Gujarat Board Solutions Class 10 Science Chapter 13 વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો

Gujarat Board Solutions Class 10 Science Chapter 13 વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો

વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો Class 10 GSEB Solutions Science Chapter 13

→ ચુંબક (Magnet) ચુંબક એ ચુંબકીય દ્રવ્યનો એક ટુકડો છે જે કાં તો કુદરતી રીતે મળે અથવા લોખંડ કે સ્ટીલને કૃત્રિમ રીતે ચુંબકીય બનાવવાથી મળે. તે લોખંડ, કોબાલ્ટ એને નિકલ જેવાં ચુંબકીય દ્રવ્યોના ટુકડાઓને આકર્ષે છે.

→ ચુંબકીય ક્ષેત્ર (Magnetic field) ચુંબકની આસપાસનો વિસ્તાર કે જેમાં ચુંબકના બળની (આકર્ષણ અને અપાકર્ષણ બળની) અસર (ચુંબક કે ચુંબકીય પદાર્થો વાપરીને) શોધી શકાય છે, તેને ચુંબકીય ક્ષેત્ર કહે છે. [આ ક્ષેત્રના દરેક બિંદુ આગળ અમુક પ્રબળતા હોય છે. દરેક બિંદુએ ક્ષેત્રની ચોક્કસ દિશા પણ હોય છે.

→ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ (Magnetic field lines) ગજિયા ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પ્રવર્તતા બળના કારણે લોખંડની ભૂકી જે રેખાઓની દિશામાં ગોઠવાય છે. તે રેખાઓને ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કહે છે. નોંધઃ ગજિયા ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકેલ હોકાયંત્રની સોય(ચુંબકીય સોય)નો ઉત્તર ધ્રુવ જે માર્ગને અનુસરે છે, તે માર્ગને ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખા કહે છે. તે એક બિંદુથી બીજા બિંદુએ ચુંબકીય બળ કેવી રીતે બદલાય છે તે દર્શાવે છે.

→ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની લાક્ષણિકતાઓ (Properties of magnetic field lines) :

• ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ઉત્તર ધ્રુવમાંથી નીકળે છે અને ચુંબકની બહારની બાજુએ દક્ષિણ ધ્રુવમાં દાખલ થાય છે, જ્યારે ચુંબકની અંદર ક્ષેત્રરેખાઓની દિશા તેના દક્ષિણ ધ્રુવથી ઉત્તર ધ્રુવ તરફ હોય છે. આમ, ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ બંધગાળા (વક્રો) રચે છે.
• ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ધ્રુવો પાસે એકબીજાની વધુ નજીક (ગીચ) હોય છે, જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રબળ હોય છે. ચુંબકના મધ્યભાગમાં અને ચુંબકથી દૂર તેઓ એકબીજાથી દૂર (છૂટી છૂટી) હોય છે, જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર નિર્બળ હોય છે.
• ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કદાપિ એકબીજીને છેદતી નથી, કારણ કે જો છેદે તો છેદનબિંદુ પાસે હોકાયંત્રની સોય ચુંબકીય ક્ષેત્રની બે દિશાઓ દર્શાવશે, જે શક્ય નથી.
• જો ક્ષેત્રરેખાઓ સમાંતર અને એકબીજાથી સમાન અંતરે હોય તો તે સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રને દર્શાવે છે. અગત્યની નોંધઃ ચુંબકીય ક્ષેત્રની સાપેક્ષ પ્રબળતા ક્ષેત્રરેખાઓની ગીચતાની માત્રા વડે દર્શાવાય છે.

→ ઑસ્ટંડનાં અવલોકનો (Oersted’s observations) જ્યારે ચુંબકીય સોયને વિદ્યુતપ્રવાહધારિત તારની નજીક મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે તે કોરાવર્તન પામે છે. જ્યારે પ્રવાહની દિશા ઊલટાવવામાં આવે છે, ત્યારે કોરાવર્તન વિરુદ્ધ દિશામાં થાય છે. આ દર્શાવે છે કે જ્યારે વાહક તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે, ત્યારે તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે.

→ સુરેખ વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ઉદ્ભવતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર (Magnetic field due to a current through a straight conductor) સુરેખ વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ઉદ્ભવતી ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ વાહકની આસપાસ સમકેન્દ્રિય વર્તુળાકાર હોય છે. આ ચુંબકીય ક્ષેત્રની પ્રબળતા (તીવ્રતા) વાહકમાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહના સમપ્રમાણમાં અને આપેલ બિંદુનું વાહકથી અંતરના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.

→ જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ (Right-hand thumb rule) : કલ્પના કરો કે તમે તમારા જમણા હાથમાં વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ વાહકને એવી રીતે પકડો છો કે જેથી તમારો અંગૂઠો વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાનું સૂચન કરે છે, તો તમારા જમણા હાથની આંગળીઓ વાહકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્ષેત્રરેખાઓની દિશામાં વીંટળાય છે.

→ વર્તુળાકાર લૂપમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ઉદ્ભવતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર (Magnetic field due to a current through a circular loop) : વર્તુળાકાર લૂપમાંથી વહેતા પ્રવાહને લીધે ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્ષેત્રરેખાઓ સમકેન્દ્રીય વર્તુળો રચે છે. આપણે જેમ તારથી દૂર જઈએ તેમ આ વર્તુળો મોટાં ને મોટાં થતાં જાય છે અને વર્તુળાકાર લૂપના કેન્દ્રની નજીક આ મોટાં વર્તુળોની ચાપ લગભગ સુરેખ રેખાઓ જેવી દેખાય છે. વર્તુળના લૂપના કેન્દ્ર પાસે ઉદ્ભવતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર, લૂપમાંથી વહેતા પ્રવાહના સમપ્રમાણમાં અને વર્તુળાકાર લૂપની ત્રિજ્યાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.

→ સોલેનૉઇડ (Solenoid) : અલગ કરેલા તાંબાના તારના અત્યંત નજીક વીંટાળેલા ઘણા વર્તુળાકાર આંટા વડે બનતા નળાકાર જેવા આકારને સોલેનૉઇડ કહે છે. સોલેનૉઇડમાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ઉત્પન્ન થતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર એ ગજિયા ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્ર જેવું જ છે. સોલેનૉઇડની અંદર ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ એકબીજીને સમાંતર હોય છે. સોલેનૉઇડની અંદર સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોય છે.

→ ઇલેક્ટ્રોમૅગ્નેટ (વિદ્યુતચુંબક) (Electromagnet) : નરમ લોખંડના સળિયાના ગર્ભ પર વીંટાળેલા, અલગ કરેલા તાંબાના તારના લાંબા ગૂંચળા વડે બનતા ચુંબકને ઇલેક્ટ્રોમૅગ્નેટ કહે છે. જ્યારે ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવડાવવામાં આવે છે, ત્યારે જ તે ચુંબકત્વ ધારણ કરે છે.

→ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકેલા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહક પર લાગતું બળ (Force on a current-carrying conductor in magnetic field) : જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહકને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે તેના પર ચુંબકીય બળ લાગે છે. આ બળ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાને તથા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાને લંબરૂપે હોય છે. તદ્ઘપરાંત, તે વિદ્યુતપ્રવાહને, ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્રને, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં રહેલ વાહકની લંબાઈને તથા ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા વચ્ચેના ખૂણાના સમપ્રમાણમાં હોય છે. આ ખૂણો જ્યારે 90° હોય છે ત્યારે તે મહત્તમ હોય છે. આ બળની દિશા ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમ વડે જાણી શકાય છે.

→ ફ્લેમિંગનો ડાબા હાથનો નિયમ (Fleming’s left-hand rule) : તમારા ડાબા હાથનો અંગૂઠો, પ્રથમ આંગળી અને વચ્ચેની આંગળી આ ત્રણેયને એવી રીતે પ્રસારો કે જેથી તેઓ એકબીજાને પરસ્પર લંબ રહે. જો પ્રથમ આંગળી ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં હોય અને વચ્ચેની (બીજી) આંગળી વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં હોય, તો અંગૂઠાની દિશા વાહક પર લાગતા બળની દિશા અથવા વાહકના સ્થાનાંતરની દિશા દર્શાવે છે.

→ વિદ્યુત મોટર (Electric motor) તે વિદ્યુત-ઊર્જાનું યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે. આ કિસ્સામાં, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત ગૂંચળું બળ અનુભવે છે. પરિણામે ગૂંચળું પરિભ્રમણ કરવા લાગે છે.

→ વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ (Electromagnetic induction): જે પ્રક્રિયા દ્વારા કોઈ વાહકના બદલાતાં જતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે અન્ય વાહકમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થાય છે, તેને વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ કહે છે.
અથવા
બંધ પરિપથમાં બદલાતાં જતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુતપ્રવાહને પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે અને આ ઘટનાને વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ કહે છે.

→ પ્રેરિત વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત (અથવા વિદ્યુતચાલક બળ) (Induced potential difference (or electromotive force)) ચુંબક અને લૂપની સાપેક્ષ ગતિના કારણે અથવા લૂપની પાસે રહેલ વાહકમાં બદલાતાં વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે, લૂપ સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની સંખ્યાના ફેરફારના દરને લીધે લૂપની અંદર વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ઉદ્ભવે છે, તેને પ્રેરિત વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત (અથવા વિદ્યુતચાલક બળ) કહે છે. લૂપમાં પ્રેરિત થતું આ વિદ્યુતચાલક બળ, લૂપ સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની સંખ્યાના ફેરફારના દરના અને લૂપના આંટાઓની સંખ્યાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.

→ ફ્લેમિંગનો જમણા હાથનો નિયમ (Fleming’s right-hand rule) : જમણા હાથનો અંગૂઠો, તર્જની અને મધ્યમા આંગળી એવી રીતે પ્રસારો કે ત્રણેય એકબીજાને પરસ્પર લંબ રહે. જો તર્જની ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાનું સૂચન કરતી હોય તથા અંગૂઠો વાહકની ગતિની દિશાનું સૂચન કરતો હોય, તો મધ્યમાન આંગળી પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા દર્શાવે છે.

→ વિદ્યુત જનરેટર (Electric generatory : તે યાંત્રિક ઊર્જાનું. વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે. તેનું કાર્ય વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણની ઘટના પર આધારિત છે. જે જનરેટર વડે એકદિશ પ્રવાહ (DC) ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, તેને DC જનરેટર અને જેના દ્વારા ઊલટસૂલટ પ્રવાહ (AC) ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, તેને AC જનરેટર કહે છે.

→ એકદિશ પ્રવાહ (DC) અને ઊલટસૂલટ પ્રવાહ (AC) Direct Current (DC) and Alternating Current (AC)): જો વિદ્યુતપ્રવાહ માત્ર એક જ દિશામાં વહેતો હોય તો તેને એકદિશ પ્રવાહ (DC) કહે છે. બૅટરી અને DC જનરેટર વડે એકદિશ પ્રવાહ મેળવાય છે.

→ જો વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા આવર્ત રીતે સમય સાથે બદલાતી હોય તો તેને ઊલટસૂલટ પ્રવાહ (AC) કહે છે. AC જનરેટર વડે ઊલટસૂલટ પ્રવાહ મેળવાય છે.

→ ઘરેલુ વિદ્યુત પરિપથો (Domestic electric circuits) : ભારતમાં ઘરેલુ હેતુઓ માટે વપરાતો AC વૉલ્ટેજ (વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત) 220 V હોય છે અને તેની આવૃત્તિ 50 Hz છે. ત્રણ વાયરો જેવાં કે, live વાયર, neutral વાયર અને earthing વાયર મિટરબોર્ડના ઇલેક્ટ્રિક મિટરમાં થઈને ફ્યુઝ મારફતે આપણા ઘરમાં આવે છે. ive વાયર અને neutral વાયર વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત 220 v છે. ઘર પાસે ખોદવામાં આવેલ ઊંડા ખાડામાં મૂકેલ તાંબાની પ્લેટ સાથે earthing વાયર જોડવામાં આવે છે. આ વાયર વિદ્યુત-ઉપકરણોની ધાતુની સપાટી સાથે જોડવામાં આવે છે, જેથી વિદ્યુત-શૉક લાગે નહિ. ઘરેલુ ઉપયોગ માટે બે પ્રકારના વિદ્યુત પરિપથો ઉપલબ્ધ છે. એક 5A અને બીજો 152 રેટિંગવાળો પરિપથ. ઘરનું સમગ્ર વાયરિંગ સમાંતર જોડાણમાં હોય છે.

