GSEB Class 10 Science Solutions Chapter 13 વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો

 

Question 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.
Answer: (d) ક્ષેત્ર તાર પર કેન્દ્ર ધરાવતા સમકેન્દ્રીય વર્તુળોનું બનેલું છે.
In simple words: જ્યારે કોઈ સીધા તારમાંથી વીજળી પસાર થાય છે, ત્યારે તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ગોળ-ગોળ વર્તુળોમાં ફેલાય છે, જે તારને કેન્દ્ર તરીકે વાપરે છે. આ હકીકત જમણા હાથના અંગૂઠાના નિયમ દ્વારા દર્શાવાય છે.

Exam Tip: યાદ રાખો કે સીધા વાહક દ્વારા રચાતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર હંમેશાં વાહકની આસપાસ સમકેન્દ્રીય વર્તુળો બનાવે છે.

 

Question 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.
Answer: (c) ચુંબક અને કૉઇલ (ગૂંચળા) વચ્ચેની સાપેક્ષ ગતિથી ગૂંચળામાં પ્રેરિત પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયા છે.
In simple words: વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ એટલે જ્યારે ચુંબક અને કોઈલ (વાયરનું ગૂંચળું) એકબીજાની સાપેક્ષમાં ફરે છે, ત્યારે કોઈલમાં આપોઆપ વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે. આ પ્રક્રિયા વીજળી બનાવવામાં મદદ કરે છે.

Exam Tip: વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણ એ જ સિદ્ધાંત છે જેના પર જનરેટર કામ કરે છે, જે યાંત્રિક ગતિને વીજળીમાં બદલે છે.

 

Question 3. વિદ્યુતપ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવા માટે વપરાતા સાધનને કહે છે.
(a) જનરેટર
(b) ગેલ્વેનોમિટર
(c) એમિટર
(d) મોટર
Answer: (a) જનરેટર
In simple words: જનરેટર એક એવું મશીન છે જે યાંત્રિક શક્તિને વીજળીમાં બદલીને વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે.

Exam Tip: યાદ રાખો કે જનરેટર વીજળી બનાવે છે, જ્યારે મોટર વીજળીનો ઉપયોગ કરીને કામ કરે છે.

 

Question 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.
Answer: (d) AC જનરેટરમાં સ્લિપ રિંગ હોય છે, જ્યારે DC જનરેટરમાં કમ્યુટેટર હોય છે.
In simple words: AC જનરેટર સ્લિપ રિંગનો ઉપયોગ કરે છે, જેનાથી વીજળીનો પ્રવાહ નિયમિત સમયગાળામાં દિશા બદલે છે. જ્યારે DC જનરેટર કમ્યુટેટરનો ઉપયોગ કરે છે, જેનાથી વીજળીનો પ્રવાહ હંમેશાં એક જ દિશામાં વહે છે.

Exam Tip: સ્લિપ રિંગ્સ અને કમ્યુટેટરના કાર્યોને ખાસ કરીને સમજવા અને યાદ રાખવા, કારણ કે તે AC અને DC જનરેટર વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત છે.

 

Question 5. શૉર્ટસર્કિટ વખતે સર્કિટમાં વિદ્યુતપ્રવાહ.
(a) ખૂબ જ ઘટી જાય છે.
(b) બદલાતો નથી.
(c) ખૂબ વધી જાય છે.
(d) સતત બદલાય છે.
Answer: (c) ખૂબ વધી જાય છે.
In simple words: શૉર્ટસર્કિટ થાય ત્યારે વીજળીનો પ્રવાહ અચાનક અને ખૂબ જ વધારે ઝડપથી વધી જાય છે, જે ખતરનાક બની શકે છે.

Exam Tip: શૉર્ટસર્કિટનું મુખ્ય જોખમ પ્રવાહમાં અચાનક વૃદ્ધિ છે, જે ઉપકરણોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે અને આગનું કારણ બની શકે છે.

 

Question 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.
Answer:
(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.
In simple words: મોટર વીજળીને ગતિમાં ફેરવે છે, જનરેટર વીજળી બનાવે છે, મોટી ગોળ કોઈલના કેન્દ્રમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સીધું હોય છે, અને લીલો વાયર અર્થિંગ માટે વપરાય છે, લાલ વાયર વીજળીનો મુખ્ય વાયર હોય છે.

Exam Tip: મોટર અને જનરેટરના ઊર્જા રૂપાંતરણ કાર્યોને કાળજીપૂર્વક યાદ રાખો, તેમજ વાયરના રંગ અને તેમના ઉપયોગો પણ મહત્વના છે.

 

Question 7. ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવા માટેની બે રીતો લખો.
Answer: વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવાથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરી શકાય છે:
1. સુરેખ વાહક દ્વારા
2. વર્તુળાકાર લૂપ દ્વારા
3. સોલેનોઇડ દ્વારા
In simple words: વીજળી પસાર કરીને ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવી શકાય છે, ખાસ કરીને સીધા વાયર, ગોળાકાર કોઈલ અથવા સોલેનોઈડનો ઉપયોગ કરીને.

Exam Tip: ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવા માટેના દરેક સ્ત્રોત માટે ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓની પેટર્ન અને દિશાને યાદ રાખો.

 

Question 8. સોલેનોઇડ ચુંબક તરીકે કેવી રીતે વર્તે છે? શું તમે ગજિયા ચુંબકની મદદથી વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનોઇડનો (ચુંબકીય) ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ શોધી શકો? સમજાવો.
Answer:
1. વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનોઇડ એ ગજિયા ચુંબકની જેમ કામ કરે છે અને તેના બંને છેડાની ચુંબકીય ધ્રુવીયતા તેમાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે.
2. હા, વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સોલેનૉઇડના ઉત્તર ધ્રુવ અને દક્ષિણ ધ્રુવ શોધવા માટે આપણે ગજિયા ચુંબકનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ.
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.
In simple words: વીજળીવાળું સોલેનોઈડ સામાન્ય ચુંબકની જેમ કામ કરે છે, જેના બે છેડા ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ બને છે. આ ધ્રુવો કઈ દિશામાં વીજળી વહે છે તેના પર આધાર રાખે છે. આપણે નાના ગજિયા ચુંબકનો ઉપયોગ કરીને સોલેનોઈડના ધ્રુવો શોધી શકીએ છીએ. જો સોલેનોઈડનો છેડો ગજિયા ચુંબક તરફ ખેંચાય, તો તે વિરુદ્ધ ધ્રુવ છે, અને જો તે દૂર ધકેલાય, તો તે સમાન ધ્રુવ છે.

Exam Tip: સોલેનોઇડના ધ્રુવો નક્કી કરવા માટે જમણા હાથના અંગૂઠાના નિયમનો ઉપયોગ કરવા ઉપરાંત, ગજિયા ચુંબક સાથેની આ પ્રયોગાત્મક પદ્ધતિ પણ યાદ રાખો.

