ
(ई) जेम्स क्लर्क म्याक्सवेल
(ग) सुचालक सिधा तारबाट विद्युत् करेन्ट माथितिर गइरहेको अवस्थामा चुम्बकीय क्षेत्रको दिशा कुन हो ?
(अ) घडीको सुई घुम्ने दिशाको उल्टो दिशामा हुन्छ ।
(आ) घडीको सुई घुम्ने दिशामा हुन्छ ।
(इ) विद्युत् करेन्टको लम्ब दिशामा हुन्छ ।
(ई)) विद्युत् करेन्टको विपरीत दिशामा हुन्छ ।
(घ) चित्रमा देखाइएका विद्युत् स्रोतका लागि तलका मध्ये कुन भनाइ सही छ ।
(अ) A बाट उत्पादित हुने विद्युत् करेन्टको मान स्थिर हुन्छ ।
(आ) B बाट उत्पादन हुने विद्युत् करेन्टको आवृत्ति हुन्छ।
(इ) A बाट उत्पादन हुने विद्युत् करेन्टबाट बत्ती बाल्दा उज्यालो घटबढ हुन्छ ।
(ई) बाट उत्पादन हुने विद्युत् करेन्टको दिशा निरन्तर परिवर्त हुन्छ ।
(ङ) ट्रान्सफर्मर कुन सिद्धान्तमा आधारित हुन्छ ?
(अ) इलेक्ट्रोम्याग्नेटि इन्डक्सन
(आ) म्युच्यअल इन्डक्सन
(इ) मोटर असर
(ई) विद्युत् चम्बकीय असर
(च) ट्रान्सफर्मर सूत्र कुन हो ?
(अ)
(आ)
(इ)
(ई)
२) फरक लेख्नुहोस् ।
क)A.C र D.C
A.C :
- यदि करेन्टको मान र दिशा निश्चित समयको अन्तरालमा परिवर्तन भहिरहन्छ भने तस्तो करेन्टलाई A. C करेन्ट भनिन्छ ।
- A. C करेन्टका स्रोत डाईनामो जेनेरेटर आदि हुन् ।
- यसको आवृर्ती हुन्छ जस्तै ५० hz
- यो करेन्ट लामो दुरीसम्म प्रसारण गर्न सकिन्छ ।
D.C :
- यदि करेन्ट निश्चित दिशामा मात्र बहन्छ भने तेस्तो करेन्टलाई D.C करेन्ट भनिन्छ ।
- D.C करेन्टको स्रोत सोलार प्यानल ड्राई सेल आदि हुन् ।
- यसको आवृर्ती हुदैन ।
- यो करेन्ट लामो दुरीसम्म प्रसारण गर्न सकिदैन ।
(ख) डाइनामो र जेनेरेटर
डाइनामो :
- कुनै पनि गुड्ने सवारी साधन जस्तै साईकलको सहयोग बाट यान्त्रीक शक्तीलाई विद्युतीय शक्तीमा परिवर्तन गर्ने उपकरणलाई डाईनामो भनिन्छ ।
- डाईनामोबाट थोरै परिमाणमा विद्युत निकाल्न सकिन्छ।
जेनेरेटर :
- कुनै पनि वस्तु जस्तै वाफ पानी आदीको सहयोग बाट यान्त्रीक शक्तीलाई विद्युतीय शक्तीमा परिवर्तन गर्ने उपकरणलाई जेनेरेटर भनिन्छ ।
- जेनेरेटर बाट धेरै परिमाणमा विद्युत निकाल्न सकिन्छ।
(ग) मोटर र जेनेरेटर
मोटर :
- यसले विद्युतीय शक्तीलाई यान्त्रीक शक्तीमा परिवर्तन गर्छ ।
- यसले मोटर असरको सिद्धान्तमा काम गर्छ ।
जेनेरेटर :
- यसले यान्त्रीक शक्तीलाई विद्युतीय शक्तीलाई परिवर्तन गर्छ ।
- यसले फराडेको विद्युत चुम्बकीय उपपादनसम्बन्धी नियमहरुको आधारमा काम गर्छ ।
(घ) स्टेप अप ट्रान्सफर्मर र स्टेप डाऊन ट्रान्सफर्मर
स्टेप अप ट्रान्सफर्मर :
- अल्टर्नेटिक करेन्टको भोल्टेज बढाउने ट्रान्सफर्मर स्टेट अप ट्रान्सफर्मर हो ।
- संख्या प्राईमरी क्वाईलका फन्काको संख्या भन्दा बढी सेकेन्डरी क्वाईलका फन्काको हुन्छ ।
स्टेप डाऊन ट्रान्सफर्मर :
- अल्टर्नेटिक करेन्टको भोल्टेज घटाउने ट्रान्सफर्मर स्टेप डाऊन ट्रान्सफर्मर हो ।