→ ક્યૂઝ (Fuse) : તમામ ઘરેલુ વિદ્યુત પરિપથોમાં વિદ્યુત ફ્યુઝ એક મહત્ત્વનો વિદ્યુતઘટક છે. પરિપથમાં (a) શૉર્ટસર્કિટ અથવા (b) ઓવર- લોડિંગ(નિયત મર્યાદા કરતાં વધુ વિદ્યુતપ્રવાહ ખેંચવો તે)ને કારણે થતા અકસ્માતો જેવાં કે, વિદ્યુત-શૉક, આગ, વિદ્યુત-ઉપકરણોને નુકસાન વગેરે અટકાવી શકાય છે. ક્યૂઝ એ અતિ મહત્વની સલામત રચના છે. ક્યૂઝ એ નીચા ગલનબિંદુવાળો ટૂંકો, પાતળો tin-plated તાંબાના તારનો બનેલો હોય છે. પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ સલામત મર્યાદા કરતાં વધી જાય તો તે ઓગળીને તૂટી જાય છે અને તેથી પરિપથ ખુલ્લો બની જાય છે. ક્યૂઝ હંમેશાં live વાયર સાથે શ્રેણીમાં અને પરિપથના આરંભમાં જોડાયેલ હોય છે.

GSEB Class 10 Science વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો Textbook Questions and Answers

સ્વાધ્યાયના પ્રશ્નોત્તર

પ્રશ્ન 1.
લાંબા (વિદ્યુતપ્રવાહધારિત) સુરેખ તાર નજીક ચુંબકીય ક્ષેત્ર માટે નીચેનામાંથી કયું વિધાન) સાચું છે?
(a) ક્ષેત્ર તારને લંબ એવી સુરેખાઓનું બનેલું છે.
(b) ક્ષેત્ર તારને સમાંતર એવી સુરેખાઓનું બનેલું છે.
(c) ક્ષેત્ર તારમાંથી ઉદ્ભવતી ત્રિજ્યાવર્તી રેખાઓનું બનેલું છે.
(d) ક્ષેત્ર તાર પર કેન્દ્ર ધરાવતા સમકેન્દ્રીય વર્તુળોનું બનેલું છે.
ઉત્તરઃ
(d) ક્ષેત્ર તાર પર કેન્દ્ર ધરાવતા સમકેન્દ્રીય વર્તુળોનું બનેલું છે.
Hint:
આ એક પ્રાયોગિક હકીકત છે, જે માત્ર જમણા હાથના અંગૂઠાના નિયમ દ્વારા પ્રદર્શિત થાય છે.

પ્રશ્ન 2.
વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણની ઘટના એ…
(a) પદાર્થને વિદ્યુતભારિત કરવાની પ્રક્રિયા છે.
(b) કૉઇલ(ગૂંચળા)માંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરી, તેનાથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયા છે.
(c) ચુંબક અને કૉઇલ (ગૂંચળા) વચ્ચેની સાપેક્ષ ગતિથી ગૂંચળામાં પ્રેરિત પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયા છે.
(d) ઇલેક્ટ્રિક મોટરની કૉઇલને ભ્રમણ કરાવવાની પ્રક્રિયા છે.
ઉત્તર:
(c) ચુંબક અને કૉઈલ (ગૂંચળા) વચ્ચેની સાપેક્ષ ગતિને કારણે ગૂંચળામાં પ્રેરિત પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયા છે.

પ્રશ્ન ૩.
વિદ્યુતપ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવા માટે વપરાતા સાધનને …………………. કહે છે.
(a) જનરેટર
(b) ગેલ્વેનોમિટર
(c) એમિટર
(d) મોટર
ઉત્તર:
(a) જનરેટર
Hint:
જનરેટર એ યાંત્રિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે.

પ્રશ્ન 4.
AC જનરેટર અને DC જનરેટર વચ્ચેનો મૂળ તફાવત એ છે કે………………
(a) AC જનરેટરમાં ઇલેક્ટ્રોમૅગ્નેટ હોય છે, જ્યારે DC જનરેટરમાં કાયમી ચુંબક હોય છે.
(b) DC જનરેટર ઊંચો વૉલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે.
(c) AC જનરેટર ઊંચો વૉલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરે છે.
(d) AC જનરેટરમાં સ્લિપ રિંગ હોય છે, જ્યારે DC જનરેટરમાં કમ્યુટેટર હોય છે.
ઉત્તર:
(d) AC જનરેટરમાં સ્લિપ રિંગ હોય છે, જ્યારે DC જનરેટરમાં કમ્યુટર હોય છે.
[સ્લિપ રિંગના લીધે, AC જનરેટર વડે ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા નિયમિત સમયગાળામાં ઊલટાઈ જાય છે, જ્યારે DC જનરેટર વડે ઉત્પન્ન થતો વિદ્યુતપ્રવાહ હંમેશાં એક જ દિશામાં વહે છે.].

પ્રશ્ન 5.
શૉર્ટસર્કિટ વખતે સર્કિટમાં વિદ્યુતપ્રવાહ………………………
(a) ખૂબ જ ઘટી જાય છે.
(b) બદલાતો નથી.
(c) ખૂબ વધી જાય છે.
(d) સતત બદલાય છે.
ઉત્તર:
(c) ખૂબ વધી જાય છે.

પ્રશ્ન 6.
નીચેનાં વિધાનો સાચાં છે કે ખોટાં તે જણાવોઃ
(a) વિદ્યુત મોટર યાંત્રિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે.
(b) વિદ્યુત જનરેટર વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણના સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે.
(c) વિદ્યુતપ્રવાહધારિત મોટી વર્તુળાકાર કૉઇલ(ગૂંચળા)ના કેન્દ્ર પરનું (ચુંબકીય) ક્ષેત્ર સમાંતર સુરેખાઓ હોય છે.
(d) વિદ્યુતપુરવઠામાં લીલા રંગનું અવાહક આવરણ (ડ) ધરાવતો વાયર સામાન્ય રીતે લાઈવ વાયર હોય છે.
ઉત્તરઃ
(a) ખોટું
[વિદ્યુત મોટર વિદ્યુત-ઊર્જાનું યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે.]
(b) સાચું
(c) સાચું
(d) ખોટું
[વિદ્યુતપુરવઠામાં લીલા રંગનું અવાહક આવરણ ધરાવતો વાયર એ અર્થિંગ વાયર છે, જ્યારે લાલ રંગનું અવાહક આવરણ ધરાવતો વાયર લાઇવ વાયર હોય છે.]

પ્રશ્ન 7.
ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવા માટેની બે રીતો લખો.
ઉત્તર:
નીચેનામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવાથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર
ઉત્પન્ન કરી શકાય છે :

1. સુરેખ વાહક,
2. વર્તુળાકાર લૂપ અને
3. સોલેનોઇડ.

પ્રશ્ન 8.
સોલેનોઇડ ચુંબક તરીકે કેવી રીતે વર્તે છે? શું તમે ગજિયા ચુંબકની મદદથી વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનોઇડનો (ચુંબકીય) ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ શોધી શકો? સમજાવો.
ઉત્તરઃ

1. વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનોઇડ એ ગજિયા ચુંબકની માફક વર્તે છે અને તેના બંને છેડાની ચુંબકીય ધ્રુવીયતા તેમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે.
2. હા. વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનૉઇડના ઉત્તર ધ્રુવ અને દક્ષિણ ધ્રુવ નક્કી કરવા માટે આપણે ગજિયા ચુંબકનો ઉપયોગ કરી શકીએ.
3. વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનૉઇડના ચુંબકીય ધ્રુવો નક્કી કરવા માટે તેને પિત્તળના એક હૂકમાં વ્યવસ્થિત મૂકો અને પછી તેને લાંબી દોરી વડે દઢ આધાર પરથી લટકાવો કે જેથી કરીને તે સમક્ષિતિજ સમતલમાં મુક્ત રીતે ફરી (ભ્રમણ) શકે.
   સોલેનોઇડના એક છેડાની નજીક ગજિયા ચુંબકનો ઉત્તર ધ્રુવ લાવો. જો સોલેનૉઇડનો તે છેડો ગજિયા ચુંબક તરફ ગતિ કરે, તો તે છેડો દક્ષિણ ધ્રુવ હશે અને બીજો છેડો ઉત્તર ધ્રુવ હશે. આનાથી ઊલટું, જો સોલેનૉઇડનો તે છેડો ગજિયા ચુંબકથી દૂર તરફ ગતિ કરે, તો તે છેડો ઉત્તર ધ્રુવ હશે અને બીજો છેડો દક્ષિણ ધ્રુવ હશે.

પ્રશ્ન 9.
ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકેલ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહક ક્યારે મહત્તમ બળ અનુભવશે?
ઉત્તર:
જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહકમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ, ચુંબકીય ક્ષેત્રને લંબ હશે ત્યારે તે વાહક દ્વારા અનુભવાયેલ બળ મહત્તમ હશે.
સંદર્ભ માટે નીચેની આકૃતિ જુઓ:

પ્રશ્ન 10.
ધારો કે, તમે એક રૂમમાં એક દીવાલના ટેકે બેઠા છો. પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે તમારી પાછળની દિશામાંથી આગળની દીવાલ તરફ આવતું સમક્ષિતિજ ઈલેક્ટ્રૉનનું બીમ તમારી જમણી બાજુની દિશામાં ફંટાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા કઈ હશે?
ઉત્તર:
આગળની દીવાલ

• સંદર્ભ માટે આકૃતિ 13.39 (a) અને (b) જુઓ.
• રેવાજિક વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઇલેક્ટ્રૉનની ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં હોય છે.
• ફ્લેમિંગનો ડાબા હાથનો નિયમ વાપરતાં માલૂમ પડે છે કે, જો ડાબા હાથની વચલી આંગળી વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં અને અંગૂઠાને બળની દિશામાં રાખવામાં આવે, તો પ્રથમ આંગળી શિરોલંબ અધોદિશામાં નીચેની તરફ) રહે છે. જે ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા આપે છે.

[નોંધઃ ⊗ સંજ્ઞા આકૃતિના સમતલમાં અંદર જતી દિશામાંનો સદિશ (તીર) અને ⊙ સંજ્ઞા એ આકૃતિના સમતલમાં બહાર તરફ આવતો સદિશ (તીર) દર્શાવે છે.].

પ્રશ્ન 11.
વિદ્યુત મોટરની નામનિર્દેશનવાળી આકૃતિ દોરો. તેનો સિદ્ધાંત અને કાર્ય સમજાવો. વિદ્યુત મોટરમાં પ્લિટ રિંગનું કાર્ય શું છે?
ઉત્તર:
વિદ્યુત મોટર આકૃતિ 13.24 (a)માં દર્શાવી છે.


(નોધઃ આકૃતિ 13.24 (b) – વિદ્યુત મોટરનો Top view. એ માત્ર જાણકારી માટે છે.]
રચનાઃ

1. વિદ્યુત મોટરમાં અવાહક આવરણ ધરાવતા તાંબાના તારનું લંબચોરસ ગૂંચળું ABCD આવેલું હોય છે.
2. આ ગૂંચળાને કાયમી ચુંબકના બે ધ્રુવો વચ્ચે એવી રીતે મૂકવામાં આવે છે કે, જેથી તેની AB અને CD ભુજાઓ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાને લંબરૂપે રહે.
3. ગૂંચળાના બે છેડાઓને એક રિંગના બે અડધિયા (મ્પ્લિટ રિંગ) P અને ઉ સાથે જોડવામાં આવે છે.
4. આ અડધિયાઓની અંદરની બાજુઓ અવાહક હોય છે અને તેમને ઍક્સલ (ધરી) સાથે એવી રીતે જોડવામાં આવે છે કે, જેથી તેઓ સંયુક્ત રીતે સરળતાથી ભ્રમણ કરી શકે.
5. P અને ઉની બહારની વાહક બાજુઓ બે સ્થાયી અને વાહક બ્રશ (કાર્બનની પટ્ટીઓ) X અને Y સાથે અડીને (સંપર્કમાં) હોય છે.
6. આકૃતિ 13.24માં દર્શાવ્યા અનુસાર આ બ્રશોને પ્લગ કળ અને બૅટરી સાથે જોડવામાં આવે છે.

