Unit 3 Notes in Hindi, FEEE 2004, Polytechnic 2nd Semester

3. विद्युत और चुंबकीय परिपथ

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इस इकाई का पाठ्यक्रम:

1. ईएमएफ, धारा, संभावित अंतर, शक्ति और ऊर्जा, ओम का नियम, प्रतिरोधों का संयोजन
2. एम.एम.एफ, चुंबकीय प्रवाह
3. विद्युत और चुंबकीय परिपथों के बीच समानता

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1. ईएमएफ, धारा, संभावित अंतर, शक्ति और ऊर्जा, ओम का नियम, प्रतिरोधों का संयोजन

1.1 ईएमएफ (इलेक्ट्रोमोटिव बल):

• परिभाषा: ईएमएफ वह वोल्टेज है जो एक स्रोत जैसे बैटरी या जनरेटर द्वारा उत्पन्न होता है जब कोई धारा प्रवाहित नहीं हो रही होती।
• प्रतीक: E या V।
• इकाई: वोल्ट (V)।
• उदाहरण: एक बैटरी का ईएमएफ 1.5V है। इसका मतलब है कि बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनल के बीच संभावित अंतर 1.5V है जब कोई धारा नहीं बह रही हो।

आरेख:

+ (सकारात्मक टर्मिनल)  E (बैटरी)  - (नकारात्मक टर्मिनल)

• महत्व: ईएमएफ वह बल है जो धारा को परिपथ में प्रवाहित करता है।

1.2 धारा:

• परिभाषा: वह इलेक्ट्रिक चार्ज (आमतौर पर इलेक्ट्रॉन्स) का प्रवाह जो एक चालक के माध्यम से एक संभावित अंतर के कारण होता है।
• प्रतीक: I
• इकाई: ऐम्पेयर (A)
• सूत्र: $$I = \frac{Q}{t}$$जहां Q चार्ज (कूलॉम्ब में) और t समय (सेकंड में) है।

उदाहरण: 1A की धारा का मतलब है कि हर सेकंड में 1 कूलॉम्ब चार्ज एक बिंदु से गुजरता है।

1.3 संभावित अंतर:

• परिभाषा: परिपथ के दो बिंदुओं के बीच का विद्युत संभावित अंतर। यह वही होता है जो परिपथ में धारा को प्रवाहित करता है।
• प्रतीक: V
• इकाई: वोल्ट (V)
• सूत्र: $$V = IR$$जहां I धारा (ऐम्पेयर में) और R प्रतिरोध (ओम में) है।

उदाहरण: 5V का संभावित अंतर इसका मतलब है कि दो बिंदुओं के बीच 5V का अंतर है, जो चालक में धारा प्रवाहित करता है।

1.4 शक्ति और ऊर्जा:

1. शक्ति (P):

   • परिभाषा: वह दर जिस पर विद्युत ऊर्जा का उपभोग या उत्पादन होता है।
   • इकाई: वॉट (W)
   • सूत्र: $$P = VI$$जहां V वोल्टेज और I धारा है।
   • उदाहरण: एक 100W का बल्ब जब एक वोल्टेज स्रोत से जुड़ा होता है, तो वह 100 वॉट की विद्युत शक्ति उपभोग करता है।

2. ऊर्जा (E):

   • परिभाषा: वह कुल विद्युत ऊर्जा जो एक उपकरण द्वारा समय के दौरान उपभोग की जाती है।
   • इकाई: जूल (J) या किलोवाट-घंटा (kWh)
   • सूत्र: $$E = P \times t$$
     
   • उदाहरण: एक 60W का बल्ब 2 घंटे तक उपयोग होने पर 120Wh ऊर्जा का उपभोग करेगा।

1.5 ओम का नियम:

• कथन: परिपथ में प्रवाहित धारा उस परिपथ के ऊपर के संभावित अंतर के अनुपात में और प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
• सूत्र: $$V = IR$$
  
• उदाहरण: यदि 5Ω का प्रतिरोध 10V की बैटरी के साथ जोड़ा गया है, तो परिपथ में प्रवाहित धारा होगी: $$I = \frac{V}{R} = \frac{10}{5} = 2A$$
  

आरेख:

V (वोल्टेज) → R (प्रतिरोधक) → I (धारा)

1.6 प्रतिरोधों का संयोजन:

1. श्रृंखला संयोजन:

   • परिभाषा: जब प्रतिरोधक एक के बाद एक जुड़े होते हैं, तो कुल प्रतिरोध व्यक्तिगत प्रतिरोधों का योग होता है।
   • सूत्र: $$R_{total} = R_1 + R_2 + \dots + R_n$$
   • उदाहरण: यदि तीन प्रतिरोधक 2Ω, 3Ω, और 5Ω श्रृंखला में जुड़े हैं, तो कुल प्रतिरोध होगा: $$R_{total} = 2 + 3 + 5 = 10Ω$$
     

2. समानांतर संयोजन:

   • परिभाषा: जब प्रतिरोधक समानांतर रूप से जुड़े होते हैं, तो कुल प्रतिरोध का व्युत्क्रम व्यक्तिगत प्रतिरोधों के व्युत्क्रमों का योग होता है।
   • सूत्र: $$\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots + \frac{1}{R_n}$$
   • उदाहरण: यदि दो प्रतिरोधक 4Ω और 6Ω समानांतर रूप से जुड़े हों: $$\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{4} + \frac{1}{6} = \frac{5}{12}$$ तो, $R_{total} = \frac{12}{5} = 2.4Ω$
     

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2. एम.एम.एफ (मैग्नेटोमोटिव बल) और चुंबकीय प्रवाह

2.1 एम.एम.एफ (मैग्नेटोमोटिव बल):

• परिभाषा: एम.एम.एफ वह बल है जो चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकीय परिपथ के माध्यम से प्रेरित करता है, जैसे ईएमएफ विद्युत परिपथ के माध्यम से धारा को प्रेरित करता है।
• सूत्र: $$\text{M.M.F} = N \times I$$जहां N कुंडलियों की संख्या है और I उसमें बहने वाली धारा है।

उदाहरण: यदि एक कुंडली में 100 घुमाव हैं और उसमें 2A धारा बह रही है, तो एम.एम.एफ होगा:

$$\text{M.M.F} = 100 \times 2 = 200 \, \text{अम्पेयर-टर्न्स}$$

2.2 चुंबकीय प्रवाह:

• परिभाषा: चुंबकीय प्रवाह वह कुल चुंबकीय क्षेत्र है जो किसी दिए गए क्षेत्र से होकर गुजरता है।
• प्रतीक: Φ
• इकाई: वेबर (Wb)
• सूत्र: $$\Phi = B \times A$$ जहां B चुंबकीय प्रवाह घनत्व और A वह क्षेत्र है जिससे चुंबकीय क्षेत्र गुजर रहा है।

उदाहरण: यदि चुंबकीय प्रवाह घनत्व B 2 Wb/m² है और क्षेत्रफल A 0.5 m² है, तो चुंबकीय प्रवाह होगा:

$$\Phi = 2 \times 0.5 = 1 Wb$$

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3. विद्युत और चुंबकीय परिपथों के बीच समानता

3.1 विद्युत और चुंबकीय परिपथों के बीच समानता:

• विद्युत परिपथ: इसमें प्रतिरोधक, संधारित्र और प्रेरक जैसे घटक होते हैं, और यह ईएमएफ से प्रेरित होकर धारा प्रवाहित करता है।
• चुंबकीय परिपथ: इसमें चुंबकीय घटक जैसे कुंडलियाँ, लोहे के कोर और वायु अंतर होते हैं, और यह एम.एम.एफ से प्रेरित होकर चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न करता है।

समानता तालिका:

विद्युत परिपथ	चुंबकीय परिपथ
ईएमएफ (वोल्टेज)	एम.एम.एफ (मैग्नेटोमोटिव बल)
धारा (I)	चुंबकीय प्रवाह (Φ)
प्रतिरोध (R)	प्रतिरोध (Rₗ)
शक्ति (P)	चुंबकीय शक्ति

• प्रतिरोध विद्युत परिपथ में समानांतरता है, और चुंबकीय परिपथ में प्रतिरोध के रूप में है।
• धारा विद्युत परिपथ में चुंबकीय प्रवाह के रूप में समान है।
• ईएमएफ विद्युत परिपथ में एम.एम.एफ के रूप में समान है।

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MCQ प्रश्न:

1. ईएमएफ की इकाई क्या है?

   • a) ऐम्पेयर
   • b) वोल्ट
   • c) वॉट
   • d) ओम
   • उत्तर: b) वोल्ट

2. निम्नलिखित में से कौन सा ओम का नियम है?

