• facebook
  • twitter
  • whatsapp
  • telegram

విద్యుదయస్కాంతత్వం

ముఖ్య‌మైన ప్ర‌శ్న‌లు - జ‌వాబులు

1. అయస్కాంత బలరేఖలు సంవృతాలా? వివరించండి. (AS 1) (2 మార్కులు)

¤ అయస్కాంత బలరేఖలు సంవృతాలు. 
వివరణ: అయస్కాంతం చుట్టూ ఉన్న అయస్కాంత బలరేఖలను గమనించవచ్చు.
* బలరేఖకు ఒక బిందువు వద్ద గీసిన స్పర్శరేఖ దిశ ఆ బిందువు వద్ద క్షేత్రదిశను తెలుపుతుంది.
* ఏ రెండు బలరేఖలు ఖండించుకోవు.
* ప్రతి బలరేఖ ఉత్తర ధ్రువం వద్ద మొదలై, దక్షిణ ధ్రువం వద్ద చేరుతుంది.
* పటంలో బలరేఖలు సంవృత వక్రాల్లా ఉన్నాయి.

 

2. పటంలో చూపిన విధంగా అయస్కాంత రేఖలుంటే, తీగచుట్ట ద్వారా ఏ దిశలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది?   (AS 1) (ఒక మార్కు)
జ:

   
* అయస్కాంత బలరేఖలు అపసవ్య దిశలో ఉన్నాయి. అంటే విద్యుత్ ప్రవాహం కాగితం నుంచి పైకి లంబదిశలో ఉంటుంది. 

3. పటంలో చూపినట్లు ఒక దండాయస్కాంతం ఉత్తర ధ్రువంతో చుట్ట వైపు కదులుతుంది. తీగచుట్ట ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహం ఏమవుతుంది?  (AS 1) (2 మార్కులు)
జ: * దండాయస్కాంతం ఉత్తర ధ్రువంతో చుట్టవైపు కదులుతుంటే తీగచుట్టలో 'i' ప్రేరిత విద్యుత్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.                           
           
* ప్రేరిత విద్యుత్ కారణంగా తీగచుట్ట అయస్కాంతంలా ప్రవర్తిస్తుంది. దండాయస్కాంతం వైపు ఉన్న తీగచుట్ట ముఖం ఉత్తర ధ్రువంలా ప్రవర్తిస్తుంది.

* ఈ తీగ చుట్ట ముఖం ఉత్తర ధ్రువంలా ప్రవర్తిస్తూ దండాయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం తీగచుట్ట వైపు కదలడాన్ని వ్యతిరేకిస్తూ వికర్షిస్తుంది.


4. ఈ పేజీకి లంబంగా ఒక తీగచుట్ట ఉంది. పటంలో చూపిన విధంగా P వద్ద పేజీలోకి విద్యుత్ ప్రవహించి Q వద్ద బయటకు వస్తుంది. ఈ తీగచుట్ట వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రదిశ ఏ విధంగా ఉంటుంది? (AS 1) (2 మార్కులు)
జ: 
* పేజీ ద్వారా నిటారుగా 'P' నుంచి 'Q'కి విద్యుత్ ప్రవహిస్తోంది అని భావించినప్పుడు కుడిచేతి బొటనవేలు                         

నిబంధనను అనుసరించి అయస్కాంత బలరేఖలు అపసవ్యదిశలో దాని చుట్టూ ఏర్పడతాయి. అంటే కింది నుంచి పైకి

విద్యుత్ ప్రవహిస్తే అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ ఆ పేజీకి అపసవ్య దిశలో ఉంటుంది.

5. పటంలో చూపినట్లు తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహదిశ ఉంది. మనం చూస్తున్న తలం వైపు ఏ ధ్రువం ఏర్పడుతుంది?     (AS 3) (2 మార్కులు)
జ: * తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం అపసవ్య దిశలో ఉంది. అంటే
మనవైపు తీగచుట్ట ముఖం అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువంగా పనిచేస్తుంది.
* ఒక అయస్కాంతం ఉత్తర ధ్రువాన్ని తీగచుట్ట వైపు కదిలించినప్పుడు తీగచుట్టలో విద్యుత్ అపసవ్య దిశలో ప్రేరితమవుతుంది.
* అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం కదలికను తీగచుట్ట ముఖం ఉత్తర ధ్రువంగా ప్రవర్తించడం వల్ల వికర్షణ ఏర్పడి అయస్కాంత కదిలికకు నిరోధంగా ఏర్పడుతుంది. 

6. దండాయస్కాంతాన్ని టీవీ తెర దగ్గరకు తెచ్చినప్పుడు చిత్రం ఆకారం ఎందుకు మారుతుంది? వివరించండి.   (AS 1) (2 మార్కులు)
జ: * దండాయస్కాంతాన్ని తెర నుంచి దూరంగా జరిపితే తెరపై చిత్రం సరిగానే ఉంటుంది. 
* దండాయస్కాంతాన్ని టీవీకి దగ్గరగా తీసుకొచ్చినప్పుడు తెరవెనుక ఉన్న ఎలక్ట్రాన్‌ల కదలికపై దండాయస్కాంత ప్రభావం ఉంటుంది.
* కదిలే ఆవేశాలపై అయస్కాంత క్షేత్రం బలాన్ని ప్రయోగించడమే చిత్రం ఆకారం మారడానికి కారణం. ఈ బలాన్ని అయస్కాంత బలం అంటారు.


