Electromagnetic Induction (विद्युतचुंबकीय प्रेरण) है। बिजली उत्पादन, ट्रांसफॉर्मर, जनरेटर, मोटर, इंडक्शन कुकर, चार्जर, मोबाइल फोन और इलेक्ट्रिक वाहनों तक – लगभग हर आधुनिक उपकरण का मूल सिद्धांत विद्युतचुंबकीय प्रेरण पर आधारित है।
यदि माइकल फैराडे (Michael Faraday) ने 1831 में यह सिद्धांत खोजा न होता, तो आज का विद्युत युग संभव ही नहीं होता। इस खोज ने मानव सभ्यता को अंधकार से प्रकाश की ओर ले जाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।
👉 UP Board Class 12 Physics में यह अध्याय अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि इससे:
- सिद्धांतात्मक प्रश्न
- व्युत्पत्ति आधारित प्रश्न
- संख्यात्मक समस्याएँ
- व्यावहारिक अनुप्रयोग
नियमित रूप से परीक्षा में पूछे जाते हैं।
2. What is Electromagnetic Induction ?
परिभाषा:
जब किसी बंद परिपथ से होकर गुजरने वाला चुंबकीय फ्लक्स (Magnetic Flux) समय के साथ बदलता है, तब उस परिपथ में विद्युत वाहक बल (EMF) उत्पन्न होता है। इस घटना को विद्युतचुंबकीय प्रेरण (Electromagnetic Induction) कहते हैं।
👉 सरल शब्दों में:
चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन → विद्युत धारा उत्पन्न
3. Historical Background | ऐतिहासिक पृष्ठभूमि
1831 में माइकल फैराडे ने यह सिद्ध किया कि चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन से विद्युत धारा उत्पन्न की जा सकती है। लगभग उसी समय जोसेफ हेनरी ने भी समान खोज की।
👉 फैराडे की इस खोज ने विद्युत जनित्र (Generator), ट्रांसफॉर्मर और मोटर के विकास का मार्ग प्रशस्त किया।
4. Magnetic Flux | चुंबकीय फ्लक्स
चुंबकीय फ्लक्स (Φ) किसी सतह से होकर गुजरने वाली कुल चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं की संख्या को दर्शाता है।
[
\Phi = B A \cos\theta
]
जहाँ,
B = चुंबकीय क्षेत्र (Tesla)
A = क्षेत्रफल (m²)
θ = B और सतह के अभिलम्ब के बीच कोण
👉 इकाई: वेबर (Weber)
5. Faraday’s Laws of Electromagnetic Induction
फैराडे के विद्युतचुंबकीय प्रेरण नियम
पहला नियम:
जब किसी परिपथ से जुड़ा चुंबकीय फ्लक्स बदलता है, तब उस परिपथ में प्रेरित EMF उत्पन्न होती है।
दूसरा नियम:
प्रेरित EMF का मान फ्लक्स परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है।
[
E = -\frac{d\Phi}{dt}
]
👉 ऋण चिह्न Lenz’s Law को दर्शाता है।
6. Lenz’s Law | लेंज़ का नियम
परिभाषा:
प्रेरित धारा की दिशा सदैव ऐसी होती है कि वह उस कारण का विरोध करती है जिससे वह उत्पन्न होती है।
👉 यह ऊर्जा संरक्षण के नियम पर आधारित है।
7. Fleming’s Right Hand Rule | फ्लेमिंग का दायाँ हाथ नियम
इस नियम से प्रेरित धारा की दिशा ज्ञात की जाती है।
- अंगूठा → चालक की गति
- पहली उँगली → चुंबकीय क्षेत्र
- मध्य उँगली → प्रेरित धारा
8. Induced EMF in a Straight Conductor
[
E = B l v \sin\theta
]
जहाँ,
l = चालक की लंबाई
v = वेग
9. Self Induction | आत्म प्रेरण
जब किसी कुंडली में धारा परिवर्तित होती है, तो उसी कुंडली में प्रेरित EMF उत्पन्न होती है, इसे आत्म प्रेरण कहते हैं।
[
E = -L \frac{dI}{dt}
]
जहाँ,
L = आत्म प्रेरणांक
10. Mutual Induction | पारस्परिक प्रेरण
जब एक कुंडली में धारा परिवर्तन से दूसरी कुंडली में EMF उत्पन्न हो, तो इसे पारस्परिक प्रेरण कहते हैं।
[
E = -M \frac{dI}{dt}
]
11. Inductance | प्रेरणांक
आत्म प्रेरणांक (L):
[
L = \frac{N\Phi}{I}
]
👉 इकाई: हेनरी (Henry)
