कक्षा 9 विज्ञान अध्याय 12 विद्युत धारा के चुंबकीय प्रभाव: 13 हल किए गए पिछले साल के प्रश्न

अपनी NCERT पाठ्यपुस्तक पढ़ने से आप सीखते हैं कि विद्युत चुम्बकीय प्रेरण (Electromagnetic Induction) *क्या* है; पिछले प्रश्नपत्रों को हल करने से आप सीखते हैं कि परीक्षक इसके बारे में *कैसे* पूछते हैं। हर CBSE पेपर एक निश्चित अवधारणात्मक पूल से प्रश्न चुनता है: (1) सीधी तार और सोलेनॉयड के चारों ओर चुम्बकीय क्षेत्र के पैटर्न, (2) Fleming का बायां-हाथ और दायां-हाथ नियम, (3) विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत और Lenz का नियम, (4) AC जनरेटर और DC मोटर का निर्माण और कार्य। जब आप 3–5 पिछले प्रश्नपत्रों को हल करते हैं, तो आप 'नए' प्रश्नों से डरना बंद कर देते हैं क्योंकि आप अंतर्निहित अवधारणा को पहचानते हैं। पिछले प्रश्नपत्र समय-प्रबंधन के रहस्य भी प्रकट करते हैं: कौन से प्रश्नों के लिए पूरे आरेख की आवश्यकता है (5-अंक), कौन से केवल प्रतीकात्मक उत्तर चाहते हैं (1-अंक), और कौन सी तकनीकें छात्रों को अंक खोने के लिए प्रेरित करती हैं (जैसे, प्रेरित धारा की दिशा को गति की दिशा के साथ भ्रमित करना)। इन प्रश्नों को समयबद्ध परिस्थितियों में अभ्यास करना—आमतौर पर 1-अंक के लिए 45 सेकंड, 3-अंक के लिए 2 मिनट, 5-अंक के लिए 4 मिनट—उस स्वचालितता का निर्माण करता है जो आपको विज्ञान पेपर में 40 में से 35+ अंक दिलाती है। cbsetutor.ai पर 3-दिन की निःशुल्क परीक्षण शुरू करें और इन सटीक प्रश्नों के वीडियो वॉकथ्रू तक पहुंचें।

**Q1: एक लंबी सीधी विद्युत धारा ले जाने वाली तार के कारण चुम्बकीय क्षेत्र किसके समानुपाती पाया जाता है (a) I/r (b) I/r² (c) I × r (d) I × r²** *उत्तर: (a) I/r* सीधी तार के चारों ओर चुम्बकीय क्षेत्र B = μ₀I/(2πr) द्वारा दिया जाता है, जहां I धारा है और r दूरी है। इस प्रकार B ∝ I/r। यह एक 1-अंक का स्मरण प्रश्न है जो लगभग हर साल दिखाई देता है। **Q2: जब धारा बाएं छोर से प्रवेश करती है तो सोलेनॉयड का कौन सा सिरा उत्तर ध्रुव के रूप में कार्य करता है?** *उत्तर: दायां सिरा (दाएं-हाथ अंगूठे का नियम लागू करें: धारा की दिशा में उंगलियां मोड़ें, अंगूठा N-ध्रुव की ओर इशारा करता है)।* **Q3: Lenz का नियम एक वाक्य में बताएं।** *उत्तर: प्रेरित धारा की दिशा इस प्रकार होती है कि वह चुम्बकीय प्रवाह में बदलाव का विरोध करती है जिसने इसे उत्पन्न किया है।* **Q4: एक विद्युत मोटर _____ ऊर्जा को _____ ऊर्जा में परिवर्तित करती है। (a) तापीय, यांत्रिक (b) विद्युत, यांत्रिक (c) यांत्रिक, विद्युत (d) तापीय, विद्युत** *उत्तर: (b) विद्युत, यांत्रिक* एक मोटर विद्युत चुम्बकीय बल (चुम्बकीय क्षेत्र में विद्युत धारा ले जाने वाले चालक पर Lorentz बल) का उपयोग करके कुंडली को घुमाती है। **Q5: यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला उपकरण _____ कहलाता है।