કાર્યપદ્ધતિ:

1. ઉદ્ગમ – બૅટરીમાંથી આવતા વિદ્યુતપ્રવાહ ગૂંચળા ABCDમાં બ્રશ X મારફતે દાખલ થાય છે અને બ્રશ ૪ મારફતે પુનઃ બૅટરી સુધી પાછો પહોંચે છે.
2. ગૂંચળાની ભુજા ABમાંથી વહેતો પ્રવાહ Aથી B તરફ છે. જ્યારે ભુજા CDમાંથી પ્રવાહ Cથી D તરફ વહે છે, એટલે કે તે ભુજા ABમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની વિરુદ્ધ દિશામાં વહે છે. AB અને CD બંનેમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહો ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાને લંબરૂપે હોય છે.
3. ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકેલા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહક પર લાગતા બળની દિશા શોધવા માટેના ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમનો ઉપયોગ કરીને આપણે જાણી શકીએ છીએ કે ભુજા AB પર લાગતું બળ તેને અધોદિશામાં ધકેલે છે. જ્યારે ભુજા CD પર લાગતું બળ તેને ઊર્ધ્વદિશામાં ધકેલે છે. અહીં બંને બળો સમાન મૂલ્યના અને ભુજાઓ AB અને CDની લંબાઈને લંબરૂપે લાગે છે.
4. આમ, ગૂંચળું અને ઍક્સલ જે અક્ષની ફરતે મુક્ત ઘૂમી શકે છે, તે વિષમઘડી દિશામાં ભ્રમણ કરે છે.
5. અર્ધપરિભ્રમણ બાદ 9 બ્રશ X સાથે અને P બ્રશ Y સાથે સંપર્કમાં આવે છે. આથી ગૂંચળામાંથી વહેતા પ્રવાહની દિશા ઊલટાય છે અને પ્રવાહ DCBA માર્ગે વહે છે.
6. પરિપથમાંથી વહેતા પ્રવાહની દિશા ઊલટાવે તેવા સાધનને કમ્યુટેટર (commutator) કહે છે.
   વિદ્યુત મોટરમાં અલગ રિંગો – Split rings કમ્યુરેટર તરીકે કામ કરે છે.
7. હવે, ગૂંચળામાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઊલટાઈ જતાં ભુજાઓ AB અને CD પર લાગતાં બળોની દિશા પણ ઊલટાઈ જાય છે. આમ, ભુજા AB પર અગાઉ અધોદિશામાં લાગતું બળ, હવે ઊર્ધ્વદિશામાં લાગે છે અને ભુજા CD પર અગાઉ ઊર્ધ્વદિશામાં લાગતું બળ હવે અધોદિશામાં લાગે છે અર્થાત્ ભુજા AB હવે ઊર્ધ્વદિશામાં અને ભુજા CD અધોદિશામાં ધકેલાય છે.
8. તેથી ગૂંચળું અને ઍક્સલ બીજું અર્ધપરિભ્રમણ એ જ દિશામાં પૂરું કરે છે.
9. વિદ્યુતપ્રવાહ ઉલટાવવાની આ ક્રિયા દર અર્ધપરિભ્રમણને અંતે પુનરાવર્તિત થાય છે, જેના કારણે ગૂંચળું અને ઍક્સલ બંને સતત ભ્રમણ ચાલુ રાખે છે.

અગત્યની નોંધઃ જ્યારે ભુજાઓ BC અને DAમાંથી વહેતા પ્રવાહ ચુંબકીય ક્ષેત્રને સમાંતર કે પ્રતિસમાંતર હોય ત્યારે તેમની ઉપર ચુંબકીય બળ લાગતું નથી.

1. જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહધારિત લંબચોરસ ગૂંચળાને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્રને લંબ હોય તેવી તેની બે સમાંતર ભુજાઓ પર, ભુજાઓને લંબરૂપે સમાન મૂલ્યના અને વિરુદ્ધ દિશાનાં બળો લાગે છે. જેના પરિણામસ્વરૂપે ગૂંચળું સતત ભ્રમણ કરે છે.
2. પ્લિટ રિંગનું કાર્ય વિદ્યુત મોટરમાં સ્લિટ રિંગ પ્રકારના કમ્યુટેટરના કારણે કૉઇલમાંના વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા, કોઇલના દરેક અડધા પરિભ્રમણ પછી ઊલટાય (બદલાય) છે. જેના લીધે કૉઇલની ચુંબકીય ક્ષેત્રને લંબ એવી બે સમાંતર ભુજાઓ પર લાગતાં બળની દિશા ઊલટાય છે. કૉઇલની જે ભુજા પહેલા નીચેની તરફ ધકેલાતી હતી તે હવે ઉપર તરફ ખેંચાય છે, જ્યારે બીજી ભુજા હવે નીચેની તરફ ધકેલાય છે. તેથી કોઇલ તે જ દિશામાં સતત ભ્રમણ ચાલુ રાખે છે.

પ્રશ્ન 12.
જે સાધનોમાં (ઉપકરણોમાં) વિદ્યુત મોટર વપરાતી હોય તેવાં થોડાં સાધનોનાં નામ આપો.
ઉત્તર:
વિદ્યુત પંખા, રેફ્રિજરેટર, મિક્સર અને ગ્રાઈન્ડર, વૉશિંગ મશીન, પાણીના પંપ, કૂલર વગેરેમાં વિદ્યુત મોટર વપરાય છે.

પ્રશ્ન 13.
તાંબાનું અવાહક આવરણ ધરાવતા વાયરના ગૂંચળાને ગેલ્વેનોમિટર સાથે જોડવામાં આવ્યું છે. જો ગજિયા ચુંબકને

1. ગૂંચળાની અંદર ધકેલીએ,
2. ગૂંચળામાંથી બહાર કાઢીએ અને
3. ગૂંચળાની અંદર સ્થિર રાખીએ, તો (ગેલ્વેનોમિટરમાં) શું થશે?

ઉત્તર:

1. ગેલ્વેનોમિટર એક દિશામાં ક્ષણિક આવર્તન દર્શાવશે. એનો અર્થ, ગૂંચળા અને ચુંબક વચ્ચેની સાપેક્ષ ગતિને કારણે ગૂંચળામાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ એક દિશામાં ઉત્પન્ન થાય છે.
2. ગેલ્વેનોમિટર વિરુદ્ધ દિશામાં ક્ષણિક આવર્તન દર્શાવશે એનો અર્થ, ગૂંચળા અને ચુંબક વચ્ચેની સાપેક્ષ ગતિના કારણે ગૂંચળામાં પહેલાં કરતાં વિરુદ્ધ દિશામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થાય છે.
3. ગેલ્વેનોમિટર કોઈ આવર્તન દર્શાવશે નહીં. એનો અર્થ, ગૂંચળા અને ચુંબક વચ્ચે સાપેક્ષ ગતિ ન હોવાથી ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થશે નહીં.
   [નોંધઃ ચુંબકની ગતિની ઝડપ જેમ વધારે તેમ ગેલ્વેનોમિટરના દર્શકનું કોણાવર્તન વધુ].

પ્રશ્ન 14.
બે વર્તુળાકાર ગૂંચળા (કોઇલ) A અને B એકબીજાથી નજીક યોગ્ય રીતે ગોઠવવામાં આવેલ છે. જો કૉઈલ Aમાંથી પસાર થતા (વિદ્યુત) પ્રવાહને બદલવામાં આવે, તો શું ગૂંચળા (કૉઈલ) Bમાં પ્રેરિતપ્રવાહ ઉદ્ભવશે? કારણ આપો.
ઉત્તર:
હા. ગૂંચળા Bમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થશે.
કારણઃ જ્યારે ગૂંચળા Aમાં વિદ્યુતપ્રવાહ બદલાશે ત્યારે તેની આસપાસનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાશે.
બંને વર્તુળાકાર કૉઈલ (બંનેના સમતલ એકબીજાને સમાંતર છે) એકબીજાની ખૂબ નજીક હોવાથી ગૂંચળા B સાથે સંકળાયેલું ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ બદલાશે. તેથી ગૂંચળા Bમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થશે.

પ્રશ્ન 15.
(1) વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ વાહકની આસપાસ ઉત્પન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા નક્કી કરવા માટેનો નિયમ લખો.
ઉત્તર:
નિયમનું નામ: જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ આ નિયમને મૅક્સવેલનો કૉર્ક જૂનો નિયમ પણ કહે છે.
નિયમઃ કલ્પના કરો કે તમે તમારા જમણા હાથમાં વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ વાહકને એવી રીતે પકડો છો કે જેથી તમારો અંગૂઠો વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાનું સૂચન કરે છે, તો તમારા જમણા હાથની આંગળીઓ વાહકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્ષેત્રરેખાઓની દિશામાં વીંટળાય છે.
આ નિયમને જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ કહે છે.

(2) ચુંબકીય ક્ષેત્રને લંબ મૂકેલા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ વાહક દ્વારા અનુભવાતા બળની દિશા નક્કી કરવા માટેનો નિયમ લખો.
ઉત્તર:
આપેલ પરિસ્થિતિમાં વાહક પર લાગતા બળની દિશા શોધવા માટે ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

તમારા ડાબા હાથનો અંગૂઠો, પ્રથમ આંગળી અને વચ્ચેની આંગળી આ ત્રણેયને એવી રીતે પ્રસારો કે જેથી તેઓ એકબીજાને પરસ્પર લંબ રહે. જો પ્રથમ આંગળી ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં હોય અને વચ્ચેની (બીજી) આંગળી વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં હોય તો અંગૂઠાની દિશા વાહક પર લાગતા બળની દિશા અથવા વાહકના ગતિની (સ્થાનાંતરની) દિશા દર્શાવે છે.
નોંધઃ પ્રયોગો પરથી સાબિત થયું છે કે, જો સળિયામાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પરસ્પર લંબ હોય, તો સળિયા પર લાગતા બળની દિશા બંનેને લંબરૂપે હોય છે.

(૩) ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ગૂંચળાને ભ્રમણ કરાવતાં તેમાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા નક્કી કરવા માટેનો નિયમ લખો.
ઉત્તર:
વિદ્યુતવાહકમાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ફ્લેમિંગના જમણા હાથના નિયમની મદદથી જાણી શકાય છે.
ફ્લેમિંગનો જમણા હાથનો નિયમઃ જમણા હાથનો અંગૂઠો, તર્જની (પ્રથમ આંગળી) અને મધ્યમાન (વચલી) આંગળી એવી રીતે પ્રસારો કે ત્રણેય એકબીજાને પરસ્પર લંબ રહે. જો તર્જની ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાનું સૂચન કરતી હોય તથા અંગૂઠો વાહકની ગતિની દિશાનું સૂચન કરતો હોય, તો મધ્યમાન આંગળી પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા દર્શાવે છે.

પ્રશ્ન 16.
નામનિર્દેશનવાળી આકૃતિ દોરી, વિદ્યુત જનરેટરની અંતર્ગત રહેલો સિદ્ધાંત અને તેનું કાર્ય સમજાવો. તેમાં બ્રશનું કાર્ય શું છે?
ઉત્તર:
સિદ્ધાંતઃ જ્યારે ગૂંચળાને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં યોગ્ય રીતે ભ્રમણ કરાવવામાં આવે છે ત્યારે તેમાં વિદ્યુતચાલક બળ પ્રેરિત થાય છે. પરિણામે, વિદ્યુતપ્રવાહ તે ગૂંચળું ધરાવતાં વિદ્યુત પરિપથમાં વહેવા લાગે છે.

વિદ્યુત જનરેટર એ એક એવું સાધન છે જે યાંત્રિક ઊર્જાનું વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે. તેનું કાર્ય વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ પર આધારિત છે.


[આકૃતિ 13.30 (b) : ગૂંચળા ABCDના સમઘડી દિશામાં અડધા પરિભ્રમણ દરમિયાન તેની AB અને CD ભુજાઓની ગતિની દિશા, બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર તથા તેમાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહો]

રચના:

1. આકૃતિ 13.30 (a) AC જનરેટરની રચના દર્શાવે છે. તે કાયમી ચુંબકના બે ધ્રુવો વચ્ચે મૂકેલ લંબચોરસ ગૂંચળા ABCDથી રચાયેલ છે.
2. આ ગૂંચળાના બે છેડાઓને બે ધાતુ(તાંબા)ની રિંગો R₁ અને R₂ સાથે જોડવામાં આવેલ છે. આ રિંગોની અંદરની બાજુઓ અવાહક કરેલી છે.
3. બે સ્થિર વાહક img 15બ્રશ B₁ અને B₂ને અનુક્રમે રિંગ R₁ અને R₂ સાથે અડકીને (સંપર્કમાં) રાખવામાં આવેલ છે.
4. બંને રિંગ R₁ અને R₂ ને આંતરિક રીતે એક ધરી (ઍક્સલ) સાથે જોડેલ હોય છે. આ ધરીને બહારથી યાંત્રિક રીતે ૨ પરિભ્રમણ કરાવવાથી ગૂંચળું ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પરિભ્રમણ કરે છે.
5. બંને બ્રશના બહારના છેડાઓને ગેલ્વેનોમિટર સાથે જોડવામાં આવે છે. જે બાહ્ય પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ દર્શાવે છે.