 

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


In simple words: જ્યારે વાયરમાં વીજળી વહેતી હોય અને તેને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે, ત્યારે જો વીજળીનો પ્રવાહ ચુંબકીય ક્ષેત્રની બરાબર કાટખૂણે હોય, તો વાયર પર સૌથી વધુ તાકાત લાગશે.

Exam Tip: ફ્લેમિંગના ડાબા હાથનો નિયમ (Fleming's Left-Hand Rule) નો ઉપયોગ કરીને આ બળની દિશા શોધી શકાય છે. યાદ રાખો કે બળ, ચુંબકીય ક્ષેત્ર, અને પ્રવાહ હંમેશાં એકબીજાને લંબ હોય છે.

 

Question 10. ધારો કે, તમે એક રૂમમાં એક દીવાલના ટેકે બેઠા છો. પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે તમારી પાછળની દિશામાંથી આગળની દીવાલ તરફ આવતું સમક્ષિતિજ ઇલેક્ટ્રૉનનું બીમ તમારી જમણી બાજુની દિશામાં ફંટાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા કઈ હશે?
Answer: ઇલેક્ટ્રૉન પર લાગતા બળની દિશા ઊર્ધ્વદિશામાં (ઉપર તરફ) હશે.
આપણે જાણીએ છીએ કે ઇલેક્ટ્રોન પર લાગતું બળ, ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમ મુજબ, વીજળીના પ્રવાહ (ઇલેક્ટ્રોનની ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં) અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર બંનેને લંબરૂપ હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન પશ્ચિમ દિશામાં ગતિ કરી રહ્યું છે, તેથી વીજળીનો પ્રવાહ પૂર્વ દિશામાં છે. ઇલેક્ટ્રોનનું વિચલન ઉત્તર દિશામાં છે, જે બળની દિશા દર્શાવે છે. ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમનો ઉપયોગ કરીને, જો પ્રવાહ (મધ્યમ આંગળી) પૂર્વ તરફ હોય અને બળ (અંગૂઠો) ઉત્તર તરફ હોય, તો ચુંબકીય ક્ષેત્ર (પ્રથમ આંગળી) ઊર્ધ્વદિશામાં (ઉપર તરફ) હોવું જોઈએ.

Exam Tip: આ પ્રકારના પ્રશ્નો માટે ફ્લેમિંગના ડાબા હાથનો નિયમ લાગુ કરતી વખતે ઇલેક્ટ્રોનની ગતિની વિરુદ્ધ દિશામાં પ્રવાહની દિશા ધ્યાનમાં લેવી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

 

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

રચના:
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 (સ્પ્લિટ રિંગ) P અને Q 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 Qની 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. બૅટરીમાંથી આવતા વિદ્યુતપ્રવાહ ગૂંચળા ABCDમાં બ્રશ X મારફતે દાખલ થાય છે અને બ્રશ Y 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 બ્રશ X અને Y ના સંપર્કમાં રહેલા સ્પ્લિટ રિંગના અડધિયા બદલાઈ જાય છે. હવે X બ્રશ Q સાથે અને Y બ્રશ P 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 કમ્યુટેટર 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.

સ્પ્લિટ રિંગનું કાર્ય:
સ્પ્લિટ રિંગ કમ્યુટેટર તરીકે કામ કરે છે અને તે ગૂંચળાના અર્ધપરિભ્રમણ બાદ ગૂંચળામાંથી વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાને ઉલટાવવાનું કાર્ય કરે છે. આનાથી ગૂંચળાના ભ્રમણ માટે જવાબદાર બળયુગ્મ (એટલે કે ટૉર્ક)ની દિશામાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી અને ગૂંચળું તે જ દિશામાં ભ્રમણ કરવાનું ચાલુ રાખે છે.
In simple words: ઇલેક્ટ્રિક મોટર વીજળીનો ઉપયોગ કરીને ગતિ ઉત્પન્ન કરે છે. તેમાં એક વાયરનું ગૂંચળું, ચુંબકો અને સ્પ્લિટ રિંગ હોય છે. વીજળી ગૂંચળામાંથી પસાર થાય છે, જેનાથી તે ચુંબકીય બળ અનુભવે છે અને ફરે છે. સ્પ્લિટ રિંગનું કામ ગૂંચળામાં વીજળીની દિશાને અડધા ચક્કર પછી બદલવાનું છે, જેથી ગૂંચળું હંમેશાં એક જ દિશામાં ફરતું રહે.

Exam Tip: વિદ્યુત મોટરના સિદ્ધાંત, રચના અને કાર્યપદ્ધતિના દરેક ભાગને સારી રીતે સમજો. ખાસ કરીને સ્પ્લિટ રિંગ્સનું કાર્ય, કારણ કે તે ગૂંચળાના સતત ભ્રમણ માટે નિર્ણાયક છે.

 

Question 12. જે સાધનોમાં (ઉપકરણોમાં) વિદ્યુત મોટર વપરાતી હોય તેવાં થોડાં સાધનોનાં નામ આપો.
Answer: વિદ્યુત પંખા, રેફ્રિજરેટર, મિક્સર અને ગ્રાઈન્ડર, વૉશિંગ મશીન, પાણીના પંપ, કૂલર વગેરેમાં વિદ્યુત મોટર વપરાય છે.
In simple words: ઘણાં ઘરગથ્થુ ઉપકરણોમાં ઇલેક્ટ્રિક મોટર હોય છે, જેમ કે પંખા, ફ્રીજ, મિક્સર, વોશિંગ મશીન, પાણીના પંપ અને કૂલર.

Exam Tip: રોજિંદા જીવનના ઉદાહરણો યાદ રાખવાથી વિજ્ઞાનના ખ્યાલોને સમજવામાં સરળતા રહે છે.

 

Question 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?
Answer:
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.
In simple words: જ્યારે તમે ચુંબકને વાયરના ગૂંચળામાં ખસેડો છો (અંદર કે બહાર), ત્યારે ગેલ્વેનોમીટર વાયરના ગૂંચળામાં વીજળી પ્રવાહ છે તે દર્શાવશે. જો ચુંબક અંદર જાય તો એક દિશામાં અને બહાર આવે તો બીજી દિશામાં કાંટો ફરશે. જો ચુંબક સ્થિર હોય, તો કોઈ વીજળી પ્રવાહ નહીં હોય અને ગેલ્વેનોમીટરનો કાંટો ફરશે નહીં.

Exam Tip: વિદ્યુતચુંબકીય પ્રેરણના સિદ્ધાંતને સમજવા માટે આ પ્રયોગ મુખ્ય છે. યાદ રાખો કે પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવા માટે સાપેક્ષ ગતિ જરૂરી છે.

 

Question 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.
Answer: હા, ગૂંચળા (કોઇલ) Bમાં પ્રેરિતપ્રવાહ ઉદ્ભવશે.
કારણ: 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.
In simple words: હા, જો કોઈલ A માં વીજળી બદલવામાં આવે, તો કોઈલ B માં પણ વીજળી ઉત્પન્ન થશે. કારણ કે કોઈલ A માં વીજળી બદલાવવાથી તેની આસપાસનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બદલાય છે. આ બદલાતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર નજીકની કોઈલ B માં વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે.