- सेकेन्डरी क्वाईलका फन्काको संख्या प्राईमरी क्वाईलका फन्काको संख्या भन्दा कम हुन्छ ।
३. कारण लेख्नुहोस् :
क) सोलार प्यानलबाट निकालिएको विद्युत परिपथमा सिलिङ पङ्खा घुमदैन ।
- किनभने सिलिङ पङ्खामा A. C मोटर जडान गरिएको हुन्छ तर सोलार प्यानलबाट निकालिएको विद्युत D.C हो जसका कारण A.C मोटरले काम गर्दैन फलस्वरू सिलिङ पङ्खा घुमदैन ।
ख) विद्युत current पर्वाह भइरहेको परिपथ नजिकै चुम्बकीय कम्पास राख्दा यसको निडिल चल्छ ।
- किनभने कुनैपनि तारमा विद्युत् करेन्ट प्रवाह हुँदा उक्त तारको वरिपरि चुम्बकीय क्षेत्रको सिर्जना हुन्छ जसका कारण यसको वरिपरि चुम्बकीय कम्पास राख्दा यसको निडिल चल्छ ।
ग) विद्युत घन्टीमा विद्युत चुम्बकीय प्रयोग गरिन्छ ।
विद्युत घन्टीमा स्थायी चुम्बक प्रयोग गरेमा उक्त चुम्बकले विद्युत घन्टीको armature लाई आकर्षण गरिराख्छ र घन्टी बजाउन सम्भव हुँदैन तर विद्युत चुम्बक प्रयोग गरेको खण्डमा विद्युत परिपथ खुला हुने र बन्द हुने निरन्तर प्रक्रिया चलिरहन्छ जसकाकारण घन्टी निरन्तर बजाउन सकिन्छ ।
घ) ट्रान्सफर्मरको प्राइमरी फन्को र सेकेन्डरी फन्काको संख्या समान हुँदैन ।
- ट्रान्सफर्मरको प्राइमरी फन्का र सेकेन्ड्री फन्काको संख्याको आधारमा मात्र आउटपुट voltage कम वा बढी गर्न सकिन्छ । प्राइमरी र सेकेन्डरी फन्का को संख्या बराबर भएको ट्रान्सफर्मरले voltage परिवर्तन गर्न सक्दैन त्यसकारण ट्रान्सफर्मरमा कैल्यै पनि प्राइमरी र सेकेन्डरी फन्काको संख्या बराबर हुँदैन ।
ङ) ट्रान्सफर्मरको कोर लेमिनेशन गरिएको हुन्छ ।
- ट्रान्सफर्मरको क्वाइल हरुमा जब करेन्ट प्रवाह हुन्छ यसले कोरमा अनावश्यक करेन्ट (eddy करेन्ट) बहन थाल्छ जसले गर्दा ट्रान्सफर्मर लाई लामो समयसम्म प्रयोगमा ल्याउँदा ज्यादै नै तात्ने हुन्छ यसकारण इनपुट विद्युतको नोक्सान घटाउनुको साथै ट्रान्सफर्मरलाई तात्नबाट जोगाउन वा कम गर्न यसको कोरलाई लेमिनेशन गरिन्छ ।
च) मोबाईल चार्जरमा ट्रान्सफर्मरको प्रयोग गरिएको हुन्छ।
- किनभने मोबाइल चार्ज गर्न को लागि निकै सानो भोल्टेज करिब 5V को आवश्यक पर्छ तर हाम्रो power supply मा भने त्यो 240V प्रवाह हुन्छ त्यसैले 240V लाई करिब 5V झार्नको लागि मोबाइल को चार्जर मा step down transformer जडान गरिएको हुन्छ ।
४ तलका प्रश्नहरूको उत्तर लेख्नुहोस् ।
क) हाम्रो देशमा प्रयोग हुने ac को आवृर्ती 50 hz हुन्छ भन्नुको अर्थ लेख्नुहोस् ।
- यसको अर्थ उक्त a.c उत्पादन गर्ने मोटरको rotor एक सेकेन्डमा 50 पूरा चक्कर लगाउँछ भन्ने बुझिन्छ अर्को अर्थमा भन्नुपर्दा हाम्रो देशमा प्रयोग हुने a.c को दिशा प्रत्येक सकेन्डमा १०० पटक परिवर्तन हुन्छ भन्नु हो।
ख) डाईरेक्ट र अल्टरनेटिङ करेन्टको ग्राफ कोर्नुहोस् ।
- (चित्र बनाउने)