   • a) V = I + R
   • b) V = IR
   • c) V = I/R
   • d) V = R/I
   • उत्तर: b) V = IR

3. शक्ति की इकाई क्या है?

   • a) जूल
   • b) वोल्ट
   • c) वॉट
   • d) ऐम्पेयर
   • उत्तर: c) वॉट

4. श्रृंखला परिपथ में 4Ω, 3Ω और 5Ω प्रतिरोधक के कुल प्रतिरोध का क्या होगा?

   • a) 12Ω
   • b) 7Ω
   • c) 6Ω
   • d) 4Ω
   • उत्तर: a) 12Ω

5. 2 प्रतिरोधक 3Ω और 6Ω समानांतर रूप से जुड़े हों, तो कुल प्रतिरोध क्या होगा?

   • a) 1Ω
   • b) 4.5Ω
   • c) 2.4Ω
   • d) 9Ω
   • उत्तर: c) 2.4Ω

6. चुंबकीय प्रवाह का सूत्र क्या है?

   • a) Φ = B × A
   • b) Φ = I × R
   • c) Φ = E × R
   • d) Φ = M.M.F × A
   • उत्तर: a) Φ = B × A

7. चुंबकीय प्रवाह की इकाई क्या है?

   • a) टेस्ला
   • b) वेबर
   • c) ऐम्पेयर-टर्न
   • d) वोल्ट
   • उत्तर: b) वेबर

8. एम.एम.एफ किसके उत्पाद के रूप में है?

   • a) वोल्टेज और धारा
   • b) धारा और घुमाव
   • c) वोल्टेज और प्रतिरोध
   • d) प्रतिरोध और धारा
   • उत्तर: b) धारा और घुमाव

9. चुंबकीय प्रवाह का विद्युत परिपथ में क्या समान है?

   • a) वोल्टेज
   • b) धारा
   • c) शक्ति
   • d) प्रतिरोध
   • उत्तर: b) धारा

10. समानांतर रूप से जुड़े प्रतिरोधकों का कुल प्रतिरोध हमेशा होता है:

    • a) सबसे बड़े प्रतिरोध से अधिक
    • b) सभी प्रतिरोधों का योग
    • c) सबसे छोटे प्रतिरोध से कम
    • d) आपूर्ति वोल्टेज पर निर्भर
    • उत्तर: c) सबसे छोटे प्रतिरोध से कम

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महत्वपूर्ण अभ्यास प्रश्न:

1. ईएमएफ, संभावित अंतर, और धारा के बीच संबंध को स्पष्ट करें।

   • उत्तर: ईएमएफ वह संभावित अंतर है जो स्रोत (जैसे बैटरी) द्वारा प्रदान किया जाता है। संभावित अंतर घटकों के बीच होता है जो परिपथ में धारा प्रवाहित करता है, और ओम के नियम द्वारा यह संबंध: $V = IR$ निर्धारित होता है।

2. श्रृंखला और समानांतर परिपथों में प्रतिरोधों के संयोजन को उदाहरण सहित स्पष्ट करें।

   • उत्तर: श्रृंखला में प्रतिरोधों का योग होता है, जबकि समानांतर में कुल प्रतिरोध उनके व्युत्क्रमों का योग होता है।

3. ओम के नियम को राज्य और स्पष्ट करें।

   • उत्तर: ओम का नियम कहता है कि एक चालक के माध्यम से प्रवाहित धारा उस चालक के ऊपर के संभावित अंतर के अनुपात में और उसके प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। सूत्र $V = IR$ है।

4. एम.एम.एफ को परिभाषित करें और विद्युत परिपथों में ईएमएफ से इसका समानता समझाएं।

   • उत्तर: एम.एम.एफ वह बल है जो चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करता है, ठीक वैसे ही जैसे ईएमएफ विद्युत परिपथ में धारा को प्रेरित करता है। सूत्र $\text{M.M.F} = N \times I$ है।

5. विद्युत और चुंबकीय परिपथों के बीच समानता को स्पष्ट करें।

   • उत्तर: विद्युत परिपथ में वोल्टेज एम.एम.एफ के समान होता है, धारा चुंबकीय प्रवाह के समान होती है, और प्रतिरोध विद्युत परिपथ में प्रतिरोध के समान चुंबकीय परिपथ में होता है।