ਚੱਕਰ 4 ਚੱਲਦੇ ਚਾਰਜਾਂ ਅਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ
ਅਭਿਆਸ
4.1 ਇੱਕ ਚੱਕਰੀਆਂ ਤਾਰੇ ਵਾਲੀ ਤਾਰ ਵਿੱਚ 100 ਤਾਰਾਂ ਹਨ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ $8.0 \mathrm{~cm}$ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸ ਵਿੱਚ $0.40 \mathrm{~A}$ ਦਾ ਚਾਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ। ਤਾਰ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ $\mathbf{B}$ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਕੀ ਹੈ?
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਚੱਕਰੀਆਂ ਤਾਰ ਦੀ ਤਾਰ ਦੀ ਗਿਣਤੀ, $n=100$
ਹਰੇਕ ਤਾਰ ਦਾ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $r=8.0 \mathrm{~cm}=0.08 \mathrm{~m}$
ਤਾਰ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਚਾਰਜਾ, $I=0.4 \mathrm{~A}$
ਤਾਰ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਵਿੱਚ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ,
$$ |\mathbf{B}|=\frac{\mu_{0}}{4 \pi} \frac{2 \pi n I}{r} $$
ਜਿੱਥੋਂ,
$$ \mu_{0}=\text { Permeability of free space } $$
$$ =4 \pi \times 10^{-7} \mathrm{~T} \mathrm{~m} \mathrm{~A}^{-1} $$
$$ \begin{aligned} |\mathbf{B}| & =\frac{4 \pi \times 10^{-7}}{4 \pi} \times \frac{2 \pi \times 100 \times 0.4}{0.08} \\ & =3.14 \times 10^{-4} \mathrm{~T} \end{aligned} $$
ਇਸ ਲਈ, ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ $3.14 \times 10^{-4} \mathrm{~T}$।
4.2 ਇੱਕ ਲੰਬੀ ਸਰਲ ਤਾਰ ਵਿੱਚ $35 \mathrm{~A}$ ਦਾ ਚਾਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ। ਤਾਰ ਤੋਂ ਇੱਕ ਪੁੱਜ ਵੱਲ $20 \mathrm{~cm}$ ਦੂਰੀ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ $\mathbf{B}$ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਕੀ ਹੈ?
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਤਾਰ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਾ, $I=35 \mathrm{~A}$
ਤਾਰ ਤੋਂ ਇੱਕ ਪੁੱਜ ਦੂਰੀ, $r=20 \mathrm{~cm}=0.2 \mathrm{~m}$
ਇਸ ਪੁੱਜ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$$ B=\frac{\mu_{0}}{4 \pi} \frac{2 I}{r} $$
ਜਿੱਥੋਂ,
$$ \begin{aligned} \mu_{0} & =\text { Permeability of free space }=4 \pi \times 10^{-7} \mathrm{~T} \mathrm{~m} \mathrm{~A}^{-1} \\ B & =\frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 2 \times 35}{4 \pi \times 0.2} \\ & =3.5 \times 10^{-5} \mathrm{~T} \end{aligned} $$
ਇਸ ਲਈ, ਤਾਰ ਤੋਂ ਇੱਕ ਪੁੱਜ $20 \mathrm{~cm}$ ਦੂਰੀ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ $3.5 \times 10^{-5} \mathrm{~T}$।
4.3 ਇੱਕ ਲੰਬੀ ਸਰਲ ਤਾਰ ਹਰਾਨਾਲੀ ਵਿੱਚ ਉੱਤੋਂ ਦੱਖਣ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ $50 \mathrm{~A}$ ਦਾ ਚਾਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ। ਤਾਰ ਦੇ ਪੂਰਬ ਤੋਂ $2.5 \mathrm{~m}$ ਦੂਰੀ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ $\mathbf{B}$ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਅਤੇ ਦਿਸ਼ਾ ਦਿਓ।
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਤਾਰ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਾ, $I=50 \mathrm{~A}$
ਇੱਕ ਪੁੱਜ ਤਾਰ ਦੇ ਪੂਰਬ ਤੋਂ $2.5 \mathrm{~m}$ ਦੂਰੀ ਉੱਤੇ ਹੈ।
$\therefore$ ਇਸ ਪੁੱਜ ਤੋਂ ਤਾਰ ਦੀ ਦੂਰੀ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $r=2.5 \mathrm{~m}$।
ਉਸ ਪੁੱਜ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, $B=\frac{\mu_{0} 2 I}{4 \pi r}$
ਜਿੱਥੋਂ,
$$ \begin{aligned} \mu_{0} & =\text { Permeability of free space }=4 \pi \times 10^{-7} \mathrm{~T} \mathrm{~m} \mathrm{~A}^{-1} \\ B & =\frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 2 \times 50}{4 \pi \times 2.5} \\ & =4 \times 10^{-6} \mathrm{~T} \end{aligned} $$