કાર્યપદ્ધતિઃ
(1) ધારો કે, બંને રિંગ સાથે જોડાયેલી ધરીને (ઍક્સલને) એવી રીતે પરિભ્રમણ કરાવવામાં આવે છે, કે જેથી કાયમી ચુંબક દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ભુજા AB ઉપરની તરફ અને ભુજા CD નીચેની તરફ ગતિ કરે. પરિણામે આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબની ગોઠવણીમાં ગૂંચળું ABCD સમઘડી દિશામાં પરિભ્રમણ કરે છે. ફ્લેમિંગના જમણા હાથનો નિયમ લાગુ પાડતાં, આપણને જાણવા મળે છે, કે આ ભુજાઓમાં AB અને CD દિશાઓમાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહો ઉદ્ભવે છે. આમ, ગૂંચળામાં ABCD દિશામાં પ્રવાહ વહે છે. એનો અર્થ એ થાય કે બાહ્ય પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ બ્રશ B₂થી B₁ તરફ વહે છે.

[જો ગૂંચળું વધારે આંટાઓનું બનેલું હોય, તો દરેક આંટાઓમાં એકસમાન દિશામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત થવાથી, ઉત્પન્ન થયેલ પ્રવાહોના સરવાળા થવાથી, ગૂંચળામાં મોટા પ્રમાણમાં વિદ્યુતપ્રવાહ મળે છે.]

(2) અડધા પરિભ્રમણ પછી ભુજા CD ઉપરની તરફ અને ભુજા AB નીચેની તરફ ગતિ કરવા લાગે છે. પરિણામે બંને ભુજાઓમાં પ્રેરિત સામાન્ય રીતે બ્રશ B₁ અને B₂ કાર્બનના ટુકડાઓના બનેલાં હોય છે, જે કાર્બન બ્રશો કહેવાય છે. વિદ્યુતપ્રવાહોની દિશાઓ ઊલટાઈ જાય છે. તેથી પરિણામી (ચોખ્ખો) પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ DCBA દિશામાં વહેવા લાગે છે. એનો અર્થ એ થાય કે બાહ્ય પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ બ્રશ BJથી B) તરફ વહે છે.

(3) આમ, દરેક અડધા પરિભ્રમણ પછી અનુરૂપ ભુજાઓમાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહોની દિશા બદલાય (ઊલટાય) છે.
[બીજા શબ્દોમાં પ્રત્યેક અર્ધ-પરિભ્રમણ પછી પ્રવાહનું ધૃવત્વ (polarity) અનુરૂપ ભુજાઓમાં બદલાય છે.]
આવો પ્રવાહ, કે જે એકસરખા સમયગાળા પછી દિશા બદલે છે. તેને પ્રત્યાવર્ત પ્રવાહ – ઑલ્ટરનેટિંગ પ્રવાહ (ટૂંકમાં AC) કહે છે.
આ પ્રકારના જનરેટરને AC જનરેટર કહે છે.

વિદ્યુત જનરેટરમાં બ્રશનું કાર્ય ABCD ગૂંચળામાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહને બહારના પરિપથમાં મોકલવાનું કાર્ય બ્રશ કરે છે.

પ્રશ્ન 17.
વિદ્યુત શૉર્ટસર્કિટ ક્યારે (કેવા સંજોગોમાં) થાય છે?
ઉત્તર:
વિદ્યુતપુરવઠાની લાઇનમાંના લાઇવ વાયર અને ન્યૂટ્રલ વાયર બંને જ્યારે એકબીજા સાથે સીધી કે આડકતરી રીતે વાહક તાર મારફતે સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે વિદ્યુત શોર્ટસર્કિટ થાય છે.
આ ત્યારે બને છે જ્યારે બંને વાયરોનું અવાહક આવરણ નુકસાન પામેલ હોય (કે નીકળી ગયેલ હોય) અથવા વિદ્યુત ઉપકરણમાં કોઈ ક્ષતિ હોય.

પ્રશ્ન 18.
અર્થિંગ વાયરનું કાર્ય શું છે? ધાતુના વિદ્યુત સાધનને અર્થિંગ કરવું કેમ જરૂરી છે?
ઉત્તર:
અર્થિંગ વાયરનું કાર્યઃ અર્થિંગ વાયરનો ઉપયોગ મોટે ભાગે ધાતુનું આવરણ ધરાવતાં વિદ્યુત સાધનોમાં સુરક્ષાના ઉપાય સંદર્ભે કરવામાં આવે છે. આ અર્થિંગ વાયરને સાધનોની ધાતુની સપાટી સાથે જોડવામાં આવે છે.

વિદ્યુત સાધનમાંથી લીક થયેલ વિદ્યુતપ્રવાહ જમીનમાં 3 સહેલાઈથી જતો રહે એટલા માટે, અર્થિંગ વાયર તે પ્રવાહને નીચા ૨ વિદ્યુતઅવરોધવાળો વહન-પથ (વાહક પથ) પૂરો પાડે છે અને તેથી { તે વિદ્યુતસાધન વાપરનારને વિદ્યુત-શૉકથી રક્ષણ મળે છે.

તેથી ધાતુનાં સાધનો જેવાં કે વિદ્યુત ઈસ્ત્રી, ટૉસ્ટર, ટેબલ પંખો, રેફ્રિજરેટર વગેરેને અર્થિંગ કરવું જરૂરી છે.
કેટલીક વાર આકસ્મિક રીતે વિદ્યુત સાધનો સાથે જોડેલ વાયરોનું અવાહક આવરણ પીગળી જાય છે. પરિણામે સાધનના ધાતુના આવરણમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ આવે છે. આવા સાધનને કોઈ વ્યક્તિ અડે તો તેને ભયંકર વિદ્યુત-શૉક (વિદ્યુત-આંચકો) લાગે છે, જે ઘાતક પણ નીવડી શકે છે. આને નિવારવા, વિદ્યુતપ્રવાહને જમીનમાં જવા દેવો જોઈએ.

વધુમાં, અર્થિંગ વાયર પરિપથને ખૂબ નીચો અવરોધ (લગભગ નહિવતુ) પૂરો પાડે છે. તેથી તે પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ ખૂબ વધી જાય છે. પરિણામે તે પરિપથમાંનો ક્યૂઝ પીગળી જાય છે. અને ત્યાં વિદ્યુતપુરવઠો અટકી જાય છે.
આમ, વિદ્યુત સાધનોને યોગ્ય અર્થિંગ આપવાથી શક્ય એવા વિદ્યુત-શૉકથી બચી શકાય છે.

GSEB Class 10 Science વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો Intext Questions and Answers

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા.પુ. પાના નં. 224)

પ્રશ્ન 1.
હોકાયંત્રની સોયને ગજિયા ચુંબકની નજીક લઈ જતાં ? તેનું કોરાવર્તન કેમ થાય છે?
ઉત્તર:
હોકાયંત્રની સોય એક નાનું ગજિયા ચુંબક છે. તેને 3 એક ઉત્તર ધ્રુવ અને બીજો દક્ષિણ ધ્રુવ હોય છે. જ્યારે હોકાયંત્રને 2 ગજિયા ચુંબક પાસે લાવવામાં આવે છે, ત્યારે તેની સોયના ધ્રુવો પર
ગજિયા ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્રને લીધે બળો લાગે છે. પરિણામે સોયનું કોણાવર્તન થાય છે.

નોંધ : જ્યારે હોકાયંત્રને ગજિયા ચુંબક પાસે લાવવામાં આવે છે, ત્યારે તેની સોય પર પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે તથા ગજિયા ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે બળ લાગે છે. તેથી તેનું કોણાવર્તન = થાય છે અને અંતે તે પરિણામી બળની દિશામાં સ્થિર થાય છે.

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા.પુ. પાના નં. 228)

પ્રશ્ન 1.
ગજિયા ચુંબકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ દોરો.
ઉત્તર:

[આકૃતિ 13.10 ગજિયા ચુંબકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ]

પ્રશ્ન 2.
ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની લાક્ષણિકતાઓ જણાવો.
ઉત્તર:
ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની લાક્ષણિકતાઓ નીચે મુજબ છે:

1. ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ઉત્તર ધ્રુવમાંથી નીકળે છે અને ચુંબકની બહારની બાજુએ દક્ષિણ ધ્રુવમાં દાખલ થાય છે, જ્યારે ચુંબકની અંદર ક્ષેત્રરેખાઓની દિશા તેના દક્ષિણ ધ્રુવથી ઉત્તર ધ્રુવ તરફ હોય છે.
   આમ, ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ બંધગાળા (વક્રો) રચે છે.
2. ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ધ્રુવો પાસે એકબીજાની વધુ નજીક (ગીચો હોય છે, જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રબળ હોય છે. ચુંબકના મધ્યભાગમાં અને ચુંબકથી દૂર તેઓ એકબીજાથી દૂર (છૂટી છૂટી) હોય છે, જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર નિર્બળ હોય છે.
3. ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કદાપિ એકબીજીને છેદતી નથી, કારણ કે જો છેદે તો છેદન બિંદુ પાસે હોકાયંત્રની સોય ચુંબકીય ક્ષેત્રની બે દિશાઓ દર્શાવશે, જે શક્ય નથી.
4. જો ક્ષેત્રરેખાઓ સમાંતર અને એકબીજાથી સમાન અંતરે હોય, તો તે સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રને દર્શાવે છે.
   અગત્યની નોંધઃ ચુંબકીય ક્ષેત્રની સાપેક્ષ પ્રબળતા(તીવ્રતા)ને ક્ષેત્રરેખાઓની ગીચતાની (નિકટતાની) માત્રા વડે દર્શાવાય છે.

પ્રશ્ન 3.
બે ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ એકબીજીને કેમ છેદતી નથી?
ઉત્તર:
આપેલ બિંદુએ ચુંબકીય ક્ષેત્ર Bની દિશા તે બિંદુએ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાને સ્પર્શક દોરીને મેળવી શકાય છે.

જો બે ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ એકબીજીને છેદે તો તેનો અર્થ એ થાય કે છેદનબિંદુ પાસે ચુંબકીય ક્ષેત્રની બે દિશાઓ હોય, જે શક્ય નથી. કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર એ અવકાશમાં આપેલ બિંદુએ સદિશ રાશિ છે. તેથી તેને માત્ર એક જ દિશા હોઈ શકે. (અથવા આપેલ બિંદુએ ધ્રુવ (ઉત્તર દક્ષિણ) પર લાગતું પરિણામી બળ માત્ર એક જ દિશામાં હોઈ શકે.)

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા. ૫. પાના નં. 229-230)

પ્રશ્ન 1.
ટેબલના સમતલમાં રહેલ તારનું વર્તુળાકાર લૂપ ધ્યાનમાં લો. ધારો કે આ લુપમાંથી સમઘડી દિશામાં પ્રવાહ પસાર થાય છે. જમણા હાથના અંગૂઠાના નિયમનો ઉપયોગ કરી લૂપની અંદર તેમજ બહાર ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા શોધો.
ઉત્તર:
જમણા હાથના અંગૂઠાના નિયમનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વર્તુળાકાર લૂપના અંદરના અને બહારના વિસ્તારમાં ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા શોધી શકાય છે, જે આકૃતિ 13.18માં દર્શાવેલ છે:

• તૂટક રેખાઓ દ્વારા દર્શાવેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ પાનાના પૃષ્ઠને સમતલને લંબરૂપે હોય છે.
• લૂપનો આગળનો ભાગ (ફલક) દક્ષિણ ધ્રુવની જેમ વર્તે છે. અને લૂપનો પાછળનો ભાગ (ફલક) એટલે કે ટેબલના સમતલના સંપર્કમાં રહેલ ભાગ (લક) ઉત્તર ધ્રુવની જેમ વર્તે છે.

પ્રશ્ન 2.
આપેલ વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમાન છે. આ દર્શાવતી આકૃતિ દોરો.
ઉત્તર:
સુરેખ, સમાંતર અને સમાન અંતરે આવેલી ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્ષેત્રરેખાઓ દ્વારા સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રની રજૂઆત કરવામાં આવે છે.

[આકૃતિ 13.19: સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર].

પ્રશ્ન 3.
સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો:
અતિ લાંબા સુરેખ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનૉઇડના અંદરના વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર,
(a) શૂન્ય હોય છે.
(b) આપણે જેમ છેડા તરફ જઈએ તેમ ઘટતું જાય છે.
(c) આપણે જેમ છેડા તરફ જઈએ તેમ વધતું જાય છે.
(d) બધાં બિંદુઓએ સમાન હોય છે.
ઉત્તર:
(a) બધાં બિંદુઓએ સમાન હોય છે.

Hint:
અતિ લાંબા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનૉઇડના અંદરના વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમાન હોય છે. જે સમાન અંતરે આવેલી સુરેખ અને સમાંતર રેખાઓ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. આમ, વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનૉઇડની અંદર દરેક બિંદુએ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમાન હોય છે.

