CG Board Class 10 Science Chapter 12 Solutions: Magnetic Effects of Electric Current (विद्युत के चुम्बकीय प्रभाव) (2026-27)

1. आकर्षण गुण: चुंबक लोहे, इस्पात, निकेल और कोबाल्ट जैसे चुंबकीय पदार्थों को अपनी ओर आकर्षित करता है।
2. दिशिक गुण: स्वतंत्र रूप से लटकाए जाने पर चुंबक हमेशा भौगोलिक उत्तर-दक्षिण दिशा में ठहरता है।
3. ध्रुव जोड़ों में होते हैं: चुंबक में हमेशा दो ध्रुव होते हैं: उत्तरी ध्रुव (N) और दक्षिणी ध्रुव (S)। एकल ध्रुव का अस्तित्व नहीं होता; चुंबक को तोड़ने पर प्रत्येक टुकड़ा दो ध्रुवों वाला स्वतंत्र चुंबक बन जाता है।
4. समान ध्रुव प्रतिकर्षित तथा असमान ध्रुव आकर्षित होते हैं: समान ध्रुवों (N-N या S-S) में प्रतिकर्षण तथा असमान ध्रुवों (N-S) में आकर्षण होता है।

(i) What are magnetic lines of force?**

(ii) Write the properties of magnetic lines of force.

(i) चुंबकीय बल रेखाएँ क्या हैं?

• (i) Magnetic Lines of Force: Magnetic lines of force are imaginary continuous closed curves drawn in a magnetic field such that a tangent drawn at any point on the curve gives the direction of the magnetic field at that point.
• (ii) Properties of Magnetic Lines of Force:
• (i) चुंबकीय बल रेखाएँ: चुंबकीय बल रेखाएँ चुंबकीय क्षेत्र में खींची गई वे काल्पनिक सतत बंद वक्र रेखाएँ हैं, जिनके किसी भी बिंदु पर खींची गई स्पर्श रेखा उस बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दर्शाती है।
• (ii) चुंबकीय बल रेखाओं के गुण:

1. ये चुंबक के बाहर उत्तरी ध्रुव से निकलकर दक्षिणी ध्रुव में प्रवेश करती हैं तथा चुंबक के अंदर दक्षिणी ध्रुव से उत्तरी ध्रुव की ओर जाकर बंद पाश (Closed loop) बनाती हैं।
2. दो चुंबकीय बल रेखाएँ कभी भी एक-दूसरे को किसी बिंदु पर नहीं काटती हैं।
3. ध्रुवों के पास जहाँ चुंबकीय क्षेत्र तीव्र होता है, बल रेखाएँ सघन होती हैं और दूर जाने पर विरल हो जाती हैं।
4. किसी बल रेखा के किसी बिंदु पर खींची गई स्पर्श रेखा उस बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बताती है।

(i) Draw the magnetic lines of force produced by a linear conductor carrying electric current.**

(ii) If in a conducting wire, current is flowing from east to west, what would be the direction of the lines of force at a point vertically below the wire and at a point above that wire?

(i) धारावाही सीधे चालक तार द्वारा उत्पन्न चुंबकीय बल रेखाओं को दर्शाइए।

• (i) The magnetic lines of force around a straight linear current-carrying conductor are concentric circles centered on the wire, lying in a plane perpendicular to the wire.
• (ii) Direction of Magnetic Lines of Force (East to West Current):
• (i) धारावाही सीधे चालक तार के चारों ओर चुंबकीय बल रेखाएँ तार को केंद्र मानकर उसके लंबवत समतल में संकेंद्री वृत्तों (Concentric circles) के रूप में होती हैं।
• (ii) चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा (पूर्व से पश्चिम धारा):

दाएँ हाथ के अंगूठे के नियम का प्रयोग करने पर (अंगूठा पश्चिम दिशा में):

• तार के ठीक नीचे स्थित बिंदु पर, चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा

उत्तर की ओर होगी।

• तार के ठीक ऊपर स्थित बिंदु पर, चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा दक्षिण की ओर होगी।

(i) Imagine a circular loop of wire placed on a table. If a clockwise current is flowing in the loop, find the direction of the magnetic lines of force inside the loop and outside the loop.**

(ii) Draw an example of magnetic field where the lines of force are uniform.

