सारांश
कक्षा 12 भौतिकी एनसीईआरटी पाठ्यपुस्तक का अध्याय 4, "गतिमान आवेश और चुंबकत्व", यह बताता है कि विद्युत धाराएँ और गतिमान आवेश चुंबकीय क्षेत्र कैसे उत्पन्न करते हैं, और चुंबकीय क्षेत्र गतिमान आवेशों तथा धारावाही चालकों पर बल कैसे लगाते हैं — ये सब लॉरेंज बल, बायो-सावर्त नियम और ऐम्पियर के परिपथीय नियम द्वारा शासित होते हैं।
- धाराएँ चुंबकत्व के स्रोत के रूप में — ओर्स्टेड की खोज — कि धारा दिक्सूचक को विक्षेपित करती है — से प्रारंभ कर अध्याय विद्युत और चुंबकत्व के गहरे संबंध को स्थापित करता है: गतिमान आवेश ही चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं।
- गतिमान आवेशों पर बल — लॉरेंज बल वर्णन करता है कि क्षेत्र किस प्रकार गतिमान आवेशों को बिना कार्य किए धकेलता है — जिससे वृत्तीय और कुंडलाकार पथ बनते हैं जो साइक्लोट्रॉन जैसी युक्तियों का आधार हैं।
- चुंबकीय क्षेत्रों की गणना — दो पूरक उपकरण — किसी भी धारा तत्व के लिए बायो-सावर्त नियम और सममित स्थितियों के लिए ऐम्पियर का नियम — तारों, लूपों और परिनालिकाओं के क्षेत्र ज्ञात कराते हैं।
- लूप, बल-आघूर्ण और मापन — धारा-लूप चुंबकीय द्विध्रुव की भाँति व्यवहार करते हैं जो क्षेत्र में घूमते हैं — इस सिद्धांत का उपयोग चल-कुंडली धारामापी में और उसे अमीटर तथा वोल्टमीटर में परिवर्तित करने में किया जाता है।
मुख्य बिंदु और सूत्र
- 01v वेग से गतिमान q आवेश पर चुंबकीय क्षेत्र B में लॉरेंज बल F = q(v × B) होता है, जो सदैव v के लंबवत होता है, इसलिए चुंबकीय बल कण पर कोई कार्य नहीं करता।
- 02एकसमान चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत गतिमान आवेशित कण r = mv/qB त्रिज्या के वृत्तीय पथ पर चलता है; साइक्लोट्रॉन आवृत्ति ν = qB/2πm कण की चाल से स्वतंत्र होती है।
- 03बायो-सावर्त नियम: dB = (μ₀/4π)(I dl × r̂)/r², जो किसी अत्यल्प धारा तत्व से चुंबकीय क्षेत्र का योगदान देता है; R त्रिज्या के वृत्तीय लूप के केंद्र पर क्षेत्र B = μ₀I/2R होता है।
- 04ऐम्पियर का परिपथीय नियम (∮B·dl = μ₀I) लंबे सीधे तार के बाहर B = μ₀I/2πR और n घुमाव प्रति एकांक लंबाई वाली लंबी परिनालिका के भीतर B = μ₀nI देता है।
- 05समांतर धाराएँ एक-दूसरे को आकर्षित करती हैं और विपरीत धाराएँ प्रतिकर्षित करती हैं; यही अन्योन्यक्रिया धारा के SI मात्रक — ऐम्पियर — को परिभाषित करती है।
- 06एकसमान चुंबकीय क्षेत्र में धारा-लूप पर बल-आघूर्ण τ = m × B (जहाँ m = NIA चुंबकीय आघूर्ण है) लगता है, किंतु कोई परिणामी बल नहीं; चल-कुंडली धारामापी इसी बल-आघूर्ण का उपयोग करता है, जिसे पुनः स्थापना स्प्रिंग संतुलित करती है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
01लॉरेंज बल क्या है और इसका सूत्र क्या है?
लॉरेंज बल किसी आवेशित कण पर लगने वाला कुल वैद्युतचुंबकीय बल है। वैद्युत क्षेत्र E और चुंबकीय क्षेत्र B में v वेग से गतिमान q आवेश पर यह F = q(v × B + E) होता है। चुंबकीय घटक q(v × B) सदैव वेग के लंबवत होता है, इसलिए वह कोई कार्य नहीं करता और कण की चाल नहीं बदल सकता — केवल दिशा बदलता है।
02साइक्लोट्रॉन आवृत्ति क्या है और यह कण की चाल से स्वतंत्र क्यों है?
साइक्लोट्रॉन आवृत्ति एकसमान चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण के परिक्रमण की आवृत्ति है: ν = qB/2πm। यह कण की चाल से स्वतंत्र है क्योंकि तेज कण की कक्षीय त्रिज्या अधिक (r = mv/qB) होती है, पर वह आनुपातिक रूप से लंबी परिधि भी तय करता है — इसलिए प्रति परिक्रमण का समय T = 2πm/qB नियत रहता है। साइक्लोट्रॉन त्वरक इसी गुण का उपयोग करता है।
03ऐम्पियर का परिपथीय नियम परिनालिका के भीतर चुंबकीय क्षेत्र कैसे देता है?
n घुमाव प्रति एकांक लंबाई और I धारा वाली लंबी परिनालिका के लिए, अक्ष के अनुदिश h लंबाई का आयताकार ऐम्पियरीय पाश चुनने पर केवल आंतरिक भाग योगदान देता है। ऐम्पियर का नियम B·h = μ₀·(nh)·I देता है, जो सरल होकर B = μ₀nI बन जाता है। क्षेत्र भीतर एकसमान और लंबी परिनालिका के बाहर अनिवार्यतः शून्य होता है।
04क्या एनसीईआरटी कक्षा 12 भौतिकी अध्याय 4 की पीडीएफ निःशुल्क डाउनलोड होती है?
हाँ, एनसीईआरटी कक्षा 12 भौतिकी भाग I अध्याय 4 की पीडीएफ ncerthindi.com पर बिल्कुल निःशुल्क डाउनलोड की जा सकती है।
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