** *उत्तर: जनरेटर (या alternator, या AC जनरेटर)।* जबकि एक मोटर गति पैदा करने के लिए धारा का उपयोग करती है, एक जनरेटर Faraday के नियम के माध्यम से धारा को प्रेरित करने के लिए गति (यांत्रिक घूर्णन) का उपयोग करता है।

**Q1: एक विद्युत मोटर के निर्माण को एक साफ़ चिह्नित आरेख के साथ वर्णित करें। कम्यूटेटर का कार्य बताएं।** *समाधान:* एक विद्युत मोटर में ये होते हैं: (1) एक आयताकार कुंडली ABCD दो चुम्बकीय ध्रुवों (N और S) के बीच निलंबित, (2) दो कार्बन ब्रश जो एक विभाजित-वलय कम्यूटेटर के साथ संपर्क में होते हैं, (3) एक बाहरी बैटरी/विद्युत आपूर्ति। कम्यूटेटर एक विभाजित वलय है जो कुंडली में धारा की दिशा को हर आधे घुमाव में उलट देता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि कुंडली एक ही दिशा में लगातार घूमती है। कम्यूटेटर के बिना, बल उलट जाता और कुंडली दोलन करती, घूमती नहीं। **Q2: Fleming का बायां-हाथ नियम बताएं और इसे एक विद्युत धारा ले जाने वाले चालक AB पर लागू करके चुम्बकीय क्षेत्र के लंबवत रखे गए बल की दिशा खोजें।** *समाधान:* Fleming का बायां-हाथ नियम: अपने बाएं हाथ की अंगूठी, तर्जनी और मध्यमा को एक-दूसरे के लंबवत फैलाएं। अंगूठा = बल की दिशा, तर्जनी = चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा (N से S), मध्यमा = धारा की दिशा। यदि धारा A से B तक बहती है और क्षेत्र पृष्ठ में इशारा करता है, तो बल ऊपर की ओर इशारा करता है (दोनों के लंबवत)। **Q3: Lenz के नियम द्वारा प्रेरित धारा की दिशा कैसे निर्धारित की जाती है? एक उदाहरण के साथ समझाएं।** *समाधान:* जब एक बार चुम्बक को एक सोलेनॉयड में धकेला जाता है, तो इसके माध्यम से चुम्बकीय प्रवाह बढ़ता है। Lenz के नियम के अनुसार, प्रेरित धारा एक चुम्बकीय क्षेत्र बनाती है जो इस बृद्धि का विरोध करता है—अर्थात्, प्रेरित क्षेत्र आने वाले चुम्बक को प्रतिकर्षित करता है। प्रेरित धारा की दिशा इस प्रकार होती है कि इसका क्षेत्र बढ़ने वाले बाहरी क्षेत्र के विपरीत इशारा करता है। यह दाएं-हाथ के नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है: यदि प्रेरित क्षेत्र को सोलेनॉयड के अंदर उत्तर की ओर इशारा करना चाहिए, तो अपनी उंगलियों को धारा की दिशा में मोड़ें; आपका अंगूठा उत्तर की ओर इशारा करता है। **Q4: एक AC जनरेटर और एक DC मोटर के बीच अंतर करें (a) कार्य, (b) कम्यूटेटर का प्रकार, (c) आउटपुट के संदर्भ में।** *समाधान:* (a) कार्य: AC जनरेटर यांत्रिक ऊर्जा को प्रत्यावर्ती विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है; DC मोटर विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है। (b) कम्यूटेटर: AC जनरेटर में एक स्लिप रिंग (पूर्ण वलय) होता है; DC मोटर में एक विभाजित-वलय कम्यूटेटर होता है। (c) आउटपुट: AC जनरेटर प्रत्यावर्ती धारा (वोल्टेज दिशा बदलता है) उत्पन्न करता है; DC मोटर सीधी धारा प्राप्त करती है और लगातार घूर्णन उत्पन्न करती है। **Q5: एक आयताकार कुंडली को एक समान चुम्बकीय क्षेत्र में घुमाया जाता है। प्रेरित EMF sinusoidally क्यों बदलता है?