Exam Tip: આ પરસ્પર પ્રેરણ (mutual induction) નું ઉદાહરણ છે. યાદ રાખો કે બદલાતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર હંમેશાં નજીકના વાહકમાં પ્રવાહ પ્રેરિત કરે છે.

 

Question 15.
(1) વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ વાહકની આસપાસ ઉત્પન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા નક્કી કરવા માટેનો નિયમ લખો.
(2) ચુંબકીય ક્ષેત્રને લંબ મૂકેલા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ વાહક દ્વારા અનુભવાતા બળની દિશા નક્કી કરવા માટેનો નિયમ લખો.
(3) ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ગૂંચળાને ભ્રમણ કરાવતાં તેમાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા નક્કી કરવા માટેનો નિયમ લખો.
Answer:
(1) વિદ્યુતપ્રવાહધારિત સુરેખ વાહકની આસપાસ ઉત્પન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા નક્કી કરવા માટેનો નિયમ:
નિયમનું નામ: જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ. આ નિયમને મૅક્સવેલનો કૉર્ક સ્ક્રૂનો નિયમ પણ કહે છે.
નિયમ: 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:
આપેલ પરિસ્થિતિમાં વાહક પર લાગતા બળની દિશા શોધવા માટે ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.


(3) ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ગૂંચળાને ભ્રમણ કરાવતાં તેમાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા નક્કી કરવા માટેનો નિયમ:
આપેલ પરિસ્થિતિમાં વાહકમાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ફ્લેમિંગના જમણા હાથના નિયમની મદદથી જાણી શકાય છે.
ફ્લેમિંગનો જમણા હાથનો નિયમ: 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.


In simple words:
(1) સીધા વાયરમાં વીજળી વહેતી હોય ત્યારે તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ગોળાકાર બને છે. તેની દિશા જાણવા માટે, જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ વાપરો: અંગૂઠો વીજળીની દિશામાં રાખો, તો આંગળીઓ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા બતાવશે.
(2) જો વીજળીવાળો વાયર ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં હોય, તો તેના પર બળ લાગે છે. આ બળની દિશા જાણવા માટે ફ્લેમિંગનો ડાબા હાથનો નિયમ વાપરો: અંગૂઠો બળ, પહેલી આંગળી ચુંબકીય ક્ષેત્ર, અને વચ્ચેની આંગળી વીજળીની દિશા બતાવશે.
(3) જ્યારે વાયરના ગૂંચળાને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરવવામાં આવે ત્યારે તેમાં વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે. આ વીજળીની દિશા જાણવા માટે ફ્લેમિંગનો જમણા હાથનો નિયમ વાપરો: અંગૂઠો વાયરની ગતિ, પહેલી આંગળી ચુંબકીય ક્ષેત્ર, અને વચ્ચેની આંગળી ઉત્પન્ન થતી વીજળીની દિશા બતાવશે.

Exam Tip: ફ્લેમિંગના બંને નિયમો અને જમણા હાથના અંગૂઠાનો નિયમ વચ્ચેનો તફાવત યાદ રાખો. કયા નિયમનો ઉપયોગ કઈ પરિસ્થિતિમાં થાય છે તે સ્પષ્ટ હોવું જોઈએ.

 

Question 16. નામનિર્દેશનવાળી આકૃતિ દોરી, વિદ્યુત જનરેટરની અંતર્ગત રહેલો સિદ્ધાંત અને તેનું કાર્ય સમજાવો. તેમાં બ્રશનું કાર્ય શું છે?
Answer:
સિદ્ધાંત: જ્યારે ગૂંચળાને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં યોગ્ય રીતે ઘુમાવવામાં આવે છે ત્યારે તેમાં વિદ્યુતચાલક બળ પ્રેરિત થાય છે. પરિણામે, ગૂંચળું ધરાવતાં વિદ્યુત પરિપથમાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ 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.

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 R\(_{1}\) અને R\(_{2}\) સાથે જોડવામાં આવેલ છે. આ રિંગોની અંદરની બાજુઓ અવાહક કરેલી છે.
3. બે સ્થિર વાહક બ્રશ B\(_{1}\) અને B\(_{2}\) ને અનુક્રમે રિંગ R\(_{1}\) અને R\(_{2}\) સાથે અડકીને (સંપર્કમાં) આવેલ છે.
4. બંને રિંગ R\(_{1}\) અને R\(_{2}\) ને આંતરિક રીતે એક ધરી (ઍક્સલ) સાથે જોડેલ હોય છે. આ ધરીને બહારથી યાંત્રિક રીતે 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.

કાર્યપદ્ધતિ:
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 B\(_{2}\)થી B\(_{1}\) તરફ વહે છે.
2. અડધા પરિભ્રમણ પછી ભુજા CD ઉપરની તરફ અને ભુજા AB નીચેની તરફ ગતિ કરવા લાગે છે. પરિણામે બંને ભુજાઓમાં પ્રેરિત પ્રવાહની દિશાઓ ઊલટાઈ જાય છે. તેથી પરિણામી (ચોખ્ખો) પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહ DCBA દિશામાં વહેવા લાગે છે. એનો અર્થ એ થાય કે બાહ્ય પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ બ્રશ B\(_{1}\)થી B\(_{2}\) તરફ વહે છે.
3. આમ, દરેક અડધા પરિભ્રમણ પછી અનુરૂપ ભુજાઓમાં પ્રેરિત વિદ્યુતપ્રવાહોની દિશા બદલાય (ઊલટાય) 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.

બ્રશનું કાર્ય:
વિદ્યુત જનરેટરમાં બ્રશનું કાર્ય ABCD ગૂંચળામાં પ્રેરિત થતા વિદ્યુતપ્રવાહને બહારના પરિપથમાં મોકલવાનું કાર્ય બ્રશ કરે છે.
In simple words: ઇલેક્ટ્રિક જનરેટર વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે. તે વાયરના ગૂંચળાને ચુંબકો વચ્ચે ફેરવીને કામ કરે છે. જ્યારે ગૂંચળું ફરે છે, ત્યારે તેમાં વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે. બ્રશનું કામ આ વીજળીને બહારના વાયરોમાં મોકલવાનું છે, જેથી આપણે તેનો ઉપયોગ કરી શકીએ.

Exam Tip: AC જનરેટરના સિદ્ધાંત, રચના અને કાર્યપદ્ધતિને સમજવી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ખાસ કરીને સ્લિપ રિંગ્સ અને બ્રશના કાર્યો, કારણ કે તે વીજળીના પ્રવાહની દિશા નક્કી કરવામાં મદદ કરે છે.