7. 'X' అనేది పేజీలోకి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని తెలుపుతుంది. క్షేత్రానికి లంబంగా విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగను పటంలో చూపిన విధంగా ఉంచుదాం. తీగపై క్షేత్రం చూపించే బల పరిమాణం ఎంత? అది ఏ దిశలో పనిచేస్తుంది?  (AS 1) (4మార్కులు)                                                                  
  జ: * 'B' ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రం. దీని దిశ పేజీ లోపలివైపు ఉంది.                                                  
  * L పొడవు ఉన్న వాహకం I విద్యుత్ ప్రవాహంతో ఉంది. ఈ వాహకం క్షేత్ర దిశకు లంబంగా ఉంది.
  * విద్యుత్ ప్రవాహం అంటే కదిలే విద్యుదావేశాలు. ఈ ఆవేశాలు 'v' డ్రిఫ్ట్ వేగంతో కదులుతున్నాయి అనుకుందాం.
అయస్కాంత క్షేత్రం లోపల ఉన్న మొత్తం విద్యుదావేశం q అనుకుందాం.
* విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తీగపై ప్రవర్తిస్తున్న అయస్కాంత బలం F = qvB ............... (1)
* అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని విద్యుదావేశం q దాటేందుకు 't' కాలం పట్టిందనుకుందాం.

... F = I.L.B 
బల దిశ: కుడిచేతి నియమం ప్రకారం బల దిశను కనుక్కోవచ్చు.
అంటే బలదిశ విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ, అయస్కాంత క్షేత్ర దిశలకు లంబ దిశలో ఉంటుంది.


8. విద్యుత్ మోటారు పనిచేసే విధానాన్ని పట సహాయంతో వివరించండి.     (AS 1) (4 మార్కులు)
జ: విద్యుత్ మోటారు: విద్యుత్ మోటారు విద్యుచ్ఛక్తిని యాంత్రిక శక్తిగా మారుస్తుంది.
పనిచేసే సూత్రం: ఒక అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచిన దీర్ఘచతురస్రాకారపు తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు తీగచుట్టపై బలయుగ్మం ఏర్పడి దాన్ని నిరంతరం భ్రమణం చెందించేలా చేస్తుంది. విద్యుత్ మోటారు పనిచేసే విధానం:
* ఒక దీర్ఘచతురస్రాకారపు తీగచుట్ట ABCDని సమ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచాలి.            

* గుర్రపునాడ అయస్కాంతం NS ఈ సమ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
* తీగచుట్టలోకి విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేయడం వల్ల దానిచుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.
* గుర్రపునాడ అయస్కాంతం ఏర్పరిచిన సమ అయస్కాంత క్షేత్రంతో తీగచుట్ట చుట్టూ ఏర్పడిన అయస్కాంత క్షేత్రం అంతశ్చర్యకు లోనవుతుంది.
దీని ఫలితంగా తీగచుట్ట భ్రమణం చెందుతుంది.
ఈ భ్రమణం నిరంతరం జరుగుతూ ఉంటుంది. తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నంతసేపు ఈ భ్రమణం జరుగుతూనే ఉంటుంది.
* తీగచుట్ట ABCD క్షితిజ సమాంతరంగా ఉన్నప్పుడు విద్యుత్ స్లిప్ రింగ్ C1, బ్రష్ B1 ద్వారా తీగచుట్టలో ప్రవేశిస్తుంది.
* విద్యుత్ ద్వారా తీగచుట్టలో ABCD దిశలో ప్రవహిస్తుంది. ఈ విద్యుత్ స్లిప్ రింగ్ C2, బ్రష్ B2 ద్వారా బయటకు వెళుతుంది. 
* విద్యుత్ A నుంచి Bకి ప్రవహించినప్పుడు ఈ దీర్ఘచతురస్రాకారపు తీగచుట్ట అయస్కాంత క్షేత్రం వల్ల F బలానికి లోనవుతుంది. ఈ బలదిశ కిందివైపు ఉంటుంది.
* విద్యుత్ C నుంచి Dకి ప్రవహించినప్పుడు ఈ దీర్ఘచతురస్రాకారపు తీగచుట్ట అయస్కాంత క్షేత్రం వల్ల F బలానికి లోనవుతుంది. ఈ బలదిశ పైవైపు ఉంటుంది.
* ఈ రెండు బలాలు ABCD దీర్ఘచతురస్రాకారపు తీగచుట్టపై బలయుగ్మంగా ఏర్పడి తీగచుట్టను అపసవ్యదిశలో తిప్పుతాయి.
* తీగచుట్ట తిరుగుతూ క్షితిజ సమాంతర స్థితి నుంచి నిటారు స్థితికి వస్తుంది. ఈ సమయంలో బ్రష్‌లు (B1, B2) స్లిప్ రింగులు C1, C2 మధ్య ఉండే ఖాళీల్లోకి వస్తాయి.
* ఫలితంగా దీర్ఘచతురస్రాకారపు తీగచుట్టలోని విద్యుత్ సరఫరా ఆగిపోతుంది.
* కానీ భ్రమణ జడత్వం కారణంగా తీగచుట్ట భ్రమణం కొనసాగిస్తుంది. ఫలితంగా B1, B2 బ్రష్‌లు విద్యుత్ వలయానికి కలపబడి తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. అయితే ఈ విద్యుత్ ప్రవాహం తీగచుట్టలో వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది.
* దీనివల్ల తీగచుట్ట పక్కతలాలపై మళ్లీ బలయుగ్మం ఏర్పడి తీగచుట్ట భ్రమణం కొనసాగేలా చేస్తుంది.
* ఈ విధంగా మోటారులో విద్యుత్ శక్తి యాంత్రిక శక్తిగా మారుతుంది. అంటే విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగచుట్టను ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచితే అది భ్రమణం చెందుతుంది. 