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા.પુ. પાના નં. 231-232)

પ્રશ્ન 1.
જ્યારે એક પ્રોટોન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મુક્ત રીતે ગતિ કરે છે ત્યારે નીચેના પૈકી તેનો કયો ગુણધર્મ બદલાશે? (એક કરતાં વધુ સાચા જવાબ હોઈ શકે છે.).
(a) દળ
(b) ઝડપ
(c) વેગ
(d) વેગમાન
ઉત્તર:
(c) વેગ અને (d) વેગમાન
Hint:
પ્રોટોન એક વિદ્યુતભારિત કણ છે. જ્યારે વિદ્યુતભારિત કણ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની વિરુદ્ધ દિશા સિવાયની દિશામાં ગતિ કરતો હોય ત્યારે તેના પર ચુંબકીય બળ લાગે છે. પરિણામે તેના વેગ અને વેગમાન (દળ × વેગ) બંનેમાં ફેરફાર થાય છે.

નોંધઃ ચુંબકીય બળ હંમેશાં વિદ્યુતભારિત કણના (અહીં પ્રોટોનના) વેગને લંબરૂપે હોય છે. તેથી વિદ્યુતભારિત કણના વેગની માત્ર દિશા બદલાય છે. એટલે કે વિદ્યુતભારિત કણના વેગનાં મૂલ્યમાં (ઝડપમાં) કોઈ ફેરફાર થતો નથી. ઉપરાંત (વિદ્યુતભારિત કણના) દળમાં પણ કોઈ ફેરફાર થતો નથી.

પ્રશ્ન 2.
પ્રવૃત્તિ 13.7માં નીચેના કિસ્સામાં સળિયા ABના સ્થાનાંતર પર કઈ અસર થશે?
(i) સળિયા ABમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ વધે.
(ii) વધુ પ્રબળ નાળ ચુંબકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે.
(iii) સળિયા ABની લંબાઈ વધારવામાં આવે.
ઉત્તર:
પ્રયોગોએ દર્શાવ્યું છે કે જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વાહકને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં એવી રીતે મૂકવામાં આવે છે કે જેથી તેની લંબાઈ ચુંબકીય ક્ષેત્રને લંબરૂપે હોય, તો વાહક પર લાગતું બળ અને પરિણામે તેનું સ્થાનાંતર (વાહક પ્રારંભમાં સ્થિર અવસ્થામાં છે) નીચેની ભૌતિક રાશિઓના સમપ્રમાણમાં હોય છે :
(a) વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહના
(b) ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતાને
(c) વાહકની લંબાઈને

1. જ્યારે સળિયા ABમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ વધે છે ત્યારે સળિયા પર વધુ બળ લાગે છે અને જેના કારણે સળિયાનું સ્તાનાંતર પણ વધે છે. (સમપ્રમાણમાં).
2. જો વધુ પ્રબળ નાળ ચુંબકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, તો ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતામાં વધારો થાય અને પરિણામે સળિયા પર વધુ બળ લાગે. સળિયા પર લાગતા વધુ બળના કારણે સળિયાનું સ્થાનાંતર પણ વધુ મળે. (સમપ્રમાણમાં)
3. જો સળિયા ABની લંબાઈ વધારવામાં આવે, તો સળિયા { પર લાગતું બળ પણ વધે છે અને પરિણામે સળિયાનું સ્થાનાંતર પણ વધે છે. (સમપ્રમાણમાં)

પ્રશ્ન 3.
પશ્ચિમ દિશામાં પ્રક્ષિપ્ત કરેલ ધન વિધુતભારિત કણ(a-કણ)નું ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા ઉત્તર દિશામાં વિચલન થાય છે, તો ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા …
(a) દક્ષિણ તરફ છે.
(b) પૂર્વ તરફ છે.
(c) અધોદિશામાં છે.
(d) ઊર્ધ્વદિશામાં છે.
ઉત્તર:
(d) ઊર્ધ્વદિશામાં છે.
Hint:
અહીં, ધન વિદ્યુતભારિત કણ (α-કણ) પ્રારંભમાં પશ્ચિમ દિશામાં ગતિ કરી રહ્યો છે, જેનાથી રચાતા પ્રવાહ(ઇલેક્ટ્રૉન-પ્રવાહની વિરુદ્ધ દિશામાં રચાતા પ્રવાહ)ની દિશા પશ્ચિમ દિશામાં છે.

• α-કણનું વિચલન ઉત્તર દિશામાં મળે છે, જે દર્શાવે છે કે તેના પર લાગતું ચુંબકીય બળ ઉત્તર(દિશા)માં છે.
• તેથી અહીં (a) વિદ્યુતપ્રવાહ I પશ્ચિમ દિશામાં છે અને (b) બળ F ઉત્તર દિશામાં છે.
  
  
• હવે તમારા ડાબા હાથની તર્જની (પ્રથમ આંગળી), મધ્યમા (વચ્ચેની આંગળી) અને અંગૂઠાને એવી રીતે પ્રસારો કે ત્રણેય એકબીજાને લંબરૂપે ગોઠવાય.
• ડાબા હાથને એવી રીતે ગોઠવો કે જેથી મધ્યમા (વચ્ચેની આંગળી) પશ્ચિમ દિશામાં રહે (વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં) અને અંગૂઠો ઉત્તર દિશામાં રહે (બળની દિશામાં).
• આ કિસ્સામાં તમારી પ્રથમ આંગળી (તર્જની) ઊર્ધ્વદિશામાં ગોઠવાય છે (જે આકૃતિમાં ⊙ સંજ્ઞા વડે દર્શાવેલ છે). પ્રથમ આંગળીની દિશા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા દર્શાવતી હોવાથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઊર્ધ્વદિશામાં હશે. (જુઓ આકૃતિ 13.23 (a) અથવા 13.23 (b)].

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા.પુ. પાના નં.233)

પ્રશ્ન 1.
ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમનું વિધાન લખો.
ઉત્તર:
આપેલ પરિસ્થિતિમાં વાહક પર લાગતા બળની દિશા શોધવા માટે ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

તમારા ડાબા હાથનો અંગૂઠો, પ્રથમ આંગળી અને વચ્ચેની આંગળી આ ત્રણેયને એવી રીતે પ્રસારો કે જેથી તેઓ એકબીજાને પરસ્પર લંબ રહે. જો પ્રથમ આંગળી ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં હોય અને વચ્ચેની (બીજી) આંગળી વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં હોય તો અંગૂઠાની દિશા વાહક પર લાગતા બળની દિશા અથવા વાહકના ગતિની (સ્થાનાંતરની) દિશા દર્શાવે છે.
નોંધઃ પ્રયોગો પરથી સાબિત થયું છે કે, જો સળિયામાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પરસ્પર લંબ હોય, તો સળિયા પર લાગતા બળની દિશા બંનેને લંબરૂપે હોય છે.

પ્રશ્ન 2.
વિદ્યુત મોટરનો સિદ્ધાંત શું છે?
ઉત્તર:
જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહધારિત લંબચોરસ ગૂંચળાને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્રને લંબ હોય તેવી તેની બે સમાંતર ભુજાઓ પર, ભુજાઓને લંબરૂપે સમાન મૂલ્યના અને વિરુદ્ધ દિશાનાં બળો લાગે છે. જેના પરિણામસ્વરૂપે ગૂંચળું સતત ભ્રમણ કરે છે.

પ્રશ્ન 3.
વિદ્યુત મોટરમાં સ્લિટ રિંગની ભૂમિકા શું છે?
ઉત્તર:
વિદ્યુત મોટરમાં સ્લિટ રિંગ કમ્યુટેટરની જેમ વર્તે છે અને તે ગૂંચળાના અર્ધપરિભ્રમણ બાદ ગૂંચળામાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાને ઉલટાવવાનું કાર્ય કરે છે.

વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઉલટાવવાના કારણે ગૂંચળાના ભ્રમણ માટે જવાબદાર બળયુગ્મ(એટલે કે ટૉર્ક)ની દિશામાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી અને ગૂંચળું તે જ દિશામાં ભ્રમણ કરવાનું ચાલુ રાખે છે.

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા.પુ. પાના નં. 236)

પ્રશ્ન 1.
કોઈ ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરવાની જુદી જુદી રીતો જણાવો.
ઉત્તર:

1. ચુંબકને સ્થિર ગૂંચળાની નજીક અથવા દૂર લઈ જતાં અથવા ગૂંચળાને સ્થિર ચુંબકથી દૂર કે નજીક લઈ જતાં, ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરી શકાય છે.
2. આપેલ ગૂંચળાની નજીક યોગ્ય રીતે મૂકેલ બીજા ગૂંચળામાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ બદલીને આપેલ ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરી શકાય છે.
3. અસમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ગૂંચળાને યોગ્ય રીતે ગતિ કરાવીને અથવા સ્થિર ગૂંચળાની આસપાસના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સમય સાથે કોઈ પણ રીતે ફેરફાર કરીને આપેલ ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરી શકાય છે.
4. ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં આપેલ ગૂંચળાને યોગ્ય રીતે ઘુમાવતાં અથવા ગૂંચળા પાસે મૂકેલ ચુંબકને યોગ્ય રીતે ઘુમાવતાં, ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરી શકાય છે.
   [નોંધઃ અહીં વપરાયેલ ચુંબક કાં તો ગજિયો ચુંબક હોય અથવા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત કોઈ વાહક હોય.]

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા.પુ. પાના નં 237)

પ્રશ્ન 1.
વિદ્યુત જનરેટરનો સિદ્ધાંત જણાવો.
ઉત્તર:
વિદ્યુત જનરેટરનું કાર્ય વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે.
સિદ્ધાંત: બંધપરિપથમાં અથવા ગૂંચળામાં બદલાતાં જતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુતપ્રવાહને પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ કહે છે. આ ઘટનાને વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ કહે છે.
આ અર્થિંગ વાયરને સાધનોની ધાતુની સપાટી સાથે જોડવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 2.
એકદિશ પ્રવાહ(DC)ના કેટલાક સ્ત્રોતોનાં નામ આપો.
ઉત્તર:
વિદ્યુતરાસાયણિક સૂકો કોષ, બૅટરી, DC જનરેટર, સૂર્યકોષ વગેરે એકદિશ પ્રવાહ(DC)ના કેટલાક સ્રોત છે.

પ્રશ્ન 3.
કયા સ્ત્રોત ઊલટસૂલટ (પ્રત્યાવર્તી) પ્રવાહ (AC) ઉત્પન્ન કરે છે?
ઉત્તર:
AC જનરેટર (અથવા પાવરહાઉસ જનરેટર), કાર – ઑલ્ટરનેટર, બાઇસિકલ ડાયનેમો વગેરે પ્રત્યાવર્તી પ્રવાહ(AC)ના સ્ત્રોત છે.

પ્રશ્ન 4.
સાચો વિકલ્પ પસંદ કરોઃ
તાંબાના તારનું એક લંબચોરસ ગૂંચળું ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં (યોગ્ય રીતે) પરિભ્રમણ કરે છે. તેમાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા દર …………….. પછી બદલાય છે.
(a) બે ભ્રમણ
(b) એક ભ્રમણ
(c) અડધા (અધ)-ભ્રમણ
(d) એક-ચતુર્ભાશ ભ્રમણ
ઉત્તરઃ
(c) અડધા (અર્ધ)-ભ્રમણ
Hint:
દરેક અર્ધ-પરિભ્રમણ પછી, ગૂંચળાની બે સમાંતર 3 ભુજા(AB અને CD)ની ગતિની દિશાઓ બદલાય (ઊલટાય) છે અને પરિણામે પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા દરેક અર્ધ-પરિભ્રમણ બાદ (એક વખત) બદલાય છે.

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા.પુ. પાના નં. 238)

પ્રશ્ન 1.
વિદ્યુત પરિપથો અને ઉપકરણોમાં સામાન્ય રીતે વપરાતા બે સુરક્ષા ઉપાયોના નામ લખો.
ઉત્તર:

1. યોગ્ય રેટિંગવાળો (સલામત) ક્યૂઝ વાપરવોઃ જેના કારણે ઓવરલોડિંગના લીધે સાધનો અને પરિપથને થતું નુકસાન નિવારી શકાય છે.
2. યોગ્ય અર્થિંગ વાયર વાપરવો : જ્યારે લાઇવ વાયર અકસ્માતે વિદ્યુત સાધનના ધાતુના ભાગને સ્પર્શે છે, ત્યારે શક્ય એવા વિદ્યુતશૉકથી બચી શકાય છે.