ग) धारा विद्युत् बहिरहेको सिधा तारको वरिपरिको र सोलेन्वाईडको वरिपरिको चुम्बकीय क्षेत्रको रेखाचित्र कोर्नुहोस् ।
- (चित्र बनाउने)
घ) निम्नलिखीत नियमको व्याख्या गर्नुहोस् ।
अ) सिधा तारबाट विद्युत करेन्ट प्रभाव हुँदा बन्ने चुम्बकीय क्षेत्र को दिशा देखाउन म्याक्सवेलको दाँया हातको बुढी औंलाको नियम ।
- यदि विद्युत् करेन्ट प्रभाव भइरहेको तारलाई चित्र ११.१२ मा देखाइएजस्तै बुढी औंलाले करेन्ट प्रवाहको दिशा देखाउने गरी दायाँ हातले मुट्ठी बाँधेर समातेको परिकल्पना गर्दा उक्त हातका औंलाले चुम्बकीय बल रेखाको क्षेत्रको दिशा संकेत गर्छन् ।
आ) सोलेन्वाईडको को वरिपरिको चुम्बकीय बल रेखाको दिशा पत्ता लगाउने म्याक्सवेलको दायाँ हातको बुढी औंलाको नियम ।
- यदी दाहिने हातका औंलाले सोलेन्वाईड मा विद्युत् करेन्ट प्रवाह हुने दिशातिर मुट्ठी बाँधेमा बुढी औंलाले सोलेन्वाईड वरिपरि बन्ने चुम्बकीय क्षेत्र को उत्तरी ध्रुव देखाउँछ ।
ङ) धारा विद्युतको चुम्बकीय असर भनेको के हो ?
- कुनैपनि तारमा विद्युत् करेन्ट प्रवाह हुँदा उक्त तारको वरिपरि चुम्बकीय क्षेत्र बन्नुको लाई नै धारा विद्युतको चुम्बकीय असर भनिन्छ ।
च) चुम्बकीय प्रवाहको परिभाषा लेख्नुहोस ।
- चुम्बकीय क्षेत्र भित्रको सतहको क्षेत्रफल भएर जानेछ चुम्बकीय बल रेखाको कुल संख्यालाई चुम्बकीय प्रभाव भनिन्छ अर्थात यो कुनै चुम्बकीय क्षेत्र भित्र पर्ने सतहको क्षेत्रफल भएर जाने चुम्बकीय क्षेत्रको मापन हो । यसको एकाइको weber हो ।
छ) फलामको धुलो कार्डवोर्ड सुचालक सिधा तारको प्रयोगबाट धारा विद्युत बहि रहेको सिधा तारको वरिपरिको चुम्बकीय क्षेत्र कसरी प्रदर्शन गर्न सकिन्छ व्याख्या गर्नुहोस् ।
- एउटा सिधा तारले carboard लाई छोडेर विद्युत परिपथ मा जडान गर्ने र carboard माथि फलामको एकदमै मसिनो धुलो छर्किने त्यसपछि परिपथको स्वीज अन गर्ने र कारबोर्डलाई हातका औंलाले बिस्तारै टकटकाउने यसरी टकटकाएपछि फलामको धुलो वृत्ताकार आकारमा बसेको हुन्छ यसरी फलामको धुलो वृत्ताकार आकारमा बस्नुको कारण कारबोर्डवरिपरि चुम्बकीय क्षेत्र बन्नु हो ।
(ज) धारा विद्युत वाहिरको सिधा तारको वरिपरिको चुम्बकीय क्षेत्रको चित्र कोर्नुहोस् ।
- चुम्बकीय क्षेत्र भित्रको सतहको क्षेत्रफल भएर जानेछ चुम्बकीय बल रेखाको कुल संख्यालाई चुम्बकीय प्रभाव भनिन्छ अर्थात यो कुनै चुम्बकीय क्षेत्र भित्र पर्ने सतहको क्षेत्रफल भएर जाने चुम्बकीय क्षेत्रको मापन हो । यसको एकाइको weber हो ।
झ) सोलेन्वाईड भनेको के हो सोलेन्वाईड को वरिपरिको चुम्बकीय क्षेत्रको चित्र कोर्नुहोस् ।
- ईन्सुलेटेड तारलाई स्प्रिङ आकारमा बेरेर बनाइएको लाम्चो क्वाईललाईसोलेन्वाईड भनिन्छ । (चित्र बनाउने)
ञ) प्रश्न छैन ।
ट) प्रश्न छैन ।
(ठ) सोलेन्बाइडका दुईओटा उपयोगिता लेख्नुहोस् ।
ड) दिइएको चित्रमा कुन असर प्रदर्शन गरिएको छ ?