ਪੁੱਜ ਤਾਰ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਦੇ ਸਾਂਧ ਤੋਂ $2.5 \mathrm{~m}$ ਦੂਰੀ ਉੱਤੇ ਹੈ। ਤਾਰ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਾ ਲੰਬੀ ਅੱਗੇ ਵਾਲੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਮੈਕਸਵੈੱਲ ਦੀ ਸੱਜੀ ਹੱਥ ਦੀ ਥੰਬ ਰੂਲ ਦੁਆਰਾ, ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਪੁੱਜ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਲੰਬੀ ਅੱਗੇ ਵਾਲੀ ਹੈ।
4.4 ਇੱਕ ਹਰਾਨਾਲੀ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਲੰਬੀ ਉੱਤੋਂ ਪੱਛਮ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ $90 \mathrm{~A}$ ਦਾ ਚਾਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ। ਚਾਰਜਾ $1.5 \mathrm{~m}$ ਦੇ ਕਾਰਨ ਲਈ ਇਸ ਲਾਈਨ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਅਤੇ ਦਿਸ਼ਾ ਕੀ ਹੈ?
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਪਾਵਰ ਲਾਈਨ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਾ, $I=90 \mathrm{~A}$
ਪਾਵਰ ਲਾਈਨ ਤੋਂ ਇੱਕ ਪੁੱਜ ਦੂਰੀ, $r=1.5 \mathrm{~m}$ ਉੱਤੇ ਪੁੱਜ ਹੈ।
ਇਸ ਪੁੱਜ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ,
$$ B=\frac{\mu_{0} 2 I}{4 \pi r} $$
ਜਿੱਥੋਂ,
$\mu_{0}=$ ਮਿਆਜੀ ਖਾਲੀ ਥਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਾਪਤੀ $=4 \pi \times 10^{-7} \mathrm{~T} \mathrm{~m} \mathrm{~A}^{-1}$
$B=\frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 2 \times 90}{4 \pi \times 1.5}=1.2 \times 10^{-5} \mathrm{~T}$
ਚਾਰਜਾ ਪੂਰਬ ਤੋਂ ਪੱਛਮ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ। ਪੁੱਜ ਪਾਵਰ ਲਾਈਨ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਮੈਕਸਵੈੱਲ ਦੀ ਸੱਜੀ ਹੱਥ ਦੀ ਥੰਬ ਰੂਲ ਦੁਆਰਾ, ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਦੱਖਣ ਵੱਲ ਹੈ।
4.5 ਇੱਕ ਤਾਰ ਵਿੱਚ $8 \mathrm{~A}$ ਦਾ ਚਾਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ $30^{\circ}$ ਦੇ ਕੋਣ ਨਾਲ $0.15 \mathrm{~T}$ ਦੀ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਨਾਲ ਬਣਾਈ ਗਈ ਹੈ। ਇਸ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀ ਇੱਕ ਇਕਾਈ ਲੰਬਾਈ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਕੀ ਹੈ?
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਤਾਰ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਾ, $I=8 \mathrm{~A}$
ਸਥਿਰ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $B=0.15 \mathrm{~T}$
ਤਾਰ ਅਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਕੋਣ, $\theta=30^{\circ}$।
ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀ ਇਕਾਈ ਲੰਬਾਈ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$f=B I \sin \theta$
$=0.15 \times 8 \times 1 \times \sin 30^{\circ}$
$=0.6 \mathrm{~N} \mathrm{~m}^{-1}$
ਇਸ ਲਈ, ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਤੀ ਇਕਾਈ ਲੰਬਾਈ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ $0.6 \mathrm{~N} \mathrm{~m}^{-1}$।
4.6 ਇੱਕ $3.0 \mathrm{~cm}$ ਲੰਬਾਈ ਵਾਲੀ ਤਾਰ ਵਿੱਚ $10 \mathrm{~A}$ ਦਾ ਚਾਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਇੱਕ ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਤੋਂ ਲੰਬੀ ਅੱਗੇ ਵਾਲੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਰੱਖੀ ਗਈ ਹੈ। ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਦੇ ਅੰਦਰ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਇੱਕ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਗਈ ਹੈ $0.27 \mathrm{~T}$। ਇਸ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਕੀ ਹੈ?