પ્રશ્ન 2.
2 kw પાવર રેટિંગ ધરાવતું એક ઇલેક્ટ્રિક ઓવન 3 5 Aનું પ્રવાહ રેટિંગ ધરાવતા એક ઘરેલુ વિદ્યુત પરિપથ(220 V)માં વાપરવામાં આવે છે, તો આ પરિપથમાં તમે કેવાં (જ્યાં) પરિણામોની અપેક્ષા રાખો છો? સમજાવો.
ઉત્તર:
વિદ્યુત ઓવન દ્વારા ખેંચાતો વિદ્યુતપ્રવાહ,

અહીં, વિદ્યુત પરિપથનું પ્રવાહ રેટિંગ 5A છે. તેનો અર્થ આ પરિપથમાં વપરાયેલો (જોડેલો) ક્યૂઝ 5 Aની પ્રવાહ ક્ષમતાવાળો છે.
હવે, જ્યારે ઓવનને ચાલુ કરવામાં આવે ત્યારે ક્યૂઝ વાયર (5 A રેટિંગવાળો) ઘણો ગરમ થઈ જશે અને તેથી ઓગળી જશે. પરિણામે પરિપથમાં ભંગાણ સર્જાશે. આના કારણે વિદ્યુત ઓવનને થતું નુકસાન અટકી જશે.
[જો આ પરિપથમાં 9.09 A કરવા વધારે રેટિંગવાળો ફ્યુઝ વાપયોં હોત અથવા આ પરિપથમાં કોઈ ફ્યૂઝ વાપર્યો જ ન હોત, તો કદાચ આગ લાગી હોત.].

પ્રશ્ન 3.
ઘરેલુ વિદ્યુત પરિપથોમાં ઓવરલોડિંગને નિવારવા માટે. કઈ સાવધાની રાખવી જોઈએ?
ઉત્તર:
ઘરેલુ વિદ્યુત પરિપથોમાં ઓવરલોડિંગથી બચવા નીચેની સાવધાની રાખવી જોઈએ:

1. વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન કરતા વાયર, યોગ્ય પ્રવાહ રેટિંગવાળા વાપરવા જોઈએ.
2. ઘરમાં બે અલગ પરિપથ હોવા જોઈએ. એક 5A વિદ્યુતપ્રવાહ રેટિંગ ધરાવતો પરિપથ જે બલ્બ, ટ્યૂબલાઈટ, ટીવી, પંખા વગેરે સાધનો માટે અને બીજો 15 A વિદ્યુતપ્રવાહ રેટિંગ ધરાવતો પરિપથ જે તાપન-સાધનો જેવાં કે ગીઝર, AC (વાતાનુકૂલ કરનાર) 5 વગેરે માટે વાપરવો જોઈએ.
3. સમાંતર પરિપથનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ અને દરેક 3 પરિપથમાં યોગ્ય પ્રવાહ રેટિંગવાળો ક્યૂઝ વાપરવો જોઈએ.
4. ઊંચો પાવર રેટિંગ ધરાવતા વિવિધ વિદ્યુત સાધનો જેવાં કે વિદ્યુત ઈસ્ત્રી, ગીઝર, વાતાનુકૂલ કરનાર (AC) વગેરેને એક જ ? સમયે ચાલુ કરવા ન જોઈએ.
5. ઘણાં બધાં વિદ્યુત સાધનોને એક જ સૉકિટમાં એકસાથે વાપરવા ન જોઈએ.
6. દર 5થી 6 વર્ષ પછી જૂના તારની જગ્યાએ, ચોક્કસ પ્રવાહ રેટિંગવાળા અને સારું અવાહક આવરણ ધરાવતા નવા તાર વાપરવા જોઈએ.
7. સારી ગુણવત્તા ધરાવતાં PVC વાપરવાં જોઈએ.

GSEB Class 10 Science વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો Textbook Activities

પ્રવૃત્તિ 13.1 (પા.પુ. પાના નં. 223)

વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે તે દર્શાવવું.
પદ્ધતિ:

• • આકૃતિ 13.1માં દર્શાવ્યા અનુસાર વિદ્યુત પરિપથમાં બિંદુઓ
  • X અને Yની વચ્ચે એક સુરેખ લાંબો અને જાડો તાંબાનો તાર ગોઠવો. તાર XY કાગળના સમતલને લંબરૂપે ગોઠવેલ છે.
    
    [આકૃતિ 13.1: હોકાયંત્રની સોય વાહક તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં કોરાવર્તન પામે છે]
  • આ તાંબાના તારની નજીક એક નાના હોકાયંત્ર(Compass)ને સમક્ષિતિજ રહે તેમ પૂંઠાની ઉપર ગોઠવો.
• તેની સોયની સ્થિતિનું અવલોકન કરો.
  • હવે કળમાં પ્લગ દાખલ કરી પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરો.
• હોકાયંત્રની સોયના સ્થાનમાં થતા ફેરફારનું અવલોકન કરો.
• આ શું દર્શાવે છે? (અથવા આનો અર્થ શું થાય?)

અવલોકન

• જ્યારે તાંબાના લાંબા અને જાડા સુરેખ તારમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતો નથી એટલે કે જ્યારે પ્લગ કn K ખુલ્લી હોય છે, ત્યારે હોકાયંત્રની સોય (એટલે કે ચુંબકીય સોય) પૃથ્વીની ભૌગોલિક ઉત્તર-દક્ષિણ દિશામાં સ્થિર રહે છે.
• કળમાં પ્લગ ભરાવીને તાંબાના તાર XYમાં (એટલે કે વાહક તારમાં) વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં હોકાયંત્રની સોયનું કોરાવર્તન થાય છે.
  [તાંબાના તારમાં વહેતાં વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં ફેરફાર થતાં, ચુંબકીય સોયના કોણાવર્તનની દિશામાં ફેરફાર થાય છે.]
• આ દર્શાવે છે કે (સૂચવે છે કે, તાંબાના તારમાં (વાહકમાં) વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતાં ચુંબકીય અસર ઉત્પન્ન થાય છે, એનો અર્થ તાંબાના તારની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉદ્ભવે છે.

નિર્ણયઃ
વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. આમ, આપણે કહી શકીએ કે ◆ વિદ્યુત અને ◆◆ ચુંબકત્વ એકબીજા સાથે સંકળાયેલા (જોડાયેલા) છે.
નોંધઃ “વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસર’ એટલે વાહક તારમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ તેની આજુબાજુ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે.

પ્રવૃત્તિ 13.2 (પા.પુ. પાના નં. 224)

ગજિયા ચુંબક દ્વારા ઉત્પન્ન થતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને સમજવું.
અથવા
ગજિયા ચુંબકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ મેળવવી.
પદ્ધતિઃ

• • ડ્રૉઇંગ બોર્ડ પર એક સફેદ પેપરને ચીકણા દ્રવ્ય (ગુંદર) વડે ચીપકાવો.
  • એક ગજિયા ચુંબકને તેની મધ્યમાં મૂકો.
    
    [આકૃતિ 13.8: ગજિયા ચુંબકની નજીક લોખંડનો ભૂકો ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ પર ગોઠવાય છે.]
• ◆ વિદ્યુત : વિદ્યુત એ ઊર્જાનું નિયંત્રિત અને અનુકૂળ સ્વરૂપ છે, જે અન્ય પ્રકારની ઊર્જાઓમાંથી પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. દા. ત., રાસાયણિક પ્રક્રિયાની ઊર્જા, અથવા ડાયનેમોની કૉઇલનું યાંત્રિક ભ્રમણ.
  વિદ્યુતનો ઉપયોગ આધુનિક સમાજના લગભગ દરેક ક્ષેત્રમાં થતો હોય છે, જેમ કે ઘરગથ્થુ, વેપાર-વાણિજ્ય, વાહનવ્યવહાર અને ઉદ્યોગ વગેરે, પરિણામે જીવન વધુ ઝડપી અને સરળ બને છે.
• ◆◆ ચુંબકત્વઃ ચુંબકત્વ એટલે ચુંબક(અથવા ચુંબકીય દ્રવ્યો)નું એવું લક્ષણ કે જે અમુક નિશ્ચિત પરિસ્થિતિઓમાં આકર્ષણ કે અપાકર્ષણ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે.
  દા. ત., ભૂચુંબકત્વ, ડાયામૅગ્નેટિઝમ, પેરામૅગ્નેટિઝમ, ફેરોમૅગ્નેટિઝમ, ફેરીમૅગ્નેટિઝમ.
• ગજિયા ચુંબકની આસપાસ એકસરખો લોખંડનો ભૂકો ભભરાવો. (આકૃતિ 13.3) આ માટે તમે મીઠું છાંટવાની ડબ્બીનો ઉપયોગ કરી શકો.
• હવે બોર્ડને હળવેથી ટકોરા મારો.
  • તમે શું અવલોકન કરો છો?
  • લોખંડનો ભૂકો આવી ચોક્કસ ભાતમાં કેમ ગોઠવાય છે?
  • આ ભાત શું દર્શાવે છે?

અવલોકનઃ

1. લોખંડનો ભૂકો પોતાની જાતે જ આકૃતિ 13.3માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે છે ચોક્કસ ભાતમાં ગોઠવાઈ જાય છે.
2. ગજિયો ચુંબક પોતાની આસપાસના વિસ્તારમાં પોતાનો પ્રભાવ (અસર) ઉત્પન્ન કરે છે. તેથી લોખંડનો ભૂકો બળ અનુભવે છે. આ બળને કારણે લોખંડનો ભૂકો વિશિષ્ટ (ચોક્કસ) ભાતમાં ગોઠવાય છે.
3. ચુંબકની આસપાસનો વિસ્તાર કે જેમાં ચુંબકના બળની અસર અનુભવાય છે, તેને ચુંબકીય ક્ષેત્ર કહે છે.
   લોખંડના ભૂકાની ગોઠવણીથી જે રેખાઓ બને છે, તેને ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કહે છે.

નિર્ણયઃ
ગજિયો ચુંબક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે, જે તેની આસપાસ લોખંડનો ભૂકો ભભરાવીને શોધી શકાય છે.

પ્રવૃત્તિ 13.3 (પા.પુ. પાના નં 224)

હોકાયંત્રનો ઉપયોગ કરીને ગજિયા ચુંબકની ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ દોરવી.
પદ્ધતિ :

1. એક નાનું હોકાયંત્ર અને ગજિયો ચુંબક લો.
2. ડ્રૉઇંગ બોર્ડ પર ગુંદર વડે ચીપકાવેલા સફેદ કાગળ પર ચુંબકને મૂકો.
3. ચુંબકની ધારને અંકિત કરો.
4. ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવની નજીક હોકાયંત્રને ગોઠવો. તે કેવી રીતે વર્તે છે?
5. સોયના બને છેડાઓના સ્થાન અંકિત કરો.
6. હવે સોયને નવા સ્થાન પર એવી રીતે ખસેડો કે જેથી તેનો દક્ષિણ ધ્રુવ, પહેલાથી સ્થિતિમાં રહેલા ઉત્તર ધ્રુવના સ્થાન પાસે આવી જાય.
7. આ રીતે આકૃતિ 13.4માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે તમે ચુંબકના દક્ષિણ ધ્રુવ સુધી ઉત્તરોત્તર ગતિ કરતાં પહોંચી જાઓ.
   
   [આકૃતિ 13.4: હોકાયંત્રની મદદથી ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્ષેત્રરેખાઓ દોરવી]
   
   [આકૃતિ 13.5: ગજિયા ચુંબકની આસપાસ ક્ષેત્રરેખાઓ]
8. કાગળ પર રહેલાં આ બિંદુઓને સળંગ વક્રના સ્વરૂપમાં જોડો. આ વક્ર ક્ષેત્રરેખા દર્શાવે છે.
   • આ પદ્ધતિનું પુનરાવર્તન કરી તમારાથી શક્ય હોય તેટલી રેખાઓ દોરો. તમને આકૃતિ 13.5માં દર્શાવ્યા પ્રમાણેની ભાત મળશે.
     આ રેખાઓ ચુંબકની આસપાસ રહેલા ચુંબકીય ક્ષેત્રનું નિરૂપણ. કરે છે. તેમને ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કહે છે.
9. ક્ષેત્રરેખા પર ગતિ કરતાં કરતાં હોકાયંત્રની સોયના આવર્તનનું અવલોકન કરો.