9. శక్తి నిత్యత్వ నియమం నుంచి ఫారడే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమాన్ని ఉత్పాదించండి.   (AS 1) (4 మార్కులు)
జ: * పటంలో చూపిన విధంగా విద్యుత్ బంధక తొడుగు లేని రెండు సమాంతర వాహకాలు ఒకదానికొకటి 'l' దూరంలో 'B' అభివాహ సాంద్రత ఉన్న ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉన్నాయి.
* ఈ రెండు సమాంతర తీగలను కలిపేవిధంగా విద్యుత్ బంధక తొడుగు లేని మరో వాహకాన్ని మనం పట్టుకోవచ్చు.
* ఈ సమాంతర వాహకాల చివరలను ఒక గాల్వనో మీటరుకు కలిపి విద్యుత్ వలయాన్ని పూర్తి చేయాలి.
* సమాంతర వాహకాలకు అడ్డంగా ఉంచిన వాహకాన్ని ఎడమవైపు జరిపితే గాల్వనోమీటరు ఒక దిశలో కదలికను సూచిస్తుంది.
* ఈ వాహకాన్ని కుడివైపు జరిపితే గాల్వనోమీటరు సూచిక మొదట కదిలిన దిశకు వ్యతిరేక దిశలో కదులుతుంది. 


                     

* Δt కాలవ్యవధిలో అడ్డతీగను S దూరం కదిపితే వలయంలో ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని గాల్వనోమీటరు తెలియజేస్తుంది.
* వలయంలో విద్యుచ్ఛాలక బలం (emf) ఉంటేనే విద్యుత్ ప్రవాహం ఉంటుంది.
* వలయంలో విద్యుచ్ఛాలక బలం 
'ϵ' అనుకుందాం.
* శక్తి నిత్యత్వ నియమం ప్రకారం అడ్డతీగను కదలించడానికి చేసిన పని W = FS (ఘర్షణను లెక్కలోకి తీసుకోలేదు)
* అయస్కాంత క్షేత్రంలో L పొడవు ఉన్న అడ్డుతీగ ద్వారా I ఆంపియర్ల విద్యుత్ ప్రవహించిందని అనుకుందాం. అప్పుడు బలం F = BIL అవుతుంది.
* అడ్డుతీగను కదిలించడానికి చేసిన పని W = BIL.S
* అయస్కాంత అభివాహంలో మార్పు 
ΔΦ = BA = B(LS) (వైశాల్యంలోని మార్పు = LS) ...
 ... W = ΔΦ. I దీన్ని Δt తో భాగిస్తే


కానీ సామర్థ్యం P = ϵI అని మనకు తెలుసు.
(సామర్థ్యం P = విదుచ్ఛాలక బలం
(ϵ) × విద్యుత్ (I))

కాబట్టి ప్రేరిత విద్యుచ్ఛాలక బలంñ   
* ఒక సంవృత ఉచ్చులో ఏర్పడిన విద్యుచ్ఛాలక బలం విలువ దాని ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహపు మార్పు రేటుకు సమానం. ఇదే ఫారడే వియమం.
*
P = ϵI అంటే వలయంలో ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ సామర్థ్యం, ప్రేరిత విద్యుచ్ఛాలక బలం, విద్యుత్ ప్రవాహాల లబ్ధానికి సమానం. కాబట్టి అడ్డు తీగను ఒక సెకను కాలం జరపడానికి వినియోగించిన యాంత్రిక శక్తి విద్యుత్ సామర్థ్యం గా మారింది. అంటే ఇక్కడ శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని వినియోగించాం.


10. సమ అయస్కాంత క్షేత్రంలో అయస్కాంత ప్రేరణ విలువ 2T. క్షేత్రానికి, క్షేత్రానికి లంబంగా ఉన్న 1.5 మీ2 వైశాల్యం ద్వారా ప్రయాణించే అభివాహం ఎంత?  (AS 1) (2 మార్కులు)
జ: ఇచ్చినవి: సమ అయస్కాంత క్షేత్రంలో అయస్కాంత ప్రేరణ B = 2T
తల వైశాల్యం A = 1.5 మీ2
అభివాహం
Φ = ?
సూత్రం: B =
  (లేదా)Φ = BA
(లేదా)
Φ = BA cosθ
ఇక్కడ θ = 0 అంటే cosθ = cos0 = 1
..అభివాహం Φ = BA = 2 × 1.5 = 3 Wb.


11. అయస్కాంత క్షేత్రానికి లంబంగా ఉంచిన 20 సెం.మీ. పొడవున్న దీర్ఘచతురస్ర విద్యుత్ వాహకంపై 8 న్యూటన్ల బలం పనిచేస్తుంది. వాహకంలో 40 ఆంపియర్ల విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్నప్పుడు ఏర్పడే అయస్కాంత ప్రేరణను లెక్కించండి.    (AS 1) (2 మార్కులు)
జ: ఇచ్చినవి: వాహకంపై బలం F = 8 న్యూటన్లు.
వాహకం పొడవు L = 20 సెం.మీ. =
 

 మీ.
వాహకంలో విద్యుత్ ప్రవాహం I = 40 ఆంపియర్లు.
అయస్కాంత ప్రేరణ B = ?
సూత్రం: F = BIL (లేదా)
B = 
 ...  అయస్కాంత ప్రేరణ  

12. విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుందని ఏవైనా రెండు కృత్యాల ద్వారా వివరించండి. (AS 1) (4 మార్కులు)

జ: కృత్యం 1: 