 

Question 17. વિદ્યુત શૉર્ટસર્કિટ ક્યારે (કેવા સંજોગોમાં) થાય છે?
Answer: વિદ્યુતપુરવઠાની લાઇનમાંના લાઇવ વાયર અને ન્યૂટ્રલ વાયર બંને જ્યારે એકબીજા સાથે સીધી કે વાહક તાર મારફતે સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે વિદ્યુત શૉર્ટસર્કિટ થાય છે. આ ત્યારે બને છે જ્યારે બંને વાયરોનું અવાહક આવરણ નુકસાન પામેલ હોય (કે નીકળી ગયેલ હોય) અથવા વિદ્યુત ઉપકરણમાં કોઈ ક્ષતિ હોય.
In simple words: શૉર્ટસર્કિટ ત્યારે થાય છે જ્યારે જીવંત વાયર અને તટસ્થ વાયર સીધા સંપર્કમાં આવે છે, જેનાથી ખૂબ વધારે વીજળી વહેવા માંડે છે. આ સામાન્ય રીતે વાયરનું ઇન્સ્યુલેશન ખરાબ થાય અથવા ઉપકરણમાં ખામી હોય ત્યારે થાય છે.

Exam Tip: શૉર્ટસર્કિટના કારણો અને તેની અસરો (જેમ કે આગ લાગવી, ફ્યુઝ ઉડી જવા) યાદ રાખો. વિદ્યુત સુરક્ષા માટે આ ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે.

 

Question 18. અર્થિંગ વાયરનું કાર્ય શું છે? ધાતુના વિદ્યુત સાધનને અર્થિંગ કરવું કેમ જરૂરી છે?
Answer:
અર્થિંગ વાયરનું કાર્ય: 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 સહેલાઈથી જતો રહે તેટલા માટે, અર્થિંગ વાયર તે પ્રવાહને નીચા અવરોધવાળો વહન-પથ (વાહક પથ) પૂરો પાડે છે અને તેથી તે વિદ્યુતસાધન વાપરનારને વિદ્યુત-શૉકથી રક્ષણ આપે 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 ફ્યૂઝ પીગળી જાય છે. અને ત્યાં વિદ્યુતપુરવઠો અટકી જાય છે. આમ, વિદ્યુત સાધનોને યોગ્ય અર્થિંગ આપવાથી શક્ય એવા વિદ્યુત-શૉકથી બચી શકાય છે.
In simple words: અર્થિંગ વાયર એ સુરક્ષા માટે ખૂબ મહત્વનો છે. તે ધાતુના વિદ્યુત ઉપકરણોમાં વપરાય છે. જો ઉપકરણમાં ક્યારેક વીજળી લીક થાય, તો અર્થિંગ વાયર તે વીજળીને સીધી જમીનમાં મોકલી દે છે, જેથી આપણને કરંટ ન લાગે. આ ઉપકરણોને અર્થિંગ કરવું જરૂરી છે કારણ કે તે વીજળીના ઝટકાથી બચાવે છે અને શૉર્ટસર્કિટના કિસ્સામાં ફ્યુઝને પણ ઉડાવી દે છે.

Exam Tip: અર્થિંગ વાયરનું કાર્ય, તેની આવશ્યકતા અને તે કેવી રીતે સુરક્ષા પૂરી પાડે છે તેની સમજ સ્પષ્ટ હોવી જોઈએ. ફ્યુઝ સાથે તેની ભૂમિકા પણ મહત્વની છે.

GSEB Class 10 Science વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો Intext Questions and Answers

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

 

Question 1. હોકાયંત્રની સોયને ગજિયા ચુંબકની નજીક લઈ જતાં તેનું કોરાવર્તન કેમ થાય છે?
Answer: હોકાયંત્રની સોય એક નાનું ગજિયા ચુંબક છે. તેને 3 એક ઉત્તર ધ્રુવ અને બીજો દક્ષિણ ધ્રુવ હોય છે. જ્યારે હોકાયંત્રને ગજિયા ચુંબક પાસે લાવવામાં આવે છે, ત્યારે તેની સોયના ધ્રુવો પર ચુંબકીય ક્ષેત્રને લીધે બળો લાગે છે. પરિણામે સોયનું કોણાવર્તન થાય છે. 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.
In simple words: હોકાયંત્રની સોય એક નાનું ચુંબક છે. જ્યારે તેને મોટા ચુંબકની નજીક લાવો છો, ત્યારે બંને ચુંબકો એકબીજા પર બળ લગાવે છે. આ બળને કારણે હોકાયંત્રની સોય ફરે છે અને પછી નવી દિશામાં સ્થિર થાય છે.

Exam Tip: યાદ રાખો કે હોકાયંત્રની સોય પોતે એક ચુંબક છે અને ચુંબકીય બળોને કારણે તે વિચલિત થાય છે.

 

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

 

Question 1. ગજિયા ચુંબકની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ દોરો.
Answer:

ચુંબકના ક્ષેત્રની રેખાઓ ગજિયા ચુંબકની આસપાસ દોરી શકાય છે. આ રેખાઓ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા અને પ્રબળતા દર્શાવે છે.
In simple words: Magnetic field lines can be drawn around a bar magnet. These lines show the direction and strength of the magnetic field.

Exam Tip: Always draw magnetic field lines originating from the North pole and terminating at the South pole outside the magnet, and forming continuous loops through the magnet from South to North. Ensure the lines are denser near the poles and don't intersect.

 

Question 2. ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની લાક્ષણિકતાઓ જણાવો.
Answer: ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની લાક્ષણિકતાઓ નીચે મુજબ છે:
1. મેગ્નેટિક ફિલ્ડ લાઈન્સ ઉત્તર ધ્રુવમાંથી નીકળે છે અને ચુંબકની બહારની બાજુએ દક્ષિણ ધ્રુવમાં પ્રવેશે છે. ચુંબકની અંદર, ફિલ્ડ લાઈન્સની દિશા તેના દક્ષિણ ધ્રુવથી ઉત્તર ધ્રુવ તરફ હોય છે. આમ, મેગ્નેટિક ફિલ્ડ લાઈન્સ સતત બંધ લૂપ્સ બનાવે છે.
2. મેગ્નેટિક ફિલ્ડ લાઈન્સ ધ્રુવોની નજીક વધુ નજીક હોય છે, જ્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર મજબૂત હોય છે. ચુંબકના મધ્ય ભાગમાં અને તેનાથી દૂર, તેઓ એકબીજાથી દૂર હોય છે, એટલે કે ત્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર નબળું હોય છે.
3. મેગ્નેટિક ફિલ્ડ લાઈન્સ ક્યારેય એકબીજાને છેદતી નથી. જો તેઓ છેદે, તો છેદન બિંદુ પર કંપાસ સોય ચુંબકીય ક્ષેત્ર માટે બે દિશાઓ બતાવશે, જે શક્ય નથી.
4. જો ફિલ્ડ લાઈન્સ સમાંતર હોય અને સમાન અંતરે હોય, તો તે એક સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર દર્શાવે છે.
In simple words: Magnetic field lines go from the North pole to the South pole outside the magnet, and from South to North inside, making closed circles. They are tight near the poles (strong field) and spread out far away (weak field). They never cross each other because a compass can only point one way. If the lines are straight and evenly spaced, it means the field is uniform.

Exam Tip: Remember these four key properties: closed loops, direction (N to S outside, S to N inside), density (poles vs. middle), and non-intersection. Illustrating with a small sketch can also help to score full marks.