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਤਾਰ ਦੀ ਲੰਬਾਈ, $l=3 \mathrm{~cm}=0.03 \mathrm{~m}$
ਤਾਰ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਚਾਰਜਾ, $I=10 \mathrm{~A}$
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ, $B=0.27 \mathrm{~T}$
ਚਾਰਜਾ ਅਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਕੋਣ, $\theta=90^{\circ}$
ਇਸ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$F=B I l \sin \theta$
$=0.27 \times 10 \times 0.03 \sin 90^{\circ}$
$=8.1 \times 10^{-2} \mathrm{~N}$
ਇਸ ਲਈ, ਇਸ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ $8.1 \times 10^{-2} \mathrm{~N}$। ਇਸ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਫਿਲਮਿੰਗ ਦੀ ਖੱਬੀ ਹੱਥ ਰੂਲ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।
4.7 ਇੱਕ ਲੰਬੀ ਅਤੇ ਸਰਲ ਤਾਰ A ਅਤੇ B ਵਿੱਚ 8.0 A ਅਤੇ 5.0 A ਦੇ ਚਾਰਜੇ ਇਕੱਠੇ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਦੂਰੀ ਤੋਂ ਵੱਖ ਰਹਿੰਦੀਆਂ ਹਨ $4.0 \mathrm{~cm}$। ਤਾਰ A ਦੀ $10 \mathrm{~cm}$ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਦੇ ਖੰਡ ਉੱਤੇ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਅਨੁਮਾਨਿਤ ਕਰੋ।
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਤਾਰ A ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਚਾਰਜਾ, $\mathrm{A}, I_{\mathrm{A}}=8.0 \mathrm{~A}$
ਤਾਰ B ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਚਾਰਜਾ, $I_{\mathrm{B}}=5.0 \mathrm{~A}$
ਦੋਵੇਂ ਤਾਰਾਂ ਦੀ ਦੂਰੀ, $r=4.0 \mathrm{~cm}=0.04 \mathrm{~m}$
ਤਾਰ A ਦੀ ਇੱਕ ਖੰਡ ਦੀ ਲੰਬਾਈ, $l=10 \mathrm{~cm}=0.1 \mathrm{~m}$
ਲੰਬਾਈ $l$ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਲਈ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$$ B=\frac{\mu_{0} 2 I_{\mathrm{A}} I_{\mathrm{B}} l}{4 \pi r} $$
ਜਿੱਥੋਂ,
$\mu_{0}=$ ਮਿਆਜੀ ਖਾਲੀ ਥਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਾਪਤੀ $=4 \pi \times 10^{-7} \mathrm{~T} \mathrm{~m} \mathrm{~A}^{-1}$
$$ \begin{aligned} B & =\frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 2 \times 8 \times 5 \times 0.1}{4 \pi \times 0.04} \\ & =2 \times 10^{-5} \mathrm{~N} \end{aligned} $$
ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ $2 \times 10^{-5} \mathrm{~N}$। ਇਹ ਇੱਕ ਆਕਰਸ਼ਕ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ A ਤੋਂ B ਵੱਲ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਤਾਰਾਂ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜਾ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਇਕੱਠੀ ਹੈ।
4.8 ਇੱਕ ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਵਿੱਚ 5 ਪਰਤਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਦਰਸ਼ਕ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਵਿੱਚ 400 ਤਾਰਾਂ ਹਨ $80 \mathrm{~cm}$ ਲੰਬੀ। ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਦਾ ਪਹਾੜੀ $1.8 \mathrm{~cm}$ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਚਾਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ $8.0 \mathrm{~A}$, ਤਾਂ ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਨੇੜੇ ਅੰਦਰ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ $\mathbf{B}$ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਅਨੁਮਾਨਿਤ ਕਰੋ।
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਦੀ ਲੰਬਾਈ, $l=80 \mathrm{~cm}=0.8 \mathrm{~m}$
ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਵਿੱਚ 5 ਪਰਤਾਂ ਵਿੱਚ 400 ਤਾਰਾਂ ਹਨ।
$\therefore$ ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਉੱਤੇ ਕੁੱਲ ਤਾਰ ਦੀ ਗਿਣਤੀ, $N=5 \times 400=2000$
ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਦਾ ਪਹਾੜੀ, $D=1.8 \mathrm{~cm}=0.018 \mathrm{~m}$
ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਚਾਰਜਾ, $I=8.0 \mathrm{~A}$
ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਨੇੜੇ ਅੰਦਰ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ,
$$ B=\frac{\mu_{0} N I}{l} $$
ਜਿੱਥੋਂ,
$$ \begin{aligned} \mu_{0} & =\text { Permeability of free space }=4 \pi \times 10^{-7} \mathrm{~T} \mathrm{~m} \mathrm{~A}^{-1} \\ B & =\frac{4 \pi \times 10^{-7} \times 2000 \times 8}{0.8} \\ & =8 \pi \times 10^{-3}=2.512 \times 10^{-2} \mathrm{~T} \end{aligned} $$
ਇਸ ਲਈ, ਸੋਲੇਨਾਈਡ ਦੇ ਕੇਂਦਰ ਨੇੜੇ ਅੰਦਰ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ $2.512 \times$ $10^{-2} \mathrm{~T}$।
4.9 ਇੱਕ ਵਰਗ ਤਾਰ ਦੀ ਸ਼ੈਡ $10 \mathrm{~cm}$ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ 20 ਤਾਰਾਂ ਹਨ ਅਤੇ ਇਸ ਵਿੱਚ $12 \mathrm{~A}$ ਦਾ ਚਾਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਹੈ। ਇਹ ਤਾਰ ਲੰਬੀ ਅੱਗੇ ਵਾਲੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਹਰਾਨਾਲੀ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ $0.80 \mathrm{~T}$ ਦੇ ਕੋਣ ਨਾਲ ਸਥਿਤ ਹੈ। ਇਸ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਕੀ ਹੈ?
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਵਰਗ ਤਾਰ ਦੀ ਸ਼ੈਡ ਦੀ ਲੰਬਾਈ, $l=10 \mathrm{~cm}=0.1 \mathrm{~m}$
ਤਾਰ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਚਾਰਜਾ, $I=12 \mathrm{~A}$
ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਤਾਰ ਦੀ ਗਿਣਤੀ, $n=20$
ਤਾਰ ਦੀ ਪਰਿਠ ਅਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਕੋਣ, $\theta=30^{\circ}$
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $B=0.80 \mathrm{~T}$
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਲਈ ਇਸ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ,
$\tau=n B I A \sin \theta$
ਜਿੱਥੋਂ,
$A=$ ਵਰਗ ਤਾਰ ਦੀ ਖੇਤਰਫਲ
$\Rightarrow l \times l=0.1 \times 0.1=0.01 \mathrm{~m}^{2}$
$\therefore \tau=20 \times 0.8 \times 12 \times 0.01 \times \sin 30^{\circ}$
$=0.96 \mathrm{~N} \mathrm{~m}$
ਇਸ ਲਈ, ਇਸ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ $0.96 \mathrm{~N} \mathrm{~m}$।
4.10 ਇੱਕ ਦੋ ਚੱਲਦੀਆਂ ਤਾਰ ਮਿਟਰ, $M_{1}$ ਅਤੇ $M_{2}$ ਦੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਹਨ:
$R_{1}=10 \Omega, N_{1}=30$,
$A_{1}=3.6 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{2}, B_{1}=0.25 \mathrm{~T}$
$R_{2}=14 \Omega, \quad N_{2}=42$,
$A_{2}=1.8 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{2}, B_{2}=0.50 \mathrm{~T}$
(ਸਪਰੰਗ ਸਥਿਤੀਆਂ ਦੋਵੇਂ ਮਿਟਰਾਂ ਲਈ ਇਕੱਠੀਆਂ ਹਨ)।
ਦੋਵਾਂ ਮਿਟਰਾਂ ਦੀ (ਏ) ਚਾਰਜਾ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਅਤੇ (ਬੀ) ਵੋਲਟਜ਼ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਦਾ ਅੰਕੜਾ ਪਤਾ ਕਰੋ $M_{2}$ ਅਤੇ $M_{1}$।
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਮਿਟਰ $\mathrm{M}_{1}$ ਲਈ:
ਰਿਜਿਸਟੈਂਸ, $R_{1}=10 \Omega$
ਤਾਰ ਦੀ ਗਿਣਤੀ, $N_{1}=30$
ਕੱਟਣ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਦਾ ਖੇਤਰਫਲ, $A_{1}=3.6 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{2}$
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $B_{1}=0.25 \mathrm{~T}$
ਸਪਰੰਗ ਸਥਿਤੀ, $K_{1}=K$
ਮਿਟਰ $\mathrm{M}_{2}$ ਲਈ:
ਰਿਜਿਸਟੈਂਸ, $R_{2}=14 \Omega$
ਤਾਰ ਦੀ ਗਿਣਤੀ, $N_{2}=42$
ਕੱਟਣ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਦਾ ਖੇਤਰਫਲ, $A_{2}=1.8 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{2}$
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $B_{2}=0.50 \mathrm{~T}$
ਸਪਰੰਗ ਸਥਿਤੀ, $K_{2}=K$