¤* ఒక పలుచని చెక్కముక్కను తీసుకుని దానిపై తెల్లకాగితాన్ని అంటించాలి. దాన్ని పటంలో చూపినట్లు చెక్కపీటలా తయారు చేయాలి. దానిపైన నిర్ణీత దూరంలో రెండు రంధ్రాలను చేయాలి.
* ఆ రంధ్రాల ద్వారా విద్యుత్ బంధక పొర కలిగిన 24 గేజ్ రాగితీగను నాలుగైదు చుట్లు చుట్టాలి. తీగచుట్ట చివరలను స్విచ్ సహాయంతో బ్యాటరీకి కలిపి వలయంలో విద్యుత్ ప్రవహింపజేయాలి. 
* తీగచుట్ట మధ్యలో చెక్కముక్కపై ఒక అయస్కాంత దిక్సూచిని ఉంచాలి. సూచిక నిలకడగా ఉన్నప్పుడు దాని దిశను తెలిపేవిధంగా రెండు బిందువులను కాగితంపై గుర్తించాలి. ఆ బిందువుల్లో ఏదోఒకదానిపై దిక్సూచిని ఉంచి సూచిక దిశను తిరిగి గుర్తించాలి.
* ఇలా చెక్కముక్క అంచు వరకు బిందువులను గుర్తించాలి. ఇదేవిధంగా దిక్సూచి మొదటి స్థానం నుంచి తీగచుట్ట రెండోవైపు కూడా బిందువులను గుర్తించాలి. అన్ని బిందువులను కలుపుతూ రేఖను గీస్తే తీగచుట్ట అయస్కాంత బలరేఖను పొందగలుగుతాం.
* రెండు రంధ్రాలకు మధ్యలో ఉన్న వేర్వేరు బిందువులతో ప్రారంభించి ఇదే పద్ధతిని కొనసాగించాలి. ప్రతిసారి ఏర్పడిన బిందువులను కలుపుతూ రేఖలను గీస్తే తీగచుట్ట అయస్కాంత బలరేఖలను పొందవచ్చు.
* ఇవే విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగ ఏర్పరచిన అయస్కాంత క్షేత్రంలోని బలరేఖలు.


కృత్యం 2:
ఉద్దేశం: సోలినాయిడ్ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రంలోని బలరేఖలను అధ్యయనం చేయడం.
కావాల్సిన పరికరాలు: చెక్కపీట, తెల్లకాగితం, కాపర్ తీగ, తీగచుట్ట, ఇనుప రజను. 
చేసే విధానం:

         
* ఒక చెక్కపీటను తీసుకుని దానికి తెల్ల కాగితాన్ని అంటించాలి. పటం (ఎ)లో చూపినవిధంగా దాని ఉపరితలంపై సమాన దూరాల్లో రంధ్రాలు చేయాలి.
* వాటి ద్వారా పటంలో చూపినట్లు రాగి తీగను పంపాలి. ఇది తీగచుట్టలా ఉంటుంది.
* తీగచుట్ట చివరలను స్విచ్, బ్యాటరీలతో వలయంలో శ్రేణిలో కలపాలి. స్విచ్ వేయగానే తీగ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
* ఇప్పుడు తీగ చుట్టూ కొంత ఇనుప రజను చల్లాలి. మెల్లగా చెక్కపీటను తట్టాలి. ఇనుప రజను ఒక క్రమ పద్ధతిలో అమరడాన్ని మనం గమనిస్తాం.
* సోలినాయిడ్ ఏర్పరిచిన బలరేఖలు దండాయస్కాంత బలరేఖలను పోలి ఉండటాన్ని బట్టి, సోలినాయిడ్ దండాయస్కాంతంలా ప్రవర్తిస్తుందని తెలుస్తుంది. 

* ఈ పొడవైన తీగచుట్టనే సోలినాయిడ్ అంటారు. సమసర్పిలంగా (హెలిక్స్), దగ్గరగా చుట్టి ఉంచిన పొడవైన తీగనే సోలినాయిడ్ అంటాం.
* సోలినాయిడ్ వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పటం (బి)లో చూడవచ్చు. సోలినాయిడ్ ఏర్పరిచే క్షేత్రదిశను కుడిచేతి నిబంధనతో తెలుసుకోవచ్చు.
* సోలినాయిడ్ రెండు చివరల్లో ఒకటి ఉత్తర ధ్రువంగా, మరొకటి దక్షిణ ధ్రువంగా ప్రవర్తిస్తాయి. సోలినాయిడ్ బయట ఉండే అయస్కాంత బలరేఖలు దాని లోపల కూడా కొనసాగుతూ ఉంటాయి.
* సోలినాయిడ్ బయట బలరేఖల దిశ ఉత్తరం నుంచి దక్షిణం వైపు, లోపలి బలరేఖల దిశ దక్షిణం నుంచి ఉత్తరానికి ఉంటుంది. అంటే సోలినాయిడ్ వల్ల ఏర్పడే బలరేఖలు దండాయస్కాంతంతో ఏర్పడిన బలరేఖల్లా సంవృత వలయాలు.


13. విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండే తీగను అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచితే ఆ తీగపై ప్రయోగించే బలాన్ని ప్రయోగపూర్వకంగా మీరెలా సూచిస్తారు?   (AS 1) (4 మార్కులు)
జ: * ఒక పలుచని చెక్కముక్కను తీసుకుని దానిపై రెండు కర్ర ముక్కలను అమర్చాలి. ఈ కర్ర ముక్కలకు పైభాగాన చీలికలను ఏర్పరచాలి.
* ఒక రాగితీగను చీలికల ద్వారా పంపి స్విచ్, 9 ఓల్టుల బ్యాటరీని శ్రేణిలో కలిపి వలయాన్ని పూర్తి చేయాలి. స్విచ్ వేసి వలయంలో విద్యుత్తును ప్రవహింపజేయాలి.
* ఇప్పుడు రాగితీగ దగ్గరకు పటంలో చూపిన విధంగా ఒక గుర్రపునాడ అయస్కాంతాన్ని తీసుకురావాలి.  

                   

                 
* తీగ ఒక బలానికి లోనవుతుంది.
* గుర్రపునాడ అయస్కాంత ధ్రువాలను మార్చి రాగితీగ దగ్గరకు దాన్ని తీసుకురావాలి. ఇప్పుడు తీగ లోనయ్యే బలదిశ మారుతుంది.
* విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగపై క్షేత్రం ప్రయోగించిన బలదిశను తెలుసుకోవడానికి మాత్రమే కుడిచేతి నిబంధన ఉపయోగపడుతుంది.