- दिएको चित्रमा मोटर असर प्रस्तुत गरिएको छ ।
ढ) चित्रमा सेल, क्वाइल पेपर क्लिप, ड्राइसेल, र स्थाइ चुम्बकबाट तयार पारिएको एउटा सामान्य विद्युत् मोटर देखाइएको छ । उक्त मोटरको कार्य प्रक्रिया मोटर असरका आधारमा वर्णन गर्नुहोस् ।
- क्वाईलमा विद्युत् प्रवाह हुँदा विद्युत् धाराको चुम्बकीय असरका कारण चुम्बकत्व उत्पन्न हुन जान्छ । क्वाईलको चुम्बकत्व र स्थाई चुम्बकको कारण उत्पन्न भएको चुम्बकीय क्षेत्र बीच अन्तरक्रियाको कारण क्वाईल घुम्छ।
ण) विद्युतचुम्बकीय उपपादन भनेको के हो ?
- बन्द विद्युत परिपथसँग सम्बन्धित चुम्बकीय प्रवाह परिवर्तन हुँदा उक्त परिपथमा electromotive force अर्थात voltage उपपादन हुने । क्रिया विद्युतचुम्बकीय उपपादन हो ।
(त) दिइएको चित्रको अध्यन गर्नुहोस् र तल दिइएका अवस्थामा के हुन्छ, लेख्नुहोस् ।
(अ) छड चुम्बकलाई विस्तारै सोलेन्वाइड भित्र प्रवेश गराउँदा
- Galvanometer को सुइ चल्न थाल्छ ।
(आ) छड चुम्बकलाई तीव्र गतिमा स्वलेन्वाइडभित्र प्रवेश गराउँदा
- Galvanometer को सुई तिव्र गतिना चल्छ ।
(इ) छड चुम्बकलाई सोलेन्वाइडभित्र स्थिर राख्दा
- Galvanometer को सुई चल्न बन्द हुन्छ ।
(ई) छड चुम्बकलाई सोलेन्वाइड बाहिर तीव्ररूपले तान्दा
- फेरी सुई विपरित दिशामा तिव्र गतिमा चल्छ ।
थ) विद्युतचुम्बकीय उपपादन सम्बन्धी फाराडेको नियम लेख्नुहोस् ।
- सुचालक र चुम्बक बीच सापेक्षिक चाल हुँदा सुचालकमा e.m.f उपपादित हुन्छ उक्त emf परिमाण सुचालक सँग सम्बन्धित चुम्बकीय प्रवाहको परिवर्तनको दरसँग समानुपातिक हुन्छ ।
(द) एउटा साइकलमा जडान गरेको डाइनामो जडान गरिएको बल्ब एकनासको चम्किलोपनाले नबली कुनै बेला चम्किलो त कुनै बेला मधुरो बल्ने र साइकल स्थिर अवस्थामा आउँदा बल्ब निभेको पाइयो । डाइनामोका कार्य प्रक्रियाका आधारमा यस किसिमको अवलोकनको कारण उल्लेख गर्नुहोस् ।
- डाइनामोको क्वाईलमा उपपादित भोल्टेजले गर्दा प्रभाव हुने विद्युत् करेन्टको मात्रा चुम्बकीय प्रवाह परिवर्तनको दरमा भर पर्छ । चुम्बकीय पर्वाह परिवर्तनको दरचाँहि साइकलको पाङ्ग्राको गतिसँग समानुपातिक हुन्छ तेसैले पाग्रा तिव्र घुम्दा बल्वमा उज्यालोपन बढी हुन्छ र साइकल स्थिर अवस्थामा आउँदा चुम्बकीय प्रभाव परिवर्तन दर शुन्य हुन्छ जसका कारण कुनै पनि voltage उपपादित हुँदैन त्यसैले यो अवस्थामा बल्व निभ्छ ।
ध) के गर्दा डाइनामो बाट उत्पादन हुने विद्युतको मात्रा बढाउन सकिन्छ कुनै दुईवटा उपाय लेख्नुहोस् ।
- क्वाइलमा भएका फन्का को संख्या बढाएर
- चुम्बकीय क्षेत्रको शक्ति बढाएर
- चुम्बक र क्वाइल बीचको दुरी घटाएर
प) ट्रान्सफर्मर भनेको के हो ?