** *समाधान:* जैसे-जैसे कुंडली घूमती है, कुंडली के अभिलंब और चुम्बकीय क्षेत्र के बीच का कोण θ बदलता है। चुम्बकीय प्रवाह Φ = B·A·cos(θ) कोसाइन के रूप में बदलता है। Faraday के नियम के अनुसार, प्रेरित EMF = −dΦ/dt ∝ sin(θ)। चूंकि θ = ωt (ω = कोणीय वेग), EMF = EMF₀·sin(ωt), एक sinusoidal फलन। अधिकतम EMF तब होता है जब कुंडली B के लंबवत हो (θ = 90°), और शून्य EMF जब समानांतर हो।

**Q1: (a) एक आरेख के साथ AC जनरेटर के सिद्धांत को समझाएं। (b) प्रेरित EMF के लिए एक व्यंजक निकालें। (c) आउटपुट AC है DC नहीं क्यों?** *समाधान:* (a) सिद्धांत: एक AC जनरेटर एक आयताकार कुंडली को एक समान चुम्बकीय क्षेत्र में घुमाता है। जैसे-जैसे कुंडली घूमती है, इसके माध्यम से चुम्बकीय प्रवाह आवर्तनीय रूप से बदलता है। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के Faraday के नियम के अनुसार, एक बदलता हुआ प्रवाह एक EMF को प्रेरित करता है, जो एक बाहरी सर्किट के माध्यम से धारा चलाता है। (b) जब कुंडली कोणीय वेग ω के साथ घूमती है, तो प्रवाह Φ(t) = B·A·cos(ωt)। प्रेरित EMF: ε = −dΦ/dt = B·A·ω·sin(ωt) = ε₀·sin(ωt), जहां ε₀ = B·A·ω शिखर EMF है, और A कुंडली का क्षेत्र है। (c) आउटपुट AC है क्योंकि कुंडली लगातार घूमती है, और प्रवाह वैकल्पिक रूप से बढ़ता और घटता है। जब कुंडली का तल B के समानांतर होता है, प्रवाह अधिकतम होता है और EMF शून्य होता है; जब लंबवत हो, प्रवाह शून्य होता है और EMF अधिकतम होता है। यह दोलन प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करता है। स्लिप रिंग कम्यूटेटर धारा की दिशा को उलट नहीं करता, इसलिए AC आउटपुट प्राप्त होता है। **Q2: (a) विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का Faraday का नियम समझाएं। (b) एक सोलेनॉयड जिसमें 500 मोड़ हैं, का अनुप्रस्थ काट क्षेत्र 0.04 m² है। इसके माध्यम से चुम्बकीय क्षेत्र 0.1 T से 0.3 T में 0.02 s में बदलता है। प्रेरित EMF की गणना करें। (c) Lenz का नियम बताएं और समझाएं कि यह कैसे प्रेरित धारा की दिशा निर्धारित करता है।** *समाधान:* (a) Faraday का नियम: एक कुंडली में प्रेरित EMF की परिमाण इसके माध्यम से चुम्बकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर के बराबर होती है: ε = −N·(dΦ/dt), जहां N मोड़ों की संख्या है और Φ एक मोड़ के माध्यम से चुम्बकीय प्रवाह है। (b) दिया गया: N = 500, A = 0.04 m², ΔB = 0.3 − 0.1 = 0.2 T, Δt = 0.02 s। प्रवाह में परिवर्तन: ΔΦ = A·ΔB = 0.04 × 0.2 = 0.008 Wb। प्रेरित EMF: ε = N·ΔΦ/Δt = 500 × 0.008/0.02 = 500 × 0.4 = 200 V। (c) Lenz का नियम: प्रेरित धारा की दिशा इस प्रकार