14. ఫారడే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమాన్ని ఒక కృత్యం ద్వారా వివరించండి.       (AS 1) (4 మార్కులు)     
జ: 

                                     
* పటంలో చూపినట్లు ఒక తీగచుట్ట రెండు చివరలను సునిశితమైన అమ్మీటరు లేదా గాల్వనోమీటరుకు కలపాలి. 
* ఒక దండాయస్కాంతాన్ని (దాని ఉత్తర ధ్రువం తీగచుట్టకు అభిముఖంగా ఉండేలా) తీగచుట్ట వైపు తీసుకువస్తే ఒక ముఖ్య విషయాన్ని గమనించవచ్చు. దండాయస్కాంతాన్ని తీగచుట్ట వైపు కదిపినప్పుడు గాల్వనోమీటరు సూచికలో ఏర్పడిన అపవర్తనం తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడిందనే విషయాన్ని తెలియజేస్తుంది.
* దండాయస్కాంతం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు గాల్వనోమీటరు సూచికలో ఎలాంటి అవపర్తనం ఉండదు.
* అయస్కాంతాన్ని తీగచుట్ట నుంచి దూరంగా జరిపినప్పుడు కూడా గాల్వనోమీటరు సూచికలో కదలికను మనం గమనించవచ్చు.
* కానీ ఈసారి సూచిక కదలిక వ్యతిరేక దిశలో ఏర్పడినట్లు గమనిస్తాం. అంటే తీగచుట్టలో ఇంతకుముందు ఏర్పడిన దిశకు వ్యతిరేక దిశలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడిందన్నమాట.
* ఇక్కడ అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువానికి బదులు దక్షిణ ధ్రువాన్ని ఉపయోగిస్తే ప్రయోగం ఇప్పుడు చెప్పిన విధంగానే జరుగుతుంది. కానీ గాల్వనోమీటరు సూచికలో అపవర్తనాలు పై సందర్భంలో చూసిన దిశలకు వ్యతిరేక దిశల్లో ఉంటాయి.
* ఈ ప్రయోగాన్ని మరిన్నిసార్లు పునరావృతం చేస్తే తీగచుట్ట, అయస్కాంతాల మధ్య సాపేక్ష చలనం వల్ల తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుందని తెలుస్తుంది. ఇక్కడ అయస్కాంతం తీగచుట్ట వైపు కదిలినా, తీగచుట్ట అయస్కాంతం వైపు కదిలినా ఫలితాల్లో తేడా ఉండదు.
* తీగచుట్టలో అయస్కాంత అభివాహాన్ని నిరంతరంగా మారుస్తూ ఉంటే ఆ తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. దీన్నే ఫారడే నియమానికి ఒక రూపమని చెప్పవచ్చు. 

15. AC జనరేటర్ పనిచేసే విధానాన్ని పటం సహాయంతో వివరించండి.  (AS 1) (4 మార్కులు)
జ:

                             
* పటం (ఎ)లో చూపిన విధంగా వక్రంగా ఉన్న స్థిర అయస్కాంత ధ్రువాల మధ్య ఒక దీర్ఘచతురస్రాకార తీగచుట్ట ఉందనుకుందాం. 
* తీగచుట్ట భ్రమణం చెందితే దాని ద్వారా ప్రసరించే అభివాహం మారుతుంది.
* అప్పుడు విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం ప్రకారం తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రేరేపితం అవుతుంది.


విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ:
* మొదట తీగచుట్ట ద్వారా అయస్కాంత అభివాహం ప్రసరించే విధంగా తీగచుట్టను అమర్చారు అనుకుందాం. అది నిశ్చలస్థితిలో ఉన్నప్పుడు దాని భుజం A పైవైపు, వేరొక భుజం B కిందివైపు ఉందనుకుందాం. ఈ స్థితిలో తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రేరితం కాదు. అంటే ఆ స్థితిలో తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం విలువ శూన్యం.
* తీగచుట్టను సవ్య దిశలో తిప్పినప్పుడు దానిలో ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడి A నుంచి B కి ప్రవహిస్తుంది. తీగచుట్ట మొదటి పావు భాగం భ్రమణంలో విద్యుత్ 0 నుంచి గరిష్ఠ విలువకు పెరిగి తీగచుట్ట క్షితిజ సమాంతర స్థితిలోకి వచ్చేసరికి అందులో ప్రవహించే విద్యుత్ అత్యధిక విలువకు చేరుకుంటుంది.
* తీగచుట్ట భ్రమణాన్ని అదేవిధంగా కొనసాగిస్తే తిరిగి తీగచుట్ట భుజం A కిందికి, భుజం B పైకి వచ్చేలా నిట్టనిలువుగా అమరేటప్పటికి (రెండో పావు భాగపు భ్రమణంలో) అందులోని విద్యుత్ ప్రవాహం మళ్లీ తగ్గి శూన్యానికి చేరుకుంటుంది. ఇలా మొదటి అర్ధభాగ భ్రమణంలో లాగానే రెండో అర్ధభాగ భ్రమణంలో కూడా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. కానీ ఈ విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ మొదటిదానికి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది. పటం (బి) చూడొచ్చు.

                          


ప్రేరిత విద్యుత్‌ను ఉపయోగించుకోవడం:
* పటం (ఎ)లో చూపిన విధంగా తీగచుట్ట రెండు చివర్లు స్లిప్ రింగ్స్‌కు కలిపి ఉంటాయి. ఈ స్లిప్ రింగ్స్‌ను అదిమి పట్టి వాటి నుంచి విద్యుత్తును పొందే విధంగా రెండు బ్రష్‌లను అమర్చుతారు. 
* ఈ బ్రష్‌లను టెలివిజన్, రేడియో లాంటి విద్యుత్ పరికరాలకు కలిపినప్పుడు, వాటి ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించడం వల్ల అవి పనిచేస్తాయి.
* ఈ విధంగా పొందిన విద్యుత్ పటం (బి)లో చూపినట్లు తీగచుట్ట ప్రతి అర్ధ భ్రమణానికి తన దిశను మార్చుకుంటూ ఉంటుంది.
* ఇలా ఉద్భవించిన విద్యుత్తును ఏకాంతర విద్యుత్ ప్రవాహం AC (Alternating Current) అంటారు. ఇందులో నిర్దిష్టకాల వ్యవధిలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ మారుతూ ఉంటుంది. కాబట్టి ఏకాంతర విద్యుత్తు కచ్చితమైన పౌనఃపున్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇదే AC జనరేటర్.