 

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

 

Question 3. બે ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ એકબીજીને કેમ છેદતી નથી?
Answer: 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.)
In simple words: The direction of the magnetic field at any point is shown by a tangent line. If two field lines crossed, it would mean the field had two directions at that point, which is impossible. A magnetic field always has only one direction at any specific spot.

Exam Tip: The non-intersection rule is crucial. Emphasize that a compass needle would point in two directions simultaneously at an intersection, which is physically impossible for a single magnetic field.

 

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

નોંધ: 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) ઉત્તર ધ્રુવની જેમ વર્તે છે.
In simple words: When current flows clockwise in a loop on a table, use the right-hand thumb rule. Inside the loop, the magnetic field points downwards, into the table. Outside the loop, the magnetic field points upwards, out of the table. The front of the loop acts like a south pole, and the back acts like a north pole.

Exam Tip: For circular loops, visualize curling fingers in the direction of current to determine the thumb's direction for the magnetic field. Inside the loop, the field lines are generally straight and perpendicular to the plane, while outside they spread out.

 

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

 

Question 2. આપેલ વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમાન છે. આ દર્શાવતી આકૃતિ દોરો.
Answer: એક સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર સીધી, સમાંતર અને સમાન અંતરે આવેલી મેગ્નેટિક ફિલ્ડ લાઈન્સ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.

In simple words: To show a uniform magnetic field, you draw straight, parallel lines that are all equally spaced and point in the same direction.

Exam Tip: Always use parallel and equally spaced lines with arrows to represent a uniform magnetic field. Ensure all arrows point in the same direction.

 

Question 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.
Answer: (d) બધાં બિંદુઓએ સમાન હોય છે.
In simple words: Inside a very long straight wire coil (solenoid) carrying current, the magnetic field is the same everywhere. It doesn't get stronger or weaker as you move towards the ends.

Exam Tip: Remember that for an ideal, infinitely long solenoid, the magnetic field inside is uniform. This is a common conceptual question in exams.

 

Question 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
Answer: (c) વેગ
(d) વેગમાન
In simple words: A proton is a charged particle. When it moves in a magnetic field, it experiences a force that changes its direction. So, its velocity (which includes direction) and momentum (mass x velocity) will change. However, its mass and speed (how fast it moves) will stay the same.

Exam Tip: Understand that magnetic force changes the direction of a charged particle's motion, hence altering its velocity and momentum, but not its kinetic energy or speed (magnitude of velocity).

 

Question 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.
Answer: 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 લંબાઈના
(i) જ્યારે સળિયા ABમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ વધે છે ત્યારે સળિયા પર વધુ બળ લાગે છે અને જેના કારણે સળિયાનું સ્થાનાંતર પણ વધે છે. (સમપ્રમાણમાં).
(ii) 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)
(iii) જો સળિયા ABની લંબાઈ વધારવામાં આવે, તો સળિયા પર લાગતું બળ પણ વધે છે અને પરિણામે સળિયાનું સ્થાનાંતર પણ વધે છે. (સમપ્રમાણમાં)
In simple words: When a current-carrying wire is placed in a magnetic field perpendicular to its length, the force on it and its movement depend on a few things. (i) If the current in wire AB increases, the force and movement also increase. (ii) If a stronger magnet is used, the magnetic field gets stronger, so the force and movement on the wire also increase. (iii) If the length of wire AB increases, the force and movement also increase. All these relationships are directly proportional.

Exam Tip: Remember Fleming's Left-Hand Rule and the factors affecting the force on a current-carrying conductor in a magnetic field: current strength, magnetic field strength, and length of the conductor. All are directly proportional to the force.

 

Question 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.
Answer: (d) ઊર્ધ્વદિશામાં છે.
In simple words: A positively charged alpha-particle goes west and then bends north due to a magnetic field. To find the magnetic field's direction, use Fleming's Left-Hand Rule. Since the particle is positive, the current is also west. The force is north. When you arrange your left hand this way, your forefinger (magnetic field direction) will point upwards.

Exam Tip: Apply Fleming's Left-Hand Rule carefully. For a positive charge, the direction of motion is the direction of current. For a negative charge, it's opposite. Always set thumb for force, middle finger for current, and forefinger for magnetic field.

 

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

 

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

ફ્લેમિંગનો ડાબા હાથનો નિયમ : 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.
નોંધ: 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.
In simple words: Fleming's Left-Hand Rule helps find the direction of force on a current-carrying wire in a magnetic field. Spread your left thumb, forefinger, and middle finger to be perpendicular to each other. If your forefinger shows the magnetic field direction and your middle finger shows the current direction, then your thumb points in the direction of the force or motion of the wire.

Exam Tip: Practice applying the rule by aligning your fingers correctly. The key is to make all three fingers mutually perpendicular to represent force, magnetic field, and current, respectively.

 

Question 2. વિદ્યુત મોટરનો સિદ્ધાંત શું છે?
Answer: 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.
In simple words: An electric motor works because when a current-carrying rectangular coil is placed in a magnetic field, the sides of the coil perpendicular to the field experience equal and opposite forces. These forces cause the coil to turn continuously.

Exam Tip: Focus on the interaction between current in a coil and a magnetic field. The key idea is that two equal and opposite forces acting on different points cause a rotational motion (torque).

 

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

 

Question 3. વિદ્યુત મોટરમાં સ્લિટ રિંગની ભૂમિકા શું છે?
Answer: 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.
In simple words: In an electric motor, the split ring acts like a commutator. Its job is to reverse the direction of the electric current in the coil after every half-turn. This reversal ensures that the turning force (torque) always pushes the coil in the same direction, making it spin continuously.

Exam Tip: Clearly state that the split ring acts as a commutator and its function is to reverse the current direction after every half rotation, ensuring continuous rotation in one direction.

 

Question 1. કોઈ ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરવાની જુદી જુદી રીતો જણાવો.
Answer:
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 ધુમાવતાં, ગૂંચળામાં વિદ્યુતપ્રવાહ પ્રેરિત કરી શકાય છે.
નોંધ: અહીં વપરાયેલ ચુંબક કાં તો ગજિયો ચુંબક હોય અથવા વિદ્યુતપ્રવાહધારિત કોઈ વાહક હોય.
In simple words: You can create current in a coil in a few ways: 1. Move a magnet closer or farther from a still coil, or move the coil closer or farther from a still magnet. 2. Change the current in a nearby coil. 3. Move the coil in an uneven magnetic field, or change the magnetic field around a still coil over time. 4. Spin the coil in a magnetic field, or spin a magnet near the coil. The magnet can be a bar magnet or a current-carrying wire.

Exam Tip: The key concept here is electromagnetic induction, which relies on relative motion between a conductor (coil) and a magnetic field, or a changing magnetic flux through the coil.

 

Intext પ્રશ્નોત્તર (પા.પુ. પાના નં 237)

 

Question 1. વિદ્યુત જનરેટરનો સિદ્ધાંત જણાવો.
Answer: 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.
In simple words: An electric generator works based on the idea of electromagnetic induction. This principle states that when a magnetic field changes around a closed wire loop or coil, it creates an electric current, which is called induced current.