અવલોકન:

• સોયના દક્ષિણ ધ્રુવ ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવ તરફ જાય છે. હોકાયંત્રના સોયનો ઉત્તર ધ્રુવ ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવથી દૂર તરફ જાય છે.
• ચુંબકીય ક્ષેત્ર, દિશા અને મૂલ્ય બંને ધરાવતી ભૌતિક રાશિ છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા એ દિશા લેવામાં આવે છે કે જે દિશામાં હોકાયંત્રની સોયનો ઉત્તર ધ્રુવ ક્ષેત્રની અંદર ગતિ કરે (અથવા આવર્તન પામે).
  તેથી ક્ષેત્રરેખાઓ ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવમાંથી નીકળે છે અને દક્ષિણ ધ્રુવમાં દાખલ થાય છે. ચુંબકની અંદર ક્ષેત્રરેખાઓની દિશા તેના દક્ષિણ ધ્રુવથી ઉત્તર ધ્રુવ તરફ હોય છે. આમ, ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ બંધગાળા (વક્રો) બનાવે છે.

નિર્ણયઃ

• ચુંબકની આસપાસના વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોય છે. તેનો અર્થ ગજિયો ચુંબક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે.
• હોકાયંત્રની સોયનો ઉત્તર ધ્રુવ જે દિશામાં આવર્તન પામે છે, તે ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા હોય છે.
• ક્ષેત્રરેખાઓ જ્યાં વધારે નજીક નજીક (ગીચોગીચ) હોય ત્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રબળ હોય છે, એટલે કે ત્યાં રાખેલ કોઈ બીજા ચુંબકના ધ્રુવ પર ચુંબકીય ક્ષેત્રના કારણે વધારે બળ લાગે છે અને જ્યાં ક્ષેત્રરેખાઓ છૂટી છૂટી હોય છે, ત્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર નિર્બળ હોય છે.
• સોય ધ્રુવોની નજીક જાય તેમ તેનું આવર્તન વધે છે.

પ્રવૃત્તિ 13.4 (પા.પુ. પાના નં. 226)

વિદ્યુતપ્રવાહના કારણે ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે તે દર્શાવવું.
પદ્ધતિઃ

1. તાંબાનો એક લાંબો સુરેખ તાર, 1.5 vના બે કે ત્રણ સેલ અને એક પ્લગ કળ લો. દરેકને આકૃતિ 13.6 (a)માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે શ્રેણીમાં જોડો.
2. એક સુરેખ તારને હોકાયંત્રની સોયની ઉપર તેને સમાંતરરૂપે ગોઠવો.
3. હવે પ્લગમાં કળ નાખીને પરિપથ પૂર્ણ કરો.

• સોયના ઉત્તર ધ્રુવના થતાં કોરાવર્તનની દિશાનું અવલોકન કરો.
• આકૃતિ 13.6 (b)માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે પરિપથમાં જોડેલ સેલનું જોડાણ બદલી નાખો. પરિણામે તાંબાના તારમાંથી વહેતા પ્રવાહની દિશા બદલાશે, એટલે કે તે દક્ષિણથી ઉત્તર તરફની થશે.
• સોયના કોરાવર્તનની દિશામાં થતા ફેરફારનું અવલોકન કરો.
  

અવલોકનઃ
આકૃતિ 13.6 (a)માં દર્શાવ્યા મુજબ જો વિદ્યુતપ્રવાહ ઉત્તરથી દક્ષિણ દિશા તરફ વહેતો હોય છે, ત્યારે હોકાયંત્રની સોયનો ઉત્તર ધ્રુવ પૂર્વ દિશામાં આવર્તન પામે છે.

હવે, જ્યારે તાંબાના તારમાં વહેતા પ્રવાહની દિશા ઉલટાવવામાં આવે છે ત્યારે હોકાયંત્રની સોય વિરુદ્ધ દિશામાં આવર્તન પામે છે. એટલે કે આકૃતિ 13.6 (b)માં દર્શાવ્યા મુજબ પશ્ચિમ દિશામાં આવર્તન પામે છે.

એનો અર્થ એ થયો કે જો વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઊલટાઈ જાય, તો વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પણ ઊલટાઈ જાય છે.

નિર્ણય:
વિદ્યુતપ્રવાહના કારણે ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે.

પ્રવૃત્તિ 13.5 (પા.પુ. પાના નં.226)

સુરેખ વાહકમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની (રેખાઓની) ભાતનો અભ્યાસ કરવો.
પદ્ધતિઃ

• એક બૅટરી (12 v), ચલ અવરોધ (અથવા રીહોસ્ટેટ), એમિટર (0 – 5 A), પ્લગ કળ અને જાડો લાંબો સુરેખ તાંબાનો તાર લો.
• એક લંબચોરસ પૂંઠાની મધ્યમાંથી તેના સમતલને લંબરૂપે રહે તેમ જાડા તારને દાખલ કરો. ધ્યાન રાખો કે હું તારમાં જડિત હોય ઉપર કે નીચે સરકતું ન હોય.
• આકૃતિ 13.7 (a)માં દર્શાવ્યા અનુસાર તાંબાના તારને બિંદુ X અને જૂની વચ્ચે ઊર્ધ્વ રહે તે રીતે બૅટરી, પ્લગ કળ, એમિટર અને રીહોસ્ટેટ સાથે શ્રેણીમાં જોડો.
• થોડો લોખંડનો ભૂકો પૂંઠા પર સમાન રીતે ભભરાવો. (આ માટે તમે મીઠું છાંટવા માટેની ડબ્બીનો ઉપયોગ કરી શકો).
• કળ લગાવીને પરિપથ બંધ કરો, જેથી તારમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ વહેશે. એ સુનિશ્ચિત કરો કે બિંદુઓ X અને Y વચ્ચે જોડેલ તાંબાનો તાર ઊર્ધ્વદિશામાં સીધો રહે.
• ચલ અવરોધ(અથવા રીહોસ્ટેટ)ના ચલને એક ચોક્કસ સ્થિતિમાં રાખીને એમિટરમાંથી વહેતા પ્રવાહની નોંધ કરો.

1. પૂઠાને થોડો સમય હળવેથી ટકોરા મારો. લોખંડના ભૂકાની ભાતનું અવલોકન કરો.
2. આ સંકેન્દ્રિત વર્તુળો શું દર્શાવે છે?
3. આ રીતે ઉદ્ભવતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા કેવી રીતે શોધીશું?
   (વર્તુળના કોઈ બિંદુ (ધારો કે P) પાસે હોકાયંત્ર ગોઠવો. સોયની દિશાનું અવલોકન કરો.)
4. શું સુરેખ તાંબાના તારમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઊલટાવતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની દિશા ઊલટાય છે? ચકાસો.
   
   
   
   [આકૃતિ 13.7: (a), (b) સુરેખ વિદ્યુતપ્રવાહધારિત તારની આસપાસ ઉદ્દભવતાં ચુંબકીય ક્ષેત્રને દર્શાવતાં સમકેન્દ્રીય વર્તુળોની ભાત. વર્તુળમાં તીરની નિશાની ક્ષેત્રરેખાઓની દિશાનું સૂચન કરે છે. (c) લોખંડના ભૂકાનો ઉપયોગ કરીને મળતી ભાતનું ખૂબ નજીકનું અવલોકન]
5. જો તાંબાના તારમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહમાં ફેરફાર કરવામાં આવે, તો આપેલ બિંદુ પાસે હોકાયંત્રની સોયના કોણાવર્તન પર શું પ્રભાવ પડશે?
   (આ જોવા માટે તારમાંથી વહેતા પ્રવાહમાં ચલ અવરોધની મદદથી ફેરફાર કરો.)
6. તારમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહને એકસરખો રાખીને જો હોકાયંત્રને તાંબાના તારથી દૂર લઈ જવામાં આવે, તો હોકાયંત્રની સોયના કોણાવર્તનમાં શું ફેર પડશે?
   (આ જોવા માટે હવે વાહક તારથી દૂરના બિંદુએ હોકાયંત્રની ૬ સોય [ધારો કે બિંદુ પાસે (આકૃતિ 13.7 b))] ગોઠવો.
7. તમે કેવો ફેરફાર જુઓ છો?

અવલોકન

• એવું જોવા મળ્યું કે લોખંડનો ભૂકો તાંબાના તારની આસપાસ સંકેન્દ્રીય વર્તુળોની ભાત રચાય તે રીતે ગોઠવાઈ જાય છે. (આકૃતિ 13.7 (c)).
• આ સંકેન્દ્રિત વર્તુળો ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ (ભાત) દર્શાવે છે.
• હોકાયંત્રની સોયના ઉત્તર ધ્રુવ વડે દર્શાવેલ દિશા, P બિંદુ આગળ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાની દિશા આપે છે. આકૃતિ 13.7 (a)માં તેને તીર દ્વારા દર્શાવેલ છે.
• હા. જો સુરેખ તાંબાના તારમાં વહેતા પ્રવાહની દિશા ઉલટાવવામાં આવે, તો ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની દિશા પણ ઊલટાઈ જાય છે. (આકૃતિ 13.7 (b)).
• જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહ બદલાય છે ત્યારે સોયનું કોણાવર્તન પણ બદલાય છે.
  જો વિદ્યુતપ્રવાહ વધે તો કોરાવર્તન વધે છે અને જો રે વિદ્યુતપ્રવાહ ઘટે તો કોરાવર્તન ઘટે છે.
• જ્યારે હોકાયંત્રને તારથી દૂર તરફ ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે સોયનું કોણાવર્તન ઘટે છે.
• જ્યારે હોકાયંત્રને તારથી દૂર તરફ ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે એવું જોવામાં આવે છે કે વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ તારની આસપાસનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર દર્શાવતાં સંકેન્દ્રિત વર્તુળો મોટાં ને મોટાં થતાં જાય છે.
  બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આપણે જેમ તારથી દૂર જઈએ, તેમ ચુંબકીય ક્ષેત્ર દર્શાવતાં વર્તુળની ત્રિજ્યા વધે છે.

નિર્ણય:

1. વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ તાર દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રની ભાત સંકેન્દ્રિત વર્તુળો છે, જે બીજું કશું નહિ પણ ઉત્પાદિત ચુંબકીય ક્ષેત્રની ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ છે.
2. કોઈ બિંદુ આગળ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા, તે બિંદુ પાસે ચોક્કસ વર્તુળને દોરેલા સ્પર્શકની દિશા હોય છે, જે-તે બિંદુ પાસે હોકાયંત્રની સોયના ઉત્તર ધ્રુવની દિશા છે.
3. જો સુરેખ તાંબાના તારમાં રહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઉલટાવવામાં આવે, તો ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાની દિશા પણ ઊલટાઈ જાય છે, અર્થાત્ તે વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે.
4. જેમ તારમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ વધે છે, તેમ આપેલ બિંદુ પાસે ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મૂલ્ય વધે છે.
   એનો અર્થ ચુંબકીય ક્ષેત્ર B ∝ વિદ્યુતપ્રવાહ I.
5. જેમ તારથી અંતર વધે છે, તેમ વાહકમાં આપેલા વિદ્યુતપ્રવાહ દ્વારા ઉત્પાદિત ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મૂલ્ય ઘટે છે.
   એટલે કે ચુંબકીય ક્ષેત્ર B ∝ 

પ્રવૃત્તિ 13.6 (પા.પુ. પાના નં.229)

વિદ્યુતપ્રવાહધારિત વર્તુળાકાર ગૂંચળાની નજીક ઉત્પન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરવો.
પદ્ધતિ:

• એક એવું લંબચોરસ પૂંઠું લો જેમાં બે છિદ્રો હોય. પૂંઠાના સમતલને લંબ રહે તેમ એક ખૂબ જ વધારે આંટાઓ ધરાવતી લૂપને પૂંઠામાં દાખલ કરો.
• આકૃતિ 13.13માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે લૂપના છેડાઓ સાથે શ્રેણીમાં બૅટરી, કળ અને એક રીહોસ્ટેટનું જોડાણ કરો.
• લોખંડના ભૂકાને પૂંઠા પર સમાન રીતે ભભરાવો.
• કળમાં પ્લગ મૂકો. (કળ ચાલુ કરો.)

પૂંઠાને થોડો સમય હળવેથી ટકોરા મારો. પૂંઠા પર લોખંડના ભૂકાની જે ભાત રચાય છે, તેનું અવલોકન કરો.

અવલોકન:
લોખંડનો ભૂકો આકૃતિ 13.13માં દર્શાવ્યા અનુસાર પોતાની રીતે ગોઠવાય છે.

નિર્ણયઃ

1. ગૂંચળાના કેન્દ્ર પાસે ચુંબકીય ક્ષેત્ર લગભગ સમાન હોય છે.
2. ગૂંચળાની નજીક ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ વર્તુળાકાર અને સમકેન્દ્રીય હોય છે.
3. કેન્દ્ર પાસે ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ ગીચોગીચ હોય છે, જે દર્શાવે છે કે ત્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર મહત્તમ હોય છે.