16. DC జనరేటర్ పనిచేసే విధానాన్ని పటం సహాయంతో వివరించండి.  (AS 1) (4 మార్కులు)


*
 పటం (ఎ)లో చూపినట్లు వక్రంగా ఉన్న స్థిర అయస్కాంత ధ్రువాల మధ్య ఒక దీర్ఘచతురస్రాకార తీగచుట్ట ఉందనుకుందాం.
* తీగచుట్ట భ్రమణం చెందితే దాని ద్వారా ప్రసరించే అభివాహం మారుతుంది.
* అప్పుడు విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం ప్రకారం తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రేరేపితమవుతుంది.
DC జనరేటర్ పనిచేసే విధానం:
* పటం (ఎ)లో చూపినట్లు రెండు స్లిప్ రింగ్‌లను తీగచుట్ట రెండు చివరలలో కలుపుతారు.
* తీగచుట్ట నిలువుగా ఉన్నప్పుడు మొదటి అర్ధ భ్రమణంలో ప్రేరేపితమైన విద్యుత్ గరిష్ఠ విలువను చేరి మళ్లీ శూన్యానికి వస్తుంది.
* తీగచుట్ట ఈ స్థితి నుంచి తిరగడం వల్ల చుట్ట చివరలను తాకే స్లిప్ రింగ్స్ స్థానాలు మారుతాయి.
* దీనివల్ల రెండో అర్ధ భ్రమణంలో విద్యుత్ ప్రవాహం దానంతటదే తీగచుట్టలో వ్యతిరేక దిశలో ప్రవహిస్తుంది. ఒక పూర్తి భ్రమణంలో పటం (బి)లో చూపిన విధంగా తీగచుట్ట రెండో అర్ధ భ్రమణంలో విద్యుత్ ప్రవాహం మొదటి అర్ధ భ్రమణంలోని DC విద్యుత్‌లాగానే ఉంటుంది.
                   
* జనరేటర్ యాంత్రిక శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చుతుంది. ఈ విధంగా జనరేటర్ నుంచి విద్యుత్ శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే పద్ధతిని కనుక్కున్నారు.
 

17. అయస్కాంత బలరేఖలు వివృతాలనీ, అవి దండాయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం వద్ద ప్రారంభమై దక్షిణ ధ్రువం వద్ద ముగుస్తాయని రాజకుమార్ మీతో అన్నాడు. అతడి వాదనను సవరిస్తూ, బలరేఖలు సంవృతాలని చెప్పడానికి మీరు అతడిని ఏ ప్రశ్నలు అడుగుతారు? (AS 2) (4 మార్కులు)

జ:* అయస్కాంతం బలరేఖలు ఒకదానినొకటి ఖండించుకోకుండా అలా విడివిడిగా ఎందుకు ఉంటాయి?
* అయస్కాంత బలరేఖలు వివృతాలైతే అవి ఉత్తర ధ్రువం వద్ద ప్రారంభమవుతాయని ఎలా చెప్పగలవు?
* విద్యుత్ ప్రవహించే తీగ చుట్టూ అయస్కాంత బలరేఖలు ఏకకేంద్ర వృత్తాలుగా ఉంటాయి. ఎందువల్ల?
* అయస్కాంత బలరేఖలు ఏం సూచిస్తాయి?
* అయస్కాంత సూచిక అయస్కాంతం ఒక ధ్రువం నుంచి మరో ధ్రువం వద్దకు వక్రమార్గాన్ని అనుసరిస్తుంది. ఎందుకో వివరించగలవా?
* అయస్కాంత బలరేఖల దిశ ఎటువైపు ఉంటుంది?

 

18. పటంలో చూపినట్లు దండాయస్కాంతం, తీగచుట్ట ఒకే దిశలో కదులుతూ ఉన్నాయి. ఈ సందర్భంలో అభివాహంలో మార్పులేదని మీ స్నేహితురాలు భావించింది. ఆమెతో మీరు ఏకీభవిస్తారా? అభివాహ మార్పునకు సంబంధించి మీకు ఉన్న సందేహాలను నివృత్తి చేసుకోవడానికి కొన్ని ప్రశ్నలు తయారుచేయండి.   (AS 2) (4 మార్కులు)

జ:
                 
*
 తీగచుట్ట, దండాయస్కాంతం ఒకే దిశలో ఒకే వేగంతో కదిలితే అయస్కాంత అభివాహంలో మార్పు ఉండదు.
* స్నేహితురాలి భావనతో ఏకీభవించకుండా ఆమెను కింది ప్రశ్నలు వేస్తాను.
ఎ) అయస్కాంతం, తీగచుట్ట ఒకే దిశలో ఒకే వేగంతో కదులుతున్నాయా?
బి) తీగచుట్ట ఎలాంటి దిగ్విన్యాసం కలిగి ఉంది?
సి) అయస్కాంతం, తీగచుట్ట వ్యతిరేక దిశల్లో కదిలితే ఏం జరుగుతుంది?
డి) నిశ్చలంగా ఉన్న తీగచుట్ట వైపు దండాయస్కాంతం కదులుతూ ఉంటే ఏం పరిశీలిస్తారు?
ఇ) అయస్కాంత ధ్రువాలను మార్చి తీగచుట్ట వైపు కదిలిస్తే తీగచుట్టలో ప్రేరితమయ్యే విద్యుత్‌లో ఏమైనా మార్పు గమనించారా?