12. Energy Stored in an Inductor
[
U = \frac{1}{2} L I^2
]
13. Eddy Currents | भंवर धाराएँ
जब किसी ठोस चालक में चुंबकीय फ्लक्स बदलता है, तो उसके भीतर वृत्ताकार धाराएँ उत्पन्न होती हैं, जिन्हें एडी करंट कहते हैं।
उपयोग:
- इंडक्शन कुकर
- इलेक्ट्रिक ब्रेक
- ऊर्जा मीटर
- मैग्नेटिक डैम्पिंग
14. Applications of Electromagnetic Induction
- जनरेटर
- ट्रांसफॉर्मर
- मोटर
- इंडक्शन कुकर
- चार्जर
- MRI
- मेटल डिटेक्टर
15. Advantages of Electromagnetic Induction
- बिजली उत्पादन संभव
- ऊर्जा का कुशल रूपांतरण
- लंबी दूरी तक बिजली आपूर्ति
16. Important Formulas Summary
[
\Phi = BA \cos\theta
]
[
E = -\frac{d\Phi}{dt}
]
[
E = B l v \sin\theta
]
[
E = -L \frac{dI}{dt}
]
[
U = \frac{1}{2} L I^2
]
17. Numerical Example
प्रश्न:
यदि चुंबकीय फ्लक्स 0.02 Wb से 0 हो जाता है 0.01 सेकंड में, तो प्रेरित EMF ज्ञात करें।
[
E = -\frac{d\Phi}{dt} = \frac{0.02}{0.01} = 2 \text{ V}
]
18. Important Exam Notes
- प्रेरित धारा हमेशा परिवर्तन का विरोध करती है
- फ्लक्स परिवर्तन आवश्यक
- स्थिर फ्लक्स → कोई प्रेरण नहीं
19. electromagnetic induction FAQs
Q1. विद्युतचुंबकीय प्रेरण क्या है?
Ans. चुंबकीय फ्लक्स परिवर्तन से EMF उत्पन्न होना।
Q2. फैराडे के नियम लिखिए।
Ans. फ्लक्स परिवर्तन से EMF उत्पन्न।
Q3. लेंज़ का नियम क्या बताता है?
Ans. धारा की दिशा।
Q4. चुंबकीय फ्लक्स का सूत्र लिखिए।
Ans. Φ = BA cosθ
Q5. आत्म प्रेरण क्या है?
Ans. स्वयं कुंडली में प्रेरण।
Q6. पारस्परिक प्रेरण क्या है?
Ans. दूसरी कुंडली में प्रेरण।
Q7. प्रेरणांक की इकाई क्या है?
Ans. हेनरी।
Q8. एडी करंट क्या हैं?
Ans. ठोस चालक में वृत्तीय धाराएँ।
Q9. प्रेरित EMF का सूत्र लिखिए।
Ans. E = –dΦ/dt
Q10. फ्लेमिंग का दायाँ हाथ नियम क्या है?
Ans. धारा की दिशा ज्ञात करने हेतु।
Q11. आत्म प्रेरण का सूत्र लिखिए।
Ans. E = –L dI/dt
Q12. पारस्परिक प्रेरण का सूत्र लिखिए।
Ans. E = –M dI/dt
Q13. प्रेरणांक किस पर निर्भर करता है?
Ans. कुंडली की संरचना पर।
Q14. एडी करंट का एक उपयोग लिखिए।
Ans. इंडक्शन कुकर।
Q15. जनरेटर किस सिद्धांत पर आधारित है?
Ans. विद्युतचुंबकीय प्रेरण।
Q16. ट्रांसफॉर्मर किस सिद्धांत पर आधारित है?
Ans. पारस्परिक प्रेरण।
Q17. स्थिर फ्लक्स में क्या EMF उत्पन्न होगी?
Ans. नहीं।
Q18. प्रेरित धारा परिवर्तन का विरोध क्यों करती है?
Ans. ऊर्जा संरक्षण के कारण।
Q19. चुंबकीय फ्लक्स की इकाई क्या है?
Ans. वेबर।
Q20. आत्म प्रेरण का प्रभाव क्या कहलाता है?
Ans. बैक EMF।
Q21. इंडक्टर में संचित ऊर्जा का सूत्र लिखिए।
Ans. ½LI²
Q22. एडी करंट कैसे कम किए जाते हैं?
Ans. लैमिनेशन द्वारा।
Q23. प्रेरण का दैनिक जीवन में उपयोग लिखिए।
Ans. बिजली उत्पादन।
Q24. प्रेरित EMF की दिशा किस नियम से ज्ञात करते हैं?
Ans. फ्लेमिंग का दायाँ हाथ नियम।
Q25. यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है?
Ans. आधुनिक विद्युत तकनीक का आधार।
20. Conclusion | निष्कर्ष
Electromagnetic Induction (विद्युतचुंबकीय प्रेरण) आधुनिक भौतिकी एवं विद्युत अभियांत्रिकी का मूल आधार है। इसके बिना बिजली उत्पादन, वितरण और आधुनिक तकनीक की कल्पना भी संभव नहीं है। इस अध्याय की गहन समझ से छात्र UP Board Class 12 Physics परीक्षा में उच्च अंक प्राप्त कर सकते हैं।
📘 ऐसे ही पूरी तरह स्टडी मटेरियल के लिए विज़िट करें:
👉 gurugyanam.online