$M_{1}$ ਦੀ ਚਾਰਜਾ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$$ I_{\mathrm{s} 1}=\frac{N_{1} B_{1} A_{1}}{K_{1}} $$
ਅਤੇ, $M_{2}$ ਦੀ ਚਾਰਜਾ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$$ \begin{aligned} & I_{52}=\frac{N_{2} B_{2} A_{2}}{K_{2}} \\ & \therefore \text { Ratio } \frac{I_{\mathrm{s} 2}}{I_{\mathrm{sl}}}=\frac{N_{2} B_{2} A_{2} K_{1}}{K_{2} N_{1} B_{1} A_{1}} \\ & =\frac{42 \times 0.5 \times 1.8 \times 10^{-3} \times K}{K \times 30 \times 0.25 \times 3.6 \times 10^{-3}}=1.4 \end{aligned} $$
ਇਸ ਲਈ, $\mathrm{M} _{2}$ ਅਤੇ $\mathrm{M} _{1}$ ਦੀ ਚਾਰਜਾ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਦਾ ਅੰਕੜਾ 1.4 ਹੈ।
$\mathrm{M}_{2}$ ਲਈ ਵੋਲਟਜ਼ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$$ V_{\mathrm{s} 2}=\frac{N_{2} B_{2} A_{2}}{K_{2} R_{2}} $$
ਅਤੇ, $\mathrm{M} _{1}$ ਲਈ ਵੋਲਟਜ਼ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$$ V_{\mathrm{sl}}=\frac{N_{1} B_{1} A_{1}}{K_{1}} $$
$\therefore$ ਅੰਕੜਾ $\frac{V_{\mathrm{s} 2}}{V_{\mathrm{s} 1}}=\frac{N_{2} B_{2} A_{2} K_{1} R_{1}}{K_{2} R_{2} N_{1} B_{1} A_{1}}$
$=\frac{42 \times 0.5 \times 1.8 \times 10^{-3} \times 10 \times K}{K \times 14 \times 30 \times 0.25 \times 3.6 \times 10^{-3}}=1$
ਇਸ ਲਈ, $M_{2}$ ਅਤੇ $M_{1}$ ਦੀ ਵੋਲਟਜ਼ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਦਾ ਅੰਕੜਾ 1 ਹੈ।
4.11 ਇੱਕ ਕੈਮਰੇ ਵਿੱਚ $6.5 \mathrm{G}\left(1 \mathrm{G}=10^{-4} \mathrm{~T}\right)$ ਦੀ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਤਿਬਿੰਬਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਇਸ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਨਾਲ ਸਾਂਧ ਹੋਣ ਦੇ ਕਾਰਨ ਇਸ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ $4.8 \times 10^{6} \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1}$ ਨਾਲ ਪ੍ਰਬੰਧਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦਾ ਰਸਤਾ ਕਿਉਂ ਚੱਕਰ ਹੈ? ਚੱਕਰ ਕਲਪਨਾ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਪਤਾ ਕਰੋ।
$\left(e=1.5 \times 10^{-19} \mathrm{C}, m_{e}=9.1 \times 10^{-31} \mathrm{~kg}\right)$
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $B=6.5 \mathrm{G}=6.5 \times 10^{-4} \mathrm{~T}$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਗਤੀ, $v=4.8 \times 10^{6} \mathrm{~m} / \mathrm{s}$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਉੱਤੇ ਚਾਰਜਾ, $e=1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C}$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦਾ ਭਾਰ, $m_{e}=9.1 \times 10^{-31} \mathrm{~kg}$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਅਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਕੋਣ, $\theta=90^{\circ}$
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਲਈ ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਉੱਤੇ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$F=e v B \sin \theta$
ਇਹ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਚੱਲਦੇ ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਨੂੰ ਕੇਂਦਰਗਤ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਚੱਕਰ ਰਸਤੇ ਵਿੱਚ ਚਲਦਾ ਹੈ ਜਿਸ ਦਾ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ $r$ ਹੈ।
ਇਸ ਲਈ, ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਉੱਤੇ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਕੇਂਦਰਗਤ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ,
$$ F_{\mathrm{c}}=\frac{m v^{2}}{r} $$