Exam Tip: Clearly state that the generator's principle is electromagnetic induction. Explain induced current as the current produced due to a changing magnetic field in a closed circuit.

 

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

 

Question 2. એકદિશ પ્રવાહ(DC)ના કેટલાક સ્ત્રોતોનાં નામ આપો.
Answer: વિદ્યુતરાસાયણિક સૂકો કોષ, બૅટરી, DC જનરેટર, સૂર્યકોષ વગેરે એકદિશ પ્રવાહ (DC)ના કેટલાક સ્રોત છે.
In simple words: Sources of direct current (DC) include things like dry cells, batteries, DC generators, and solar cells.

Exam Tip: List common household and industrial sources of DC current. Focus on devices that provide a constant direction of electron flow.

 

Question 3. કયા સ્ત્રોત ઊલટસૂલટ (પ્રત્યાવર્તી) પ્રવાહ (AC) ઉત્પન્ન કરે છે?
Answer: AC જનરેટર (અથવા પાવરહાઉસ જનરેટર), કાર - ઑલ્ટરનેટર, બાઇસિકલ ડાયનેમો વગેરે પ્રત્યાવર્તી પ્રવાહ (AC)ના સ્રોત છે.
In simple words: Sources that make alternating current (AC) are AC generators (like those in power stations), car alternators, and bicycle dynamos.

Exam Tip: Identify common examples of AC current sources, noting that AC is widely used for power distribution due to its ability to change voltage easily.

 

Question 4. સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો: 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 (અર્ધ)-ભ્રમણ
(d) એક-ચતુર્થાંશ ભ્રમણ
Answer: (c) અડધા (અર્ધ)-ભ્રમણ
In simple words: When a copper coil spins in a magnetic field, the direction of the electric current that is made inside it switches every half-turn. This happens because the sides of the coil reverse their motion in the field.

Exam Tip: Recall that in an AC generator, the induced current reverses direction after every half rotation of the coil. This is a fundamental characteristic of AC power generation.

 

Question 1. વિદ્યુત પરિપથો અને ઉપકરણોમાં સામાન્ય રીતે વપરાતા બે સુરક્ષા ઉપાયોના નામ લખો.
Answer:
1. યોગ્ય રેટિંગવાળો (સલામત) ફ્યૂઝ વાપરવો: 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.
In simple words: Two ways to keep electrical circuits and appliances safe are: 1. Use a fuse with the correct rating to prevent damage from too much power. 2. Use a proper earthing wire to protect against electric shocks if a live wire accidentally touches the metal part of an appliance.

Exam Tip: Fuses protect against overcurrent, and earthing protects against electric shocks. These are crucial safety measures for any electrical installation.

 

Question 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.
Answer: વિદ્યુત ઓવન દ્વારા ખેંચાતો વિદ્યુતપ્રવાહ,
\( I = \frac{P}{V} \)
\( = \frac{2000 \mathrm{~W}}{220 \mathrm{~V}} \)
\( = 9.09 \mathrm{~A} \)
અહીં, વિદ્યુત પરિપથનું પ્રવાહ રેટિંગ 5A છે. તેનો અર્થ આ પરિપથમાં વપરાયેલો (જોડેલો) ફ્યૂઝ 5 Aની પ્રવાહ ક્ષમતાવાળો છે.
હવે, જ્યારે ઓવનને ચાલુ કરવામાં આવે ત્યારે ફ્યૂઝ 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 ફ્યૂઝ વાપયોં હોત અથવા આ પરિપથમાં કોઈ ફ્યૂઝ વાપર્યો જ ન હોત, તો કદાચ આગ લાગી હોત.
In simple words: The oven needs about 9.09 Amperes of current. But the circuit's fuse is only rated for 5 Amperes. So, when the oven is turned on, it will draw too much current, causing the 5A fuse to heat up and melt. This will break the circuit and save the oven from damage. If a stronger fuse or no fuse were used, it could lead to a fire.

Exam Tip: Always calculate the required current for an appliance using \( I = P/V \) and compare it with the fuse's rating. If the appliance draws more current than the fuse can handle, the fuse will blow, protecting the circuit and appliance.

 

Question 3. ઘરેલું વિદ્યુત પરિપથોમાં ઓવરલોડિંગને નિવારવા માટે. કઈ સાવધાની રાખવી જોઈએ?
Answer: ઘરેલું 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 ફ્યૂઝ 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.
In simple words: To prevent overloading in home electrical circuits, you should: 1. Use wires with the right current rating. 2. Have separate circuits for low-power (5A) and high-power (15A) appliances. 3. Use parallel circuits with appropriate fuses. 4. Don't turn on many high-power appliances at once. 5. Avoid plugging many devices into one socket. 6. Replace old wires with new, properly rated, and insulated ones every 5-6 years. 7. Use good quality PVC insulation.

Exam Tip: List practical precautions for electrical safety. Focus on matching wire capacity to current, avoiding multiple high-power appliances on one circuit, and regular maintenance for safety.

 

GSEB Class 10 Science વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરો Textbook Activities

 

પ્રવૃત્તિ 13.1 (પા.પુ. પાના નં. 223)

To show that a magnetic field is produced due to electric current.

Method:
1. 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.
2. આ તાંબાના તારની નજીક એક નાના હોકાયંત્ર (કંપાસ)ને સમક્ષિતિજ રહે તેમ પૂંઠાની ઉપર ગોઠવો.
3. હવે કળમાં પ્લગ દાખલ કરી પરિપથમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરો.
4. હોકાયંત્રની સોયના સ્થાનમાં થતા ફેરફારનું અવલોકન કરો.
5. આ શું દર્શાવે છે? (અથવા આનો અર્થ શું થાય?)

Observation:
1. 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.
2. કળમાં પ્લગ ભરાવીને તાંબાના તાર XYમાં (એટલે કે વાહક તારમાં) વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં હોકાયંત્રની સોયનું કોરાવર્તન થાય છે.
3. તાંબાના તારમાં વહેતાં વિદ્યુતપ્રવાહની દિશામાં ફેરફાર થતાં, ચુંબકીય સોયના કોણાવર્તનની દિશામાં ફેરફાર થાય છે.
Conclusion:
આ સૂચવે છે કે જ્યારે કોપર વાયર (વાહક)માંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થાય છે, ત્યારે મેગ્નેટિક અસર ઉત્પન્ન થાય છે, જેનો અર્થ થાય છે કે કોપર વાયરની આસપાસ મેગ્નેટિક ક્ષેત્ર બને છે. ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહને કારણે મેગ્નેટિક ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. આમ, આપણે કહી શકીએ કે વીજળી અને ચુંબકત્વ એકબીજા સાથે સંબંધિત છે.
નોંધ: "ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની ચુંબકીય અસર" એટલે કે વાહક વાયરમાં વહેતો પ્રવાહ તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે.
In simple words: When you connect a long copper wire to a circuit with a battery and a key, and place a compass near it, the compass needle moves when current flows through the wire. If you reverse the current, the needle deflects in the opposite direction. This shows that electricity creates a magnetic field around the wire, proving that electricity and magnetism are linked.