(i) मेज पर रखे तार के एक वृत्ताकार लूप की कल्पना कीजिए। यदि लूप में दक्षिणावर्त (Clockwise) धारा प्रवाहित हो रही है, तो लूप के अंदर और लूप के बाहर चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा ज्ञात कीजिए।

• (i) According to the Right-Hand Rule and Clock Face Rule:
• (ii) Uniform Magnetic Field Example: The magnetic field inside a long current-carrying solenoid consists of parallel, equally-spaced straight line forces, representing a uniform magnetic field.
• (i) दाएँ हाथ के नियम और घड़ी की सूइयों के नियम (Clock rule) के अनुसार:
• लूप के अंदर: चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा मेज के तल के लंबवत नीचे की ओर होगी।
• लूप के बाहर: चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा मेज के तल के लंबवत ऊपर की ओर होगी।
• (ii) एकसमान चुंबकीय क्षेत्र का उदाहरण: धारावाही परिनालिका (Solenoid) के अंदर के क्षेत्र में चुंबकीय बल रेखाएँ एक-दूसरे के समांतर और समदूरस्थ सीधी रेखाएँ होती हैं, जो एकसमान चुंबकीय क्षेत्र को दर्शाती हैं।

धारावाही चालक पर लगने वाला चुंबकीय बल F = B · I · L · sin θ होता है।

• (a) धारा बढ़ाने पर (I ↑): बल का मान बढ़ जाता है, जिससे एल्युमीनियम छड़ का विस्थापन अधिक तीव्र वेग से (अधिक बलपूर्वक) होगा।
• (b) शक्तिशाली चुंबक का उपयोग करने पर (B ↑): चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता बढ़ने से बल बढ़ेगा और छड़ अधिक बल से विस्थापित होगी।
• (c) छड़ की लंबाई कम करने पर (L ↓): छड़ पर लगने वाले बल का मान कम हो जाएगा, जिससे छड़ का विस्थापन कम हो जाएगा।

(i) What is an electric generator?**

(ii) Write the principle on which an electric generator works.

(iii) What is a circular dual changer (commutator / split-rings)?

(i) विद्युत जनित्र (डायनेमो) क्या है?

(iii) वृत्ताकार द्विक परिवर्तक (कम्यूटर/विभक्त वलय) क्या है?

• (i) Electric Generator: An electric generator (dynamo) is a mechanical device that converts mechanical energy into electrical energy.
• (ii) Principle: It works on the principle of Electromagnetic Induction. When a closed coil is rotated in a strong magnetic field, the magnetic flux linked with it changes continuously, inducing an electric current in the coil.
• (iii) Circular Dual Changer (Split Rings / Commutator): A circular dual changer consists of split metallic half-rings (R₁, R₂) connected to the rotating armature. It reverses the direction of current in the armature coil after every half-rotation, maintaining a unidirectional (Direct Current, DC) output in the external circuit.
• (i) विद्युत जनित्र: विद्युत जनित्र (डायनेमो) वह उपकरण है जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
• (ii) सिद्धांत: यह विद्युत चुंबकीय प्रेरण (Electromagnetic induction) के सिद्धांत पर कार्य करता है। जब किसी बंद कुंडली को शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र में घुमाया जाता है, तो उससे गुजरने वाले चुंबकीय फ्लक्स में परिवर्तन होने से कुंडली में प्रेरित विद्युत धारा उत्पन्न होती है।
• (iii) द्विक परिवर्तक (Split-rings): यह धातु के दो अर्ध-वृत्ताकार छल्लों (R₁, R₂) से बनी व्यवस्था है जो आर्मेचर के साथ घूमती है। यह प्रत्येक आधे घूर्णन के बाद आर्मेचर में धारा की दिशा बदल देती है, जिससे बाह्य परिपथ में केवल एक ही दिशा में दिष्ट धारा (DC) प्राप्त होती है।

(i) The magnetic lines of force determine:**

(b) क्षेत्र की दिशा (direction of the field)

(i) That device which converts mechanical energy into electrical energy is ……………………**

(ii) ……………………… converts electrical energy into mechanical energy.

(iii) Fleming’s left hand rule indicates the direction of ………………………

(iv) Fleming’s right hand rule indicates the direction of ……………………… acting on the conductor.

(v) Maxwell’s right hand / corkscrew rule indicates the direction of ………………………

• (i) विद्युत जनित्र (Generator / डायनेमो)
• (ii) विद्युत मोटर (Electric motor)
• (iii) चालक पर लगने वाले बल की दिशा (Force on conductor / प्रेरित धारा)
• (iv) प्रेरित विद्युत धारा की दिशा (Induced current / बल)
• (v) चुंबकीय बल रेखाओं / चुंबकीय क्षेत्र की दिशा

माइकल फैराडे (Michael Faraday)** ने 1831 में विद्युत चुंबकीय प्रेरण के सिद्धांत की खोज की।

डेनमार्क के वैज्ञानिक हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड (H.C. Orsted) ने 1810 / 1820 में सर्वप्रथम विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव की पुष्टि की।

1. विद्युत पंखे
2. वाशिंग मशीन
3. वाटर पंप (पानी का मोटर)