ਸਥਿਰਤਾ ਵਿੱਚ, ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਉੱਤੇ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਕੇਂਦਰਗਤ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਨਾਲ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਰਥਾਤ,
$$ \begin{aligned} & F_{\mathrm{c}}=F \\ & \frac{m v^{2}}{r}=e v B \sin \theta \\ & r=\frac{m v}{B e \sin \theta} \\ & \quad=\frac{9.1 \times 10^{-31} \times 4.8 \times 10^{6}}{6.5 \times 10^{-4} \times 1.6 \times 10^{-19} \times \sin 90^{\circ}} \\ & =4.2 \times 10^{-2} \mathrm{~m}=4.2 \mathrm{~cm} \end{aligned} $$
ਇਸ ਲਈ, ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਚੱਕਰ ਕਲਪਨਾ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ $4.2 \mathrm{~cm}$।
4.12 ਅਭਿਆਸ 4.11 ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਚੱਕਰ ਕਲਪਨਾ ਵਿੱਚ ਚਲਾਉਣ ਦੀ ਤਿੰਨਾਂ ਵਾਰ ਪਤਾ ਕਰੋ। ਜਵਾਬ ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਗਤੀ ਤੋਂ ਨਿਰਭਰ ਕਿਉਂ ਨਹੀਂ ਕਰਦਾ? ਵਿਆਖਿਆ ਕਰੋ।
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $B=6.5 \times 10^{-4} \mathrm{~T}$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦਾ ਚਾਰਜਾ, $e=1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C}$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦਾ ਭਾਰ, $m_{e}=9.1 \times 10^{-31} \mathrm{~kg}$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਗਤੀ, $v=4.8 \times 10^{6} \mathrm{~m} / \mathrm{s}$
ਕਲਪਨਾ ਦਾ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $r=4.2 \mathrm{~cm}=0.042 \mathrm{~m}$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਚੱਕਰ ਕਲਪਨਾ ਵਿੱਚ ਚਲਾਉਣ ਦੀ ਤਿੰਨਾਂ, $=v$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਆਰਗੀ ਤਿੰਨਾਂ, $=\omega=2 \pi v$
ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਗਤੀ ਆਰਗੀ ਤਿੰਨਾਂ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹੈ:
$v=r \omega$
ਚੱਕਰ ਕਲਪਨਾ ਵਿੱਚ, ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਉੱਤੇ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਕੇਂਦਰਗਤ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਨਾਲ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਤਿੰਨਾਂ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਲਿਖੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ:
$$ \begin{aligned} & e v B=\frac{m v^{2}}{r} \\ & e B=\frac{m}{r}(r \omega)=\frac{m}{r}(r 2 \pi v) \\ & v=\frac{B e}{2 \pi m} \end{aligned} $$
ਇਹ ਤਿੰਨਾਂ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਗਤੀ ਤੋਂ ਸ਼ੁੱਧ ਨਹੀਂ ਹੈ।
ਇਸ ਸਮੀਖਿਆ ਵਿੱਚ ਪਹਿਲਾਂ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਮੁੱਲਾਂ ਨੂੰ ਵਪਾਰਨ ਕਰਨ ਨਾਲ, ਤਿੰਨਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
$$ \begin{aligned} v & =\frac{6.5 \times 10^{-4} \times 1.6 \times 10^{-19}}{2 \times 3.14 \times 9.1 \times 10^{-31}} \\ & =18.2 \times 10^{6} \mathrm{~Hz} \\ & \approx 18 \mathrm{MHz} \end{aligned} $$
ਇਸ ਲਈ, ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਤਿੰਨਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਲਗਭਗ $18 \mathrm{MHz}$ ਹੈ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟਰਾਨ ਦੀ ਗਤੀ ਤੋਂ ਸ਼ੁੱਧ ਨਹੀਂ ਹੈ।
4.13 (ਏ) ਇੱਕ ਚੱਕਰੀਆਂ ਤਾਰ ਵਿੱਚ 30 ਤਾਰਾਂ ਅਤੇ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ $8.0 \mathrm{~cm}$ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਹਰਾਨਾਲੀ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ $1.0 \mathrm{~T}$ ਦੇ ਕੋਣ ਨਾਲ ਲੰਬੀ ਅੱਗੇ ਵਾਲੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਸਥਿਤ ਹੈ। ਤਾਰ ਨੂੰ ਚਲਾਉਣ ਤੋਂ ਰੋਕਣ ਲਈ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਕੀ ਹੈ?