19. ఫారడే నియమాలను అర్థం చేసుకోవడానికి మీరు ఏ ప్రయోగాన్ని సూచిస్తారు? దానికి ఏయే పరికరాలు కావాలి? ప్రయోగ ఫలితాలను సరిగ్గా పొందడానికి సూచనలివ్వండి. తీసుకోవాల్సిన ముందు జాగ్రత్తలు కూడా తెలపండి. (4 మార్కులు)
జ: కావాల్సిన పరికరాలు: చెక్కముక్క, మెత్తని ఇనుప స్తూపాకారపు దిమ్మె, రాగి తీగ, లోహపు రింగు, ఏకాంతర విద్యుత్ జనకం (AC), DC

                                 
ప్రయోగం:
* పటం (ఎ)లో చూపిన విధంగా ఒక చెక్కముక్కను తీసుకుని దానిపై మెత్తని ఇనుము (soft iron))తో చేసిన ఒక స్తూపాకారపు దిమ్మెను బిగించాలి.

* ఆ స్తూపాకారపు దిమ్మెకు రాగి తీగను చుట్టాలి. స్థూపాకారపు దిమ్మె వ్యాసం కంటే కాస్త ఎక్కువ వ్యాసం ఉన్న ఒక లోహపు రింగును తీసుకుని స్తూపాకార దిమ్మెకు అమర్చాలి.
* రాగి తీగ రెండు చివరలను ఏకాంతర విద్యుత్ జనకానికి (AC) కలిపి, తీగలో విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేయాలి.
* లోహపురింగు తీగచుట్ట వెంబడి కొద్ది ఎత్తులో తేలియాడటం గమనించవచ్చు.
* విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఆపివేస్తే ఆ రింగు స్తూపాకారపు దిమ్మె నుంచి గాలిలోకి పైకి ఎగురుతుంది.
* ఇప్పుడు ACకి బదులుగా DCని ఉపయోగించాలి.
* DC ఉపయోగించినప్పుడు లోహపు రింగు పైకి లేచి వెంటనే కిందకు పడిపోతుంది.
* DCని సరఫరా చేసిన వెంటనే రింగుతో ముడిపడి ఉన్న అయస్కాంత అభివాహంలో మార్పు ఉంటుంది. అందువల్ల రింగు పైకి లేస్తుంది.
* ఆ తర్వాత రింగుతో ముడిపడి ఉండే అయస్కాంత అభివాహంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు. అందువల్ల అది కిందకు పడిపోతుంది.
                  

AC ఉపయోగించినప్పుడు:
* పటం(బి)లో రింగు స్వేచ్ఛా వస్తు పటాన్ని చూడొచ్చు. ఇందులో వస్తువు బరువు (W) కిందకు పనిచేస్తుంది. దాన్ని తుల్యం చేస్తూ వ్యతిరేక దిశలో అంతే పరిమాణం ఉన్న బలం (F) పని చేయాలి.
* ఈ కృత్యంలో AC ఉపయోగిస్తాం. AC తన దిశ, పరిమాణాలను స్థిర కాల వ్యవధుల్లో నిరంతరం మార్చుకుంటూ ఉంటుంది.
* తీగచుట్టలో ప్రవహించే విద్యుత్ వల్ల అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుందని మనకు తెలుసు. దీనివల్ల తీగచుట్ట చివరల్లో ఒకటి ఉత్తర ధ్రువంగానూ, మరొకటి దక్షిణ ధ్రువంగానూ ప్రవర్తిస్తాయి.
* నిర్దిష్ట కాలవ్యవధి తర్వాత తీగచుట్ట తన ధ్రువాలను మార్చుకుంటుంది. ఇలా స్థిర కాల వ్యవధుల్లో తీగచుట్ట ధ్రువాలు పరస్పరం మారుతూ ఉంటాయి.
* లోహపు రింగు తేలియాడాలంటే అది అయస్కాంతంలా ప్రవర్తించాలి. అంతేకాకుండా దాని ధ్రువాలు కూడా అదే కాల వ్యవధుల్లో తీగచుట్ట (సోలినాయిడ్) ధ్రువాల్లా నిరంతరం మారాలి (పటం సి చూడొచ్చు).
* ఈ మార్పు సోలినాయిడ్ ధ్రువాల మార్పునకు వ్యతిరేకంగా ఉండాలి.
* సోలినాయిడ్ పైభాగం నుంచి పరిశీలించినప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం సవ్యదిశలో ఉందని భావిస్తే సోలినాయిడ్ పైభాగం ఉత్తర ధ్రువంగా ప్రవర్తిస్తుంది. రింగు పైతలం దక్షిణ ధ్రువం అయినప్పుడు మాత్రమే రింగు ఉత్తర ధ్రువం సోలినాయిడ్ ఉత్తర ధ్రువానికి అభిముఖంగా ఉంటుంది.
* దానివల్ల రింగుపై ఊర్ధ్వ దిశలో (పై దిశలో) బలం పనిచేస్తుంది. ఉపరితలం నుంచి పరిశీలిస్తే రింగులో సవ్యదిశలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఇది సాధ్యమవుతుంది.
* స్థిర కాల వ్యవధుల్లో సాలినాయిడ్ తన ధ్రువాలను మార్చుకుంటుంది. అదేవిధంగా అదే కాలవ్యవధుల్లో రింగు కూడా తన ధ్రువాలను మార్చుకుంటుంది. అందుకే రింగు స్తూపం వెంబడి తేలియాడుతుంది.
* AC అనేది స్థిరమైన విద్యుత్ కాదు. అందువల్ల సోలినాయిడ్, రింగులో అయస్కాంత ప్రేరణ దిశ, పరిమాణం రెండూ మారతాయి.
* ఇక్కడ లోహపు రింగు మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం స్థిరం. కానీ దాని ద్వారా వెళ్లే క్షేత్రం మారుతుంది. అందువల్ల రింగు ద్వారా వెళ్లే క్షేత్ర అభివాహం మారుతుంది.
* సోలినాయిడ్‌లో విద్యుత్ ప్రవాహం లేకపోతే లోహపు రింగులో అభివాహం శూన్యం. సాలినాయిడ్‌లో విద్యుత్ ప్రవహిస్తే అది దండాయస్కాంతంలా పనిచేస్తుంది. స్విచ్ వేయగానే లోహపు రింగులో అభివాహం ఏర్పడుతుంది.
* ఆ క్షణంలో రింగులో ప్రవహించే అభివాహం మారింది. అందువల్ల రింగు పైకి వెళ్లింది. తర్వాత ఆ రింగులోని అభివాహంలో మార్పు లేదు. కాబట్టి అది మళ్లీ యథాస్థితికి చేరుకుంది.
* స్విచ్ ఆఫ్ చేస్తే లోహపు రింగు మళ్లీ పైకి లేచి యథాస్థితికి చేరుతుంది. ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో కూడా (స్విచ్ ఆఫ్ చేసినప్పుడు) రింగులో అభివాహం మారుతుంది.
* తీగచుట్టలో అయస్కాంత అభివాహం నిరంతరం మారుస్తూ ఉంటే ఆ తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. ఇదే ఫారడే నియమం.