होती है कि वह जो चुम्बकीय क्षेत्र बनाती है वह मूल चुम्बकीय प्रवाह में बदलाव का विरोध करता है। यदि प्रवाह पृष्ठ में बढ़ रहा है, तो प्रेरित धारा एक ऐसा क्षेत्र बनाती है जो पृष्ठ से बाहर आता है वृद्धि का विरोध करने के लिए। यह दाएं-हाथ के नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है: उंगलियों को धारा की दिशा में मोड़ें, अंगूठा प्रेरित चुम्बकीय क्षेत्र की दिशा में इशारा करता है। **Q3: (a) एक DC विद्युत मोटर का एक साफ़ चिह्नित आरेख खींचें। (b) एक DC मोटर कैसे काम करती है यह समझाएं। (c) एक DC मोटर में विभाजित-वलय कम्यूटेटर क्यों आवश्यक है?** *समाधान:* (a) [आरेख में दिखना चाहिए: आयताकार कुंडली ABCD, उत्तर और दक्षिण चुम्बकीय ध्रुव, कम्यूटेटर को छूने वाले कार्बन ब्रश, बैटरी, और धारा प्रवाह और घूर्णन को इंगित करने वाले तीर।] (b) DC मोटर का कार्य: जब चुम्बकीय क्षेत्र में कुंडली के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है, तो प्रत्येक विद्युत धारा ले जाने वाली भुजा को F = B·I·L द्वारा दिया गया बल का अनुभव होता है (Fleming का बायां-हाथ नियम)। भुजाएं AB और CD विपरीत दिशाओं में बल का अनुभव करती हैं, एक बल आघूर्ण बनाती हैं जो कुंडली को घुमाता है। जैसे-जैसे कुंडली घूमती है, यह चुम्बकीय क्षेत्र की लाइनों को काटती है, जो लागू वोल्टेज का विरोध करने वाली एक वापसी EMF को प्रेरित करती है। हालांकि, कम्यूटेटर हर आधे घुमाव में धारा की दिशा को उलट देता है, इसलिए बल आघूर्ण हमेशा एक ही घूर्णन दिशा में कार्य करता है, लगातार घूर्णन का कारण बनता है। (c) विभाजित-वलय कम्यूटेटर कुंडली में धारा की दिशा को हर आधे घुमाव में उलट देता है। यह सुनिश्चित करता है कि कुंडली की भुजाएं हमेशा एक ही घूर्णन दिशा में बलों का अनुभव करती हैं। कम्यूटेटर के बिना, धारा बाहरी सर्किट के संबंध में एक ही दिशा में रहती, लेकिन कुंडली का अभिविन्यास उलट जाता, बल को उलट देता—कुंडली घूमने के बजाय दोलन करती। इस प्रकार कम्यूटेटर आवश्यक है।

CBSE कक्षा 9 विज्ञान पेपर को तर्कसंगत बनाया गया है, और अध्याय 12 अब *अनुप्रयोग और एकीकरण* पर जोर देता है स्मरण से अधिक। यह बदल गया है: (1) **घटे हुए 1-अंक तथ्य स्मरण:** कम अकेले परिभाषा प्रश्न; सर्किट/आरेख संदर्भों में अधिक संकल्पनात्मक मान्यता। (2) **बढ़े हुए केस-आधारित प्रश्न:** एक वास्तविक-विश्व सेटअप का वर्णन करने वाले बहु-भाग परिदृश्य की अपेक्षा करें (उदाहरण के लिए, 'एक टरबाइन 50 Hz AC शक्ति उत्पन्न करता है; ध्रुव जोड़ी की संख्या की गणना करें'), छात्रों को सिद्धांत को इंजीनियरिंग से जोड़ने की आवश्यकता है। (3) **ऊर्जा प्रवाह पर फोकस:** प्रश्न अब ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और नुकसान (घर्षण, प्रतिरोध) पर जोर देते हैं। (4) **आरेख साक्षरता:** मोटर्स/जनरेटर के लिए चिह्नित सर्किट आरेख अब *आरेख खींचने के लिए* नहीं पूछे जाते; इसके बजाय, छात्रों को *अचिह्नित* आरेखों की व्याख्या करनी चाहिए और भविष्यवाणी करनी चाहिए कि जब एक चर बदलता है तो क्या होता है (उदाहरण के लिए, 'यदि कुंडली की गति बढ़ जाती है, तो शिखर EMF को क्या होता है?')