- अल्टरनेटिङ भोल्टेज बढाउन तथा घटाउन पर्योग गरिने उपकरणलाई ट्रान्सफर्मर भनिन्छ ।
(फ) चित्रमा देखाइएका ट्रान्सफर्मर X र Y को किसिम लेख्नुहोस् ।
J= स्टेप अप ट्रान्सफर्मर
K= स्टेप डाउन ट्रान्सफर्मर
ब) स्टेप अप ट्रान्सफर्मर र स्टेप डाउन ट्रान्सफर्मर का चित्र कोरि प्रतेकका 2/2 वटा उपयोगिता लेख्नुहोस् ।
स्टेप अप ट्रान्सफर्मर
1. ट्रान्समिसन लाईन
2. एक्सरे मेसिन
स्टेप डाउन ट्रान्सफर्मर
1. मोवाईल चार्जर
2. Rectifiers
5. गणितीय समस्या
(क) 220 V को पावर सप्लाइबाट ल्यापटप चार्ज गर्न आवश्यक पर्ने चार्जरमा ट्रान्सफर्मरको प्राइमरी फन्काको सङ्ख्या 550 भए सेकेन्डरी फन्काको हिसाव गर्नुहोस् ।
- समाधान
प्रश्नमा दिइएअनुसार,
प्राइमरी भोल्टेज (Vp) = 220V
सेकेन्डरी भोल्टेज (Vs) = 20V (ल्यापटपको भोल्टेज)
प्राइमरी फन्का (Np) = 500
सेकेन्डरी फन्का (Ns) हिसाब गर्नुपर्ने
ट्रान्सफर्मर सूत्रअनुसार,
प्राइमरी फन्का (Np) = प्राइमरी भोल्टेज (Vp)
सेकेन्डरी फन्का (Ns) = सेकेन्डरी भोल्टेज (VS)
Or, 550 = 220
Ns = 20
or 550*20 = Ns*220
or Ns = 11000/220
or Ns = 50
तसर्थ सेकेन्डरी फन्काको सख्या ५० रहेछ ।
ख) एउटा माइक्रोवेभ ओभनमा प्रयोग गरिएको ट्रान्सफर्मरको सेकेन्डरी क्वाइलको फन्को प्राइमरी क्वाइलको फन्काको 10 गुणा रहेको छ । उक्त माइक्रोवेभ ओभनलाई 230 V पोटेन्सियल फरक भएको परिपथमा जडान गर्दा सेकेन्डरी भोल्टेज कति हुन्छ ?
प्रश्नमा दिइएअनुसार,
प्राइमरी भोल्टेज (Vp) = 230V
सेकेन्डरी भोल्टेज (Vs) = ?
प्राइमरी फन्का (Np) = x (मानौँ)
सेकेन्डरी फन्का (Ns) = 10x
ट्रान्सफर्मर सूत्रअनुसार,
प्राइमरी फन्का (Np) = प्राइमरी भोल्टेज (Vp)
सेकेन्डरी फन्का (Ns) = सेकेन्डरी भोल्टेज (VS)
Or, x = 230
10x = Vs
Or, 1 = 230
10 = Vs
Or, Vs = 2300V
तसर्थ सेकेन्डरी भोल्टेज 2300V रहेछ ।
ग) एउटा ट्रान्सफर्मरका प्राइमरी फन्को र सेकेन्डरी फन्काको अनुपात 22:1 छ भने उक्त ट्रान्सफर्मर प्रयोग गरिएको एडेप्टरलाई 220 V पोटेन्सियल फरक भएको परिपथमा जडान गर्दा प्राप्त हुने आउटपुट भोल्टेज हिसाब गर्नुहोस् ।
प्रश्नमा दिइएअनुसार,
प्राइमरी भोल्टेज (Vp) = 220V
सेकेन्डरी भोल्टेज (Vs) = ?
प्राइमरी फन्का (Np) = 22x (मानौँ)
सेकेन्डरी फन्का (Ns) = x
ट्रान्सफर्मर सूत्रअनुसार,
प्राइमरी फन्का (Np) = प्राइमरी भोल्टेज (Vp)
सेकेन्डरी फन्का (Ns) = सेकेन्डरी भोल्टेज (vs)
Or, 22x = 220
x = Vs
Or, 22 = 220
1 = Vs
Or, Vs = 220
22
तसर्थ सेकेन्डरी भोल्टेज 10V रहेछ ।