(अन्य उदाहरण: रेफ्रिजरेटर, मिक्सी, ग्राइंडर)।

फ्लेमिंग का दाएँ हाथ का नियम:** अपने दाएँ हाथ के अंगूठे, तर्जनी (प्रथम उंगली) और मध्यमा (बीच की उंगली) को इस प्रकार फैलाएँ कि वे परस्पर लंबवत रहें:

• तर्जनी: चुंबकीय क्षेत्र की दिशा को दर्शाती है।
• अंगूठा: चालक की गति की दिशा को दर्शाता है।
• मध्यमा: चालक में उत्पन्न प्रेरित विद्युत धारा की दिशा को दर्शाती है।

1. स्थायी छड़ चुंबक द्वारा: प्राकृतिक या कृत्रिम छड़ चुंबक का उपयोग करके।
2. धारावाही सीधे या वृत्ताकार चालक द्वारा: तांबे के तार में विद्युत धारा प्रवाहित करके।
3. परिनालिका / विद्युत चुंबक द्वारा: नरम लोहे के क्रोड पर लिपटी परिनालिका में धारा प्रवाहित करके।

चुंबक की भाँति व्यवहार:** जब पास-पास लिपटे विद्युतरोधी तांबे के तारों की बेलनाकार परिनालिका में धारा प्रवाहित की जाती है, तो इसके अंदर और बाहर चुंबकीय बल रेखाओं का पैटर्न ठीक छड़ चुंबक जैसा बन जाता है। इसका एक सिरा उत्तरी ध्रुव तथा दूसरा सिरा दक्षिणी ध्रुव की भाँति कार्य करता है।

• छड़ चुंबक से ध्रुवों का निर्धारण:
• ज्ञात छड़ चुंबक के उत्तरी ध्रुव (N) को परिनालिका के एक सिरे के पास लाएँ:
• यदि परिनालिका का सिरा प्रतिकर्षित होता है, तो वह सिरा उत्तरी ध्रुव (N) है।
• यदि वह सिरा आकर्षित होता है, तो वह सिरा दक्षिणी ध्रुव (S) है।

1. आकर्षण गुण: यह लोहे और इस्पात जैसे चुंबकीय पदार्थों को आकर्षित करता है।
2. दिशिक गुण: स्वतंत्र रूप से लटका चुंबक हमेशा उत्तर-दक्षिण दिशा में ठहरता है।
3. ध्रुवों का युग्म रूप: चुंबकीय ध्रुव हमेशा जोड़ों (N और S) में रहते हैं; पृथक ध्रुव संभव नहीं है।

परिभाषा:** चुंबकीय क्षेत्र में खींची गई वे काल्पनिक सतत रेखाएँ जिन पर एकांक उत्तरी ध्रुव गमन करता है।

• तीन मुख्य गुण:

1. ये चुंबक के बाहर N से S तथा अंदर S से N की ओर सतत बंद वक्र बनाती हैं।
2. दो बल रेखाएँ कभी भी एक-दूसरे को नहीं काटती हैं।
3. ध्रुवों के पास बल रेखाएँ सघन (तीव्र क्षेत्र) तथा ध्रुवों से दूर जाने पर विरल होती हैं।

यदि दो चुंबकीय बल रेखाएँ एक-दूसरे को किसी बिंदु पर काटेंगी, तो कटान बिंदु पर दो स्पर्श रेखाएँ खींची जा सकेंगी। इसका अर्थ यह होगा कि उस बिंदु पर रखी चुंबकीय सुई एक ही समय में दो अलग-अलग दिशाओं को दर्शाएगी, जो कि भौतिक रूप से असंभव है।

(a) नामांकित आरेख का विवरण:**

• N-S चुंबकीय ध्रुवों के मध्य रखी आयताकार आर्मेचर कुंडली ABCD।
• कुंडली के सिरों से जुड़े विभक्त वलय (कम्यूटर) X, Y।
• वलयों को स्पर्श करने वाले कार्बन ब्रश P, Q जो बैटरी व कुंजी से जुड़े हैं।
• (b) कार्य सिद्धांत:

जब चुंबकीय क्षेत्र में रखी आयताकार कुंडली में विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो उसकी समांतर भुजाओं (AB व CD) पर बराबर और विपरीत दिशा में बल कार्य करते हैं, जो एक बल-युग्म बनाकर कुंडली को निरंतर घुमाते हैं।

• (c) कार्य विधि:

1. जब धारा A → B और C → D प्रवाहित होती है, तो फ्लेमिंग के बाएँ हाथ के नियम से भुजा AB पर नीचे तथा CD पर ऊपर की ओर बल लगता है, जिससे कुंडली वामावर्त (Anti-clockwise) घूमती है।
2. आधा घूर्णन पूरा होने पर विभक्त वलय X व Y ब्रशों P व Q से अपना संपर्क बदल लेते हैं, जिससे भुजाओं में धारा की दिशा बदल जाती है।
3. धारा बदलने से बलों की दिशा भी बदल जाती है और कुंडली लगातार एक ही दिशा में घूमती रहती है।

(a) नामांकित आरेख विवरण:**

• N-S ध्रुवों के बीच स्थित आर्मेचर कुंडली ABCD।
• धुरी पर लगे सर्पी वलय / विभक्त वलय R₁, R₂।
• कार्बन ब्रश B₁, B₂ तथा बाह्य धारामापी परिपथ G।
• (b) कार्य सिद्धांत:

यह विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर आधारित है। चुंबकीय क्षेत्र में आर्मेचर को घुमाने पर फ्लक्स परिवर्तन से फ्लेमिंग के दाएँ हाथ के नियम के अनुसार प्रेरित धारा उत्पन्न होती है।

• (c) कार्य विधि:

1. जब बाहरी यांत्रिक ऊर्जा से आर्मेचर की भुजा AB ऊपर तथा CD नीचे जाती है, तो धारा A → B → C → D दिशा में प्रेरित होती है।
2. बाह्य परिपथ में धारा ब्रश B₁ → B₂ प्रवाहित होती है।
3. आधा चक्कर पूरा होने पर CD ऊपर व AB नीचे आती है, जिससे धारा की दिशा D → C → B → A हो जाती है।
4. AC जनित्र (पूर्ण वलय) में धारा की दिशा प्रत्येक आधे चक्कर में बदलती है (प्रत्यावर्ती धारा)। DC जनित्र (विभक्त वलय) में विभक्त वलयों के कारण बाह्य परिपथ में धारा हमेशा एक ही दिशा में बहती है (दिष्ट धारा)।

हाँ, कुंडली B में प्रेरित धारा उत्पन्न होगी।**

• कारण: जब कुंडली A में प्रवाहित विद्युत धारा में परिवर्तन किया जाता है (परिपथ चालू/बंद करने या धारा नियंत्रक द्वारा), तो कुंडली A के चारों ओर का चुंबकीय क्षेत्र बदलता है।
• चूँकि कुंडली B पास रखी है, इसलिए कुंडली B से गुजरने वाली चुंबकीय बल रेखाओं (चुंबकीय फ्लक्स) में भी परिवर्तन होता है।
• विद्युत चुंबकीय प्रेरण के सिद्धांत के अनुसार, फ्लक्स में इस परिवर्तन के कारण कुंडली B में प्रेरित विद्युत धारा बहने लगती है।

(a) अंदर ले जाने पर: धारामापी की सुई में एक दिशा में क्षणिक विक्षेप** होता है, जो प्रेरित धारा के उत्पन्न होने को दर्शाता है।

• (b) स्थिर रखने पर: धारामापी में कोई विक्षेप नहीं होता (शून्य विक्षेप), क्योंकि आपेक्षिक गति न होने से चुंबकीय फ्लक्स में कोई परिवर्तन नहीं होता।
• (c) बाहर की ओर खींचने पर: धारामापी की सुई में विपरीत दिशा में क्षणिक विक्षेप होता है, जो दर्शाता है कि प्रेरित धारा उल्टी दिशा में बह रही है।

सीधे चालक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा दाएँ हाथ के अंगूठे के नियम (या मैक्सवेल के कॉर्कस्क्रू नियम) द्वारा ज्ञात की जाती है:

• दाएँ हाथ के अंगूठे का नियम: कल्पना कीजिए कि आपने दाएँ हाथ से धारावाही सीधे चालक को इस प्रकार पकड़ा हुआ है कि अंगूठा धारा की दिशा की ओर संकेत करता है। तो चालक को लपेटने वाली उँगलियों की दिशा चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा को दर्शाती है।

आवश्यक सामग्री:** लोहे की एक बड़ी कील (नरम लोहा), विद्युतरोधी तांबे का तार, बैटरी, कुंजी, ऑलपिन।

• विधि:

1. लोहे की कील पर तांबे के विद्युतरोधी तार को पास-पास कई फेरों में लपेटिए।
2. तार के दोनों खुले सिरों को कुंजी के माध्यम से बैटरी से जोड़िए।
3. कुंजी लगाकर विद्युत धारा प्रवाहित कीजिए। कील के पास ऑलपिन लाने पर वे कील से चिपक जाती हैं, जो सिद्ध करता है कि कील विद्युत चुंबक बन गई है।
4. स्विच बंद करते ही धारा रुक जाती है और ऑलपिन गिर जाती हैं क्योंकि चुंबकीय प्रभाव समाप्त हो जाता है।