Exam Tip: This activity demonstrates Oersted's experiment. The key takeaway is that electric current produces a magnetic field, and the direction of the field depends on the direction of the current. Always observe the compass deflection as proof of a magnetic field.

 

પ્રવૃત્તિ 13.2 (પા.પુ. પાના નં. 224)

To understand the magnetic field produced by a bar magnet.

Method:
1. ડ્રૉઇંગ બોર્ડ પર એક સફેદ પેપરને ચીકણા દ્રવ્ય (ગુંદર) વડે ચીપકાવો.
2. એક ગજિયા ચુંબકને તેની મધ્યમાં મૂકો.
3. ચુંબકની આસપાસ એકસરખો લોખંડનો ભૂકો ભભરાવો. (આકૃતિ 13.3) આ માટે તમે મીઠું છાટવાની ડબ્બીનો ઉપયોગ કરી શકો.
4. હવે બોર્ડને હળવેથી ટકોરા મારો.
5. તમે શું અવલોકન કરો છો?
6. લોખંડનો ભૂકો આવી ચોક્કસ ભાતમાં કેમ ગોઠવાય છે?
7. આ ભાત શું દર્શાવે છે?

Observation:
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.
Conclusion:
1. લોખંડના ભૂકાની ગોઠવણીથી જે રેખાઓ બને છે, તેને ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કહે છે.
2. ગજિયો ચુંબક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે, જે તેની આસપાસ લોખંડનો ભૂકો ભભરાવીને શોધી શકાય છે.
In simple words: When you put a bar magnet on a board with iron filings and tap it, the filings arrange themselves in a distinct pattern around the magnet. This shows that the magnet creates an invisible magnetic field around itself, and the lines formed by the filings are called magnetic field lines.

Exam Tip: This activity visually demonstrates magnetic field lines. Emphasize that iron filings align themselves along these lines, and the density of the filings indicates the strength of the magnetic field.

 

પ્રવૃત્તિ 13.3 (પા.પુ. પાના નં 224)

To draw magnetic field lines of a bar magnet.

Method:
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.

Observation:
1. સોયના દક્ષિણ ધ્રુવ ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવ તરફ જાય છે. હોકાયંત્રના સોયનો ઉત્તર ધ્રુવ ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવથી દૂર તરફ જાય છે.
2. 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).
Conclusion:
1. તેથી ફિલ્ડ લાઈન્સ ચુંબકના ઉત્તર ધ્રુવમાંથી નીકળે છે અને દક્ષિણ ધ્રુવમાં પ્રવેશે છે. ચુંબકની અંદર ફિલ્ડ લાઈન્સની દિશા તેના દક્ષિણ ધ્રુવથી ઉત્તર ધ્રુવ તરફ હોય છે. આમ, મેગ્નેટિક ફિલ્ડ લાઈન્સ બંધ લૂપ્સ (વક્ર) બનાવે છે.
2. ચુંબકની આસપાસના વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોય છે. તેનો અર્થ ગજિયો ચુંબક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે.
3. હોકાયંત્રની સોયનો ઉત્તર ધ્રુવ જે દિશામાં આવર્તન પામે છે, તે ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા હોય છે.
4. ક્ષેત્રરેખાઓ જ્યાં વધુ નજીક (ગીચોગીચ) હોય ત્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર મજબૂત હોય છે, એટલે કે ત્યાં રાખેલ કોઈ બીજા ચુંબકના ધ્રુવ પર ચુંબકીય ક્ષેત્રના કારણે વધુ બળ લાગે છે અને જ્યાં ક્ષેત્રરેખાઓ છૂટી છૂટી હોય છે, ત્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર નબળું હોય છે.
5. સોય ધ્રુવોની નજીક જાય તેમ તેનું આવર્તન વધે છે.
In simple words: To draw magnetic field lines, you place a compass around a bar magnet and mark where its north pole points. By moving the compass, you can trace lines. These lines start from the North pole and end at the South pole outside the magnet, forming closed loops. Inside, they go from South to North. The compass needle's deflection shows the magnetic field's direction, and stronger deflection means a stronger field.

Exam Tip: This activity reinforces understanding of magnetic field direction and strength using a compass. Always ensure continuous lines with arrows from N to S outside the magnet to correctly depict the field.

 

પ્રવૃત્તિ 13.4 (પા.પુ. પાના નં. 226)

To show that the direction of the magnetic field produced due to electric current depends on the direction of the electric current.

Method:
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 સમાંતરરૂપે ગોઠવો.
3. હવે પ્લગમાં કળ નાખીને પરિપથ પૂર્ણ કરો.
4. સોયના ઉત્તર ધ્રુવના થતાં કોરાવર્તનની દિશાનું અવલોકન કરો.
5. 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.
6. સોયના કોરાવર્તનની દિશામાં થતા ફેરફારનું અવલોકન કરો.

Observation:
1. 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.
2. 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.
Conclusion:
1. આનો અર્થ એ થયો કે જો વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા ઉલટાઈ જાય, તો વિદ્યુતપ્રવાહને લીધે ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પણ ઉલટાઈ જાય છે.
2. વિદ્યુતપ્રવાહના કારણે ઉદ્ભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા વિદ્યુતપ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે.
In simple words: This activity shows that if you change the direction of current in a wire, the direction of the magnetic field it creates also changes. When current flows north to south, a compass needle deflects east. If you reverse the current to flow south to north, the needle deflects west. This proves that the magnetic field's direction depends directly on the electric current's direction.

Exam Tip: This experiment highlights the direct relationship between the direction of current and the direction of the magnetic field it produces. Use the right-hand thumb rule to predict the deflection for different current directions.

Activity 13.5 (Pg. No. 226)

Studying the pattern of magnetic field (lines) produced due to current flowing through a straight conductor.

Procedure:

• Take a 12 V battery, a variable resistor (or rheostat), an ammeter (0-5 A), a plug key, and a thick, long, straight copper wire.
• Insert the thick wire through the center of a rectangular cardboard, keeping it perpendicular to the plane of the cardboard. Make sure the cardboard does not slide down.
• Connect the battery, plug key, ammeter, and rheostat in series.
• Sprinkle some iron filings uniformly on the cardboard. (You can use a salt shaker for this).
• Close the key to allow current to flow through the wire. Ensure that the copper wire connected between points X and Y remains vertically straight.
• Keep the slider of the variable resistor (or rheostat) at a specific position and note the current flowing through the ammeter.
• Tap the cardboard gently for some time. Observe the pattern formed by the iron filings.
• What do these concentric circles show?
• How would you find the direction of the magnetic field produced this way? (Place a compass at any point on the circle (say, P). Observe the direction of the needle.)
• Does reversing the direction of current flowing through the straight copper wire also reverse the direction of the magnetic field lines? Check this.

Observation:

It was observed that the iron filings arranged themselves in a pattern of concentric circles around the copper wire (Figure 13.7 (c)). These concentric circles depict the magnetic field lines (pattern). The direction indicated by the north pole of the compass needle gives the direction of the magnetic field line at point P. This is shown by an arrow in Figure 13.7 (a).