 

20. విద్యుత్ ప్రవాహం గల తీగ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుందని ప్రయోగ పూర్వకంగా ఎలా సరిచూస్తారో తెలపండి.    (AS 3) 4 మార్కులు
జ: కావాల్సిన వస్తువులు: రాగి తీగ, 3 ఓల్టుల బ్యాటరీ, స్విచ్, థర్మాకోల్ షీట్, కర్ర ముక్కలు, దండాయస్కాంతం, దిక్సూచి.

* పటంలో చూపిన విధంగా ఒక థర్మాకోల్ షీటుపై 1 సెం.మీ. ఎత్తున్న పైఅంచు వద్ద చీలిక ఉండే రెండు సన్నని కర్ర ముక్కలను అమర్చాలి.
* కర్రముక్కల చీలికల ద్వారా 24 గేజ్ రాగి తీగను పంపి వలయాన్ని ఏర్పరచాలి.
* పటంలో చూపినట్లు ఈ వలయంలో 3 ఓల్టుల బ్యాటరీ, స్విచ్, రాగి తీగను శ్రేణిలో కలపాలి.
* ఇలా అమర్చిన తీగ కింద అయస్కాంత దిక్సూచిని ఉంచి ఒక దండాయస్కాంతాన్ని దిక్సూచి దగ్గరకు తీసుకురావాలి. దండాయస్కాంతం ప్రభావం వల్ల దిక్సూచిలో సూచిక కదిలింది.
* దండాయస్కాంతాన్ని ఈ అమరికకు చాలా దూరంలో ఉంచి, స్విచ్ సహయంతో వలయంలో విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేయాలి.
* దిక్సూచిలో సూచీ కదలడాన్ని పరిశీలించవచ్చు.
* దిక్సూచికి దగ్గరలో దండాయస్కాంతం లేనప్పటికీ సూచిక కదలడానికి గల కారణం తీగలో అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడటమే అని తెలుస్తుంది.
* విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న రాగి తీగలో అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుందని నిరూపితమైంది.

 

21. ఫారడే నియమాన్ని ఉపయోగించి విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేసే పద్ధతికి సంబంధించిన సమాచారాన్ని సేకరించండి.  (AS 4) (2 మార్కులు)
జ: * విద్యుత్ ఉత్పత్తికి ఫారడే నియమమే అసలైన ఆధారం.
* ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ కూడా ఈ నియమం ప్రకారం పనిచేస్తుంది. ఇది విద్యుత్ రవాణాలో ఎంతో ఉపయోగపడుతుంది.
* ఫారడే నియమాన్ని అనుసరించి పనిచేసే మరో పరికరం డైనమో. ఒక కామ్యుటేటర్ సహాయంతో ఇది DCని ఉత్పత్తి చేయగలుగుతుంది.


22. ఇంటర్నెట్ ద్వారా సులభ పద్ధతిలో విద్యుత్ మోటారు తయారుచేసే విధానానికి, దానికి కావాల్సిన పరికరాలకు సంబంధించిన సమాచారం తెలుసుకుని ఒక నివేదిక తయారుచేయండి. (AS 4) (4 మార్కులు)
జ:
విద్యుత్ మోటారు:
కావాల్సిన పరికరాలు: * 1.5 V బ్యాటరీ
2 సేఫ్టీ పిన్నులు
అయస్కాంతాలు
రబ్బరు బ్యాండులు
1.5 మీ. రాగి తీగ (25 గేజ్)


విధానం: * రాగి తీగను బ్యాటరీ చుట్టూ చుట్టి ఒక తీగ చుట్టలా చేయాలి.
* బ్యాటరీ నుంచి ఈ 15 చుట్ల తీగచుట్టను తొలగించి ఈ తీగచుట్టల చివర ఉన్న తొడుగులను తొలగించి పటంలో చూపిన విధంగా సేఫ్టీ పిన్నుల చివరి భాగంలో ఉంచాలి.
* అయస్కాంతాన్ని 1.5 V బ్యాటరీపై ఉంచి అది కదలకుండా ఉండేలా రబ్బరు బ్యాండును పెట్టాలి.
* సేఫ్టీ పిన్నులను రెండు బ్యాటరీల ధన, రుణ ధ్రువాలకు కలపడం వల్ల విద్యుత్ వలయం పూర్తవుతుంది. తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
* అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచిన తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవహించడం వల్ల తీగచుట్ట గిరగిరా తిరుగుతుంది. ఇదే విద్యుత్ మోటారు.

23. ఫారడే నిర్వహించిన ప్రయోగాలకు సంబంధించిన