પ્રવૃત્તિ 13.7 (પા.પુ. પાના નં.230)

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકેલા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત નાના ઍલ્યુમિનિયમ
પદ્ધતિ :

• આકૃતિ 13.20માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે એક નાનો ઍલ્યુમિનિયમનો સળિયો AB (લગભગ 6 cm) લંબાઈનો લો. બે વાહક તાર વડે તેને સમક્ષિતિજ રહે તે રીતે લટકાવો.
• એક પ્રબળ નાળ ચુંબકને એવી રીતે ગોઠવો કે સળિયો તેના બે ધ્રુવોની મધ્યમાં રહે તથા ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઊર્ધ્વદિશામાં મળે. આ માટે ઉત્તર ધ્રુવ ઍલ્યુમિનિયમના સળિયાની નીચે અને દક્ષિણ ધ્રુવ ઉપર રહે તે રીતે ગોઠવો.
• ઍલ્યુમિનિયમના સળિયાની સાથે શ્રેણીમાં બૅટરી, કળ અને રીહોસ્ટેટ જોડો.
• હવે આ સળિયામાં B છેડાથી A છેડાની દિશામાં પ્રવાહ પસાર

તમે શું અવલોકન કરો છો?
સળિયામાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઊલટાવી સળિયાના સ્થાનાંતરની દિશા જુઓ.
સળિયો કેમ સ્થાનાંતર પામે છે?

[આકૃતિ 13.20 : વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સળિયો AB, તેની લંબાઈ અને ચુંબકીય ક્ષેત્રને લંબરૂપે બળ અનુભવે છે. સરળતા ખાતર, અહીં ચુંબકના આધાર આકૃતિમાં દર્શાવ્યા નથી.]

શિરોલંબ અધોદિશામાં ચુંબકના બે ધ્રુવોની અદલાબદલી કરીને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા બદલો અને વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સળિયા પર લાગતા બળ સ્થાનાંતરની દિશાનું અવલોકન કરો.

અવલોકન:

• અવલોકન કરતાં જણાય છે કે, સળિયો ડાબી બાજુ ખસે છે.
• તારમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઉલટાવતાં સળિયાના સ્થાનાંતરની દિશા ઊલટાઈ જાય છે. એટલે કે, હવે તે જમણી બાજુ ખસે છે.
  આના પરથી સૂચિત થાય છે કે, સળિયામાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઉલટાવતાં તેના પર લાગતાં બળની દિશા પણ ઊલટાઈ જાય છે.
• ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વિદ્યુતપ્રવાહધારિત ઍલ્યુમિનિયમના સળિયાને મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે તેના પર લાગતા બળના કારણે સળિયો સ્થાનાંતર અનુભવે છે.
• શિરોલંબ અધોદિશામાંના ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા ઉલટાવતાં, વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સળિયા પર લાગતા બળની દિશા પણ ઊલટાઈ જાય છે અને પરિણામે તેના (સળિયાના) સ્થાનાંતરની દિશા પણ ઊલટાઈ જાય છે. (કારણ કે સળિયો પ્રારંભમાં સ્થિર અવસ્થામાં છે.)

નિર્ણય:

1. પ્રવાહધારિત વાહક(અહીં સળિયો)ને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકતા તેના પર બળ લાગે છે.
2. વાહક (સળિયા) પર લાગતાં બળની દિશા અને તેથી તેના સ્થાનાંતરની દિશા તેમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પર આધાર રાખે છે.

નોંધ:

1. અહીં, સળિયાના સ્થાનાંતરની દિશા તેના પર લાગતા બળની દિશામાં હોય છે, કારણ કે સળિયો પ્રારંભમાં સ્થિર અવસ્થામાં છે. ગતિશાસ્ત્રનાં સમીકરણો યાદ કરો.
2. સળિયા પર લાગતું ચુંબકીય બળ, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં રહેલ સળિયાની લંબાઈ પર આધાર રાખે છે.

પ્રવૃત્તિ 13.8 (પા.પુ. પાના નં. 233)

વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણની ઘટના સમજવી.
પદ્ધતિઃ

• • AB તારનું એક ગૂંચળું લો કે જેને ઘણા આંટાઓ હોય.
  • આ ગૂંચળાના છેડાઓને આકૃતિ 13.25માં દર્શાવ્યા મુજબ ગૅલ્વિનોમિટર સાથે જોડો.
  • એક પ્રબળ ગજિયો ચુંબક લો અને તેના ઉત્તર ધ્રુવને ગૂંચળાના છેડા B તરફ ગતિ કરાવો.
• ગૅલ્વિનોમિટરના દર્શકમાં તમને કોઈ ફેરફાર દેખાય છે?
  • હવે, ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવને ગૂંચળાથી દૂરની તરફ ખેંચી લો.
• તમે શું અવલોકન કરો છો?
  • ચુંબકને તેનો ઉત્તર ધ્રુવ ગૂંચળા તરફ રહે તે રીતે B છેડા પાસે લાવી કોઈ નજીકના બિંદુ પાસે સ્થિર કરો.
  • ગૂંચળાને જમણી તરફ અને ત્યારબાદ ડાબી બાજુ ગતિ કરાવો. તમે શું અવલોકન કરો છો?
• જ્યારે ગૂંચળાને ચુંબકની સાપેક્ષે સ્થિર રાખવામાં આવે છે ત્યારે
• તમે શું અવલોકન કરો છો?
  • હવે, ચુંબકના દક્ષિણ ધ્રુવને ગૂંચળાના છેડા B તરફ ગતિ કરાવો.
• તમે શું અવલોકન કરો છો?
• જ્યારે ગૂંચળું અને ચુંબક બંને સ્થિર સ્થિતિમાં હોય ત્યારે તમે શું અવલોકન કરો છો?
• આ પ્રવૃત્તિ પરથી તમે શું નિષ્કર્ષ તારવશો?
  
  [આકૃતિ 13.25: ચુંબકને ગૂંચળા તરફ ગતિ કરાવતાં તે ગૂંચળાના પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહનું નિર્માણ કરે છે, જે ગૅલ્વેનોમિટરની સોયના કોણાવર્તન પરથી જોઈ શકાય છે.].

અવલોકનઃ

1. ગેલ્વેનોમિટરના દર્શકનું ક્ષણિક આવર્તન જોવા મળે છે. ધારો કે, કે તે જમણી તરફ છે.
   જે ગૂંચળા ABમાં વિદ્યુતપ્રવાહની હાજરીનું સૂચન કરે છે. ચુંબકની ગતિ અટકી જાય તે ક્ષણે ગેલ્વેનોમિટરનું આવર્તન પણ શૂન્ય થાય છે.
2. જ્યારે ચુંબકનો ઉત્તર ધ્રુવ ગૂંચળાથી દૂરની તરફ ખસેડાય છે ત્યારે ગેલ્વેનોમિટરનો દર્શક ડાબી બાજુ આવર્તન દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે ગૂંચળામાં પહેલાં જે દિશામાં પ્રવાહ વહેતો હતો તેની વિરુદ્ધ દિશામાં હવે પ્રવાહ વહેવાનો શરૂ થાય છે.
3. આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે, જ્યારે ગૂંચળું સ્થિર ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવ તરફ ગતિ કરે છે ત્યારે ગેલ્વેનોમિટરની સોય જમણી બાજુ આવર્તન દર્શાવે છે. તે જ રીતે ગૂંચળું ચુંબકથી દૂર તરફ ગતિ કરે છે ત્યારે ગેલ્વેનોમિટરની સોય ડાબી બાજુ આવર્તન દર્શાવે છે.
4. જ્યારે ગૂંચળાને ચુંબકની સાપેક્ષે સ્થિર કરવામાં આવે છે ત્યારે ગેલ્વેનોમિટરની સોયનું કોણાવર્તન પણ ઘટીને શૂન્ય થાય છે.
5. જ્યારે તમે ચુંબકના દક્ષિણ ધ્રુવને ગૂંચળાના B છેડા તરફ ગતિ કરાવો છો ત્યારે ગેલ્વેનોમિટરની સોયનું કોણાવર્તન પ્રથમ સ્થિતિમાં મળતા કોરાવર્તન કરતાં વિરુદ્ધ દિશાનું હોય છે.
6. જ્યારે ગૂંચળું અને ચુંબક બંને સ્થિર સ્થિતિમાં હોય છે ત્યારે ગેલ્વેનોમિટરની સોયનું કોરાવર્તન થતું નથી.

નિર્ણયઃ
જ્યારે ચુંબક અને ગૂંચળા વચ્ચે સાપેક્ષ ગતિ થાય છે ત્યારે ગૂંચળાના બે છેડા વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત ઉત્પન્ન થાય છે. જેના કારણે પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ રચાય છે.
આ વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતને પ્રેરિત વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત કહે છે અને તેને અનુરૂપ પ્રવાહને પ્રેરિત પ્રવાહ કહે છે.

પ્રવૃત્તિ 13.9 (પા.પુ. પાના નં. 235)

વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણની ઘટનાનો અભ્યાસ કરવો.
પદ્ધતિઃ

• • તાંબાના તારના બે ગૂંચળા લો કે જેમાં આંટાની સંખ્યા ખૂબ જ વધારે હોય (ધારો કે 50 અને 100 આંટાઓ). આ ગૂંચળાઓને આકૃતિ 13.27માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે એક અવાહક નળાકાર રોલ પર દાખલ કરો. (તમે આ માટે જાડા પેપર રોલનો ઉપયોગ કરી શકો.)
  • ગૂંચળા 1, કે જેમાં આંટાઓની સંખ્યા વધુ છે તેને બૅટરી અને પ્લગ કી સાથે શ્રેણીમાં જોડો તથા બીજા ગૂંચળા 2ને આકૃતિ 13.27માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે ગેલ્વેનોમિટર સાથે જોડો.
    
    [આકૃતિ 13.27 : ગૂંચળા 1માં વહેતા પ્રવાહમાં ફેરફાર કરતાં ગૂંચળા 2માં પ્રવાહ પ્રેરિત થાય છે.]
  • કળ ચાલુ કરો. ગેલ્વેનોમિટરનું અવલોકન કરો.
• શું તેનો દર્શક કોઈ કોરાવર્તન દર્શાવે છે?
  • ગૂંચળા 1નું બૅટરી સાથેનું જોડાણ દૂર કરો.
• તમે શું અવલોકન કરો છો?

અવલોકન :

જ્યારે કળ ચાલુ કરવામાં આવે છે ત્યારે ગેલ્વેનોમિટરની સોય ક્ષણિક એક દિશામાં આવર્તન અનુભવી ઝડપથી શૂન્ય પર આવી જાય છે, જે ગૂંચળા 2માં ઉત્પન્ન થતા ક્ષણિક વિદ્યુતપ્રવાહનું સૂચન કરે છે.

જ્યારે ગૂંચળા 1નું જોડાણ બૅટરીથી દૂર કરવામાં આવે છે ત્યારે ગેલ્વેનોમિટરની સોય ક્ષણિક આવર્તન અનુભવશે, પણ તે પહેલાંના આવર્તન કરતાં વિરુદ્ધ દિશામાં હશે, અર્થાત્ હવે ગૂંચળા 2માંથી વહેતો પ્રવાહ પહેલાંના પ્રવાહ કરતાં વિરુદ્ધ દિશામાં વહેશે.
ટૂંકમાં આ પ્રવૃત્તિ પરથી આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે જેવો ગૂંચળા 1માંથી વહેતો પ્રવાહ કોઈ અચળ મૂલ્ય ધારણ કરે કે શૂન્ય થાય ત્યારે ગૂંચળા 2 સાથે જોડેલ ગેલ્વેનોમિટર કોઈ આવર્તન દર્શાવતું નથી.

નિર્ણયઃ
(a) જ્યારે ગૂંચળા 1માંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહમાં સમય સાથે : ફેરફાર થાય છે ત્યારે ગૂંચળા 2માં વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત પ્રેરિત થાય છે.
(b) જ્યારે ગૂંચળા (જેને પ્રાથમિક ગૂંચળું કહે છે)માંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહમાં ફેરફાર થાય છે ત્યારે તેની સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પણ ફેરફાર થાય છે. તેથી ગૂંચળા (જેને ગૌણ ગૂંચળું કહે છે)ની આસપાસ રહેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓમાં પણ ફેરફાર થાય છે.
આમ, ગૌણ ગૂંચળા સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓમાં ફેરફાર થવાનાં કારણે તેમાં પ્રેરિતપ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે.
આ પ્રક્રિયા કે જેના દ્વારા એક વાહકમાંના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરફાર કરીને બીજા વાહકમાં પ્રવાહ પ્રેરિત થાય છે તેને વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ કહે છે.

SabDekho

The Complete Educational Website

Bihar Board

UP Board

IAS Notes

Jac Board

MP Board

सम्पूर्ण व्याकरण

जीवनी

निबंध

टेन्स

सामान्य ज्ञान