Yes. If the direction of the current flowing through the straight copper wire is reversed, the direction of the magnetic field lines also reverses (Figure 13.7 (b)). When the current changes, the deflection of the compass needle also changes. If the current increases, the deflection increases, and if the current decreases, the deflection decreases. When the compass is moved away from the wire, the deflection of the needle decreases. When the compass is moved further away from the wire, it is observed that the concentric circles representing the magnetic field around the current-carrying straight wire become larger and larger. In other words, as we move away from the wire, the radius of the circles representing the magnetic field increases.

Conclusion:

The magnetic field pattern produced by a current-carrying straight wire consists of concentric circles, which are nothing but the magnetic field lines of the generated magnetic field. The direction of the magnetic field at any point is the direction of the tangent drawn to the specific circle at that point, which is also the direction of the north pole of the compass needle at that point. If the direction of the current flowing through the straight copper wire is reversed, the direction of the magnetic field lines also reverses, meaning it depends on the current's direction. As the current flowing through the wire increases, the magnitude of the magnetic field at a given point also increases. As the distance from the wire increases, the magnitude of the magnetic field produced by the current in the conductor decreases. Thus, the magnetic field B \( \propto \) \( \frac{1}{\text{distance from the wire}} \)

 

Activity 13.6 (Pg. No. 229)

To study the magnetic field produced near a current-carrying circular coil.

Procedure:

• Take a rectangular cardboard with two holes. Insert a loop with a large number of turns through the cardboard, keeping it perpendicular to the plane of the cardboard.
• Connect a battery, a key, and a rheostat in series with the ends of the loop, as shown in Figure 13.13.
• Sprinkle iron filings uniformly on the cardboard.
• Insert the plug into the key. (Turn on the key.)

Tap the cardboard gently for some time. Observe the pattern formed by the iron filings on the cardboard.

Observation:

The iron filings arrange themselves as shown in Figure 13.13.

Conclusion:

1. The magnetic field near the center of the coil is almost uniform.
2. Near the coil, the magnetic field lines are circular and concentric.
3. Near the center, the magnetic field lines are dense, which shows that the magnetic field is strongest there.

 

Activity 13.7 (Pg. No. 230)

Magnetic field in a small current-carrying aluminum conductor placed in a magnetic field.

Procedure:

• Take a small aluminum rod AB (about 6 cm long), as shown in Figure 13.20. Suspend it horizontally using two connecting wires.
• Arrange a strong horseshoe magnet such that the rod is between its two poles and the magnetic field is directed upwards. For this, the north pole should be below the aluminum rod, and the south pole should be above it.
• Connect a battery, a key, and a rheostat in series with the aluminum rod.
• Now, pass current through this rod from end B to end A.

What do you observe? Reverse the direction of current flowing through the rod and observe the direction of the rod's displacement. Why does the rod get displaced?

Change the direction of the magnetic field by swapping the poles of the magnet vertically downwards and observe the direction of the force/displacement on the current-carrying rod.

Observation:

It is seen that the rod moves to the left. When the direction of current flowing through the wire is reversed, the direction of the rod's displacement also reverses. This means it now moves to the right. This suggests that reversing the direction of current in the rod also reverses the direction of the force acting on it. When a current-carrying aluminum rod is placed in a magnetic field, it experiences displacement due to the force acting on it. When the direction of the vertically downward magnetic field is reversed, the direction of the force acting on the current-carrying rod also reverses, and as a result, the direction of its displacement also reverses. (This happens because the rod is initially at rest.)

Conclusion:

1. A current-carrying conductor (here, the rod) experiences a force when placed in a magnetic field.
2. The direction of the force acting on the conductor (rod) and its subsequent displacement depends on the direction of the current flowing through it and the direction of the magnetic field.

Note:

1. Here, the direction of the rod's displacement is in the direction of the force acting on it.
2. The magnetic force acting on the rod depends on the length of the rod placed in the magnetic field.

 

Activity 13.8 (Pg. No. 233)

To understand the phenomenon of electromagnetic induction.

Procedure:

• Take a coil AB that has many turns.
• Connect the ends of this coil to a galvanometer, as shown in Figure 13.25.
• Take a strong bar magnet and move its north pole towards end B of the coil.
• Do you notice any change in the galvanometer's pointer?
• Now, pull the north pole of the magnet away from the coil.
• What do you observe?
• Bring the north pole of the magnet near end B of the coil and keep it stationary at a nearby point.
• What do you observe?
• Now, move the south pole of the magnet towards end B of the coil.
• What do you observe?
• What do you observe when both the coil and the magnet are stationary?
• What conclusion can you draw from this activity?

Observation:

The galvanometer's pointer shows momentary deflection. Suppose it deflects to the right. This indicates the presence of current in coil AB. The moment the magnet stops moving, the galvanometer's deflection also becomes zero. When the magnet's north pole is moved away from the coil, the galvanometer's pointer deflects to the left, which indicates that current now flows in the opposite direction to the previous one in the coil. We can see that when the coil moves towards the stationary north pole of the magnet, the galvanometer needle deflects to the right. Similarly, when the coil moves away from the magnet, the galvanometer needle deflects to the left. When the coil is kept stationary relative to the magnet, the galvanometer needle's deflection also reduces to zero. When you move the south pole of the magnet towards end B of the coil, the galvanometer needle deflects in the opposite direction compared to the first situation. When both the coil and the magnet are stationary, the galvanometer needle does not deflect. When relative motion occurs between the coils, a potential difference is produced between the two ends of the coil. Due to this, an electric current is formed in the circuit. This potential difference is called induced potential difference, and the corresponding current is called induced current.

 

Activity 13.9 (Pg. No. 235)

To study the phenomenon of electromagnetic induction.

Procedure:

• Take two copper wire coils with a very large number of turns (e.g., 50 and 100 turns). Insert these coils onto an insulating cylindrical roll as shown in Figure 13.27. (You can use a thick paper roll for this.)
• Connect coil 1, which has more turns, in series with a battery and a plug key. Connect the other coil, coil 2, to a galvanometer as shown in Figure 13.27.
• Does its pointer show any deflection?
• Remove the connection of coil 1 from the battery.
• What do you observe?

Observation:

When the key is switched on, the galvanometer needle shows a momentary deflection in one direction and quickly returns to zero, which indicates a momentary current produced in coil 2. When coil 1's connection is removed from the battery, the galvanometer needle shows a momentary deflection, but in the opposite direction to the previous deflection, meaning the current flowing through coil 2 now moves in the opposite direction to the previous current. From this observation, we can see that as soon as the current flowing through coil 1 becomes constant, the galvanometer connected to coil 2 shows no deflection.

Conclusion:

(a) When the current flowing through coil 1 changes over time, a potential difference is induced in coil 2.

(b) When the current flowing through coil (which is called the primary coil) changes, the magnetic field associated with it also changes. Consequently, the magnetic field lines around the coil (which is called the secondary coil) also change.

Thus, due to the change in magnetic field lines linked with the secondary coil, an induced current is generated in it. This process, where current is induced in one conductor by changing the magnetic field in another conductor, is called electromagnetic induction.