(ਬੀ) ਜੇਕਰ ਅਭਿਆਸ (ਏ) ਵਿੱਚ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਚੱਕਰੀਆਂ ਤਾਰ ਨੂੰ ਇਸ ਦੀ ਬਜਾਏ ਕਿਤੇ ਵੀ ਅਸਮਾਨ ਆਕਾਰ ਦੀ ਇੱਕ ਪਲੇਨ ਤਾਰ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜੋ ਇਸੇ ਖੇਤਰਫਲ ਨੂੰ ਆਵਰਤ ਕਰਦੀ ਹੈ? (ਬਾਕੀ ਸਾਰੀਆਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਵੀ ਅਣਬਦਲੀ ਹਨ।)
Show Answer
ਜਵਾਬ
ਚੱਕਰੀਆਂ ਤਾਰ ਉੱਤੇ ਤਾਰ ਦੀ ਗਿਣਤੀ, $n=30$
ਤਾਰ ਦਾ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $r=8.0 \mathrm{~cm}=0.08 \mathrm{~m}$
ਤਾਰ ਦਾ ਖੇਤਰਫਲ, $=\pi r^{2}=\pi(0.08)^{2}=0.0201 \mathrm{~m}^{2}$
ਤਾਰ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਚਾਰਜਾ, $I=6.0 \mathrm{~A}$
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ, $B=1 \mathrm{~T}$
ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਅਤੇ ਤਾਰ ਦੀ ਪਰਿਠ ਵਿੱਚ ਕੋਣ,
$\theta=60^{\circ}$
ਤਾਰ ਚੁੱਪੀਆਂ ਚਿਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਇਹ ਚਲਦੀ ਹੈ। ਤਾਰ ਨੂੰ ਚਲਾਉਣ ਤੋਂ ਰੋਕਣ ਲਈ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਦੀ ਸਮੀਖਿਆ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ,
$\tau=n I B A \sin \theta$।
$=30 \times 6 \times 1 \times 0.0201 \times \sin 60^{\circ}$
$=3.133 \mathrm{~N} \mathrm{~m}$
ਸਮੀਖਿਆ (ਆਈ) ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਕਿ ਲਿਆਉਣ ਵਾਲੀ ਲੋੜੀਂਦੀ ਤ੍ਰਿਜ੍ਹਾ ਤਾਰ ਦੇ ਆਕਾਰ ਤੋਂ ਸ਼ੁੱਧ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਇਹ ਤਾਰ ਦੇ ਖੇਤਰਫਲ ਤੋਂ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਉਪਰੋਕਤ ਵਿਕਲਪ ਵਿੱਚ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਚੱਕਰੀਆਂ ਤਾਰ ਨੂੰ ਇਸ ਦੀ ਬਜਾਏ ਕਿਤੇ ਵੀ ਅਸਮਾਨ ਆਕਾਰ ਦੀ ਇੱਕ ਪਲੇਨ ਤਾਰ ਵਰਤਣ ਨਾਲ ਜਵਾਬ ਬਦਲਿਆ ਨਹੀਂ ਜਾਵੇਗਾ।