। (5) **अंतर-अध्याय एकीकरण:** अध्याय 11 (विद्युत धारा) और अध्याय 13 (ध्वनि) के सेतु वाले बहु-अध्याय प्रश्नों की अपेक्षा करें। *त्वरित, योजनाबद्ध* आरेख खींचने का अभ्यास करें कला-कक्षा-स्तर के साफ़ आरेखों के बजाय; परीक्षक कलात्मक गुणवत्ता से अधिक लेबल की स्पष्टता को महत्व देते हैं। 2026–27 का पैटर्न उन छात्रों को पुरस्कृत करता है जो *कारण* बता सकते हैं कि एक नियम क्यों अस्तित्व में है (उदाहरण के लिए, क्यों Lenz का नियम ऊर्जा संरक्षण के माध्यम से भौतिक समझ बनाता है) उन छात्रों के बजाय जो केवल इसे बताते हैं।

**समय प्रबंधन:** परीक्षा के दिन, 1-अंक के लिए 30 सेकंड, 3-अंक के लिए 1.5 मिनट, और 5-अंक के लिए 3–4 मिनट आवंटित करें। अध्याय 12 में, 1-अंक के प्रश्न सबसे तेज हैं यदि आपने तीन नियम (फ्लेमिंग का बाएँ/दाएँ हाथ का नियम, सोलेनॉइड के लिए दाहिने हाथ का अंगूठा नियम, लेंज का नियम कथन) याद कर लिए हैं। किसी भी प्रश्न को चिह्नित करें जो इन नियमों को एक विशिष्ट परिस्थिति के साथ *लागू* करने के लिए कहता है; जल्दबाजी में उत्तर न दें। **प्रश्न-पठन ट्रिक:** प्रयास करने से पहले, मुख्य शब्दों को रेखांकित करें: "बढ़ता है," "घटता है," "विरोध करता है," "लंबवत," "समानांतर।" ये शब्द दिशा (लेंज का नियम, फ्लेमिंग का नियम) निर्धारित करते हैं। एक शब्द न भूलें और आपका उत्तर पलट जाता है। **आरेख रणनीति:** मोटर/जनरेटर 5-अंक के प्रश्नों के लिए, यदि आप मानक लेआउट जानते हैं तो आरेखण में 1.5 मिनट लगते हैं। कुंडली, ध्रुव, कम्यूटेटर/स्लिप-रिंग, और ब्रश को स्पष्ट रूप से लेबल करें। यदि कार्य की व्याख्या करने के लिए कहा जाए, तो वर्तमान दिशा दिखाने के लिए तीर का उपयोग करें और बल दिशा को सही ठहराने के लिए *'फ्लेमिंग के बाएँ हाथ के नियम द्वारा'* वाक्यांश का उपयोग करें। **सामान्य अंक-हत्या:** यह भूलना कि प्रेरित ईएमएफ *लागू वोल्टेज का विरोध* करता है (मोटर में पिछला ईएमएफ)। मोटर को अनंत करंट क्यों नहीं खींचता है, इसकी व्याख्या करते समय हमेशा पिछला ईएमएफ का उल्लेख करें। **सूत्र सुरक्षा:** फैराडे का नियम ε = −N·(dΦ/dt) और चुंबकीय क्षेत्र B = μ₀I/(2πr) को शुरुआत में अपनी उत्तर पत्रक के मार्जिन में *एक बार* लिखें। लिखे गए सूत्रों को संदर्भित करने से लापरवाह बीजगणित त्रुटियां कम होती हैं। **अंतिम समीक्षा सुझाव:** *दिशा* के बारे में प्रश्नों पर 2 मिनट खर्च करें (फ्लेमिंग, लेंज, दाहिना हाथ नियम)। *गणना* के प्रश्नों पर 3 मिनट खर्च करें (ईएमएफ, करंट, क्षेत्र शक्ति)। परिभाषा प्रश्नों पर 1 मिनट खर्च करें। यह संतुलित वितरण प्रति मिनट अंकों को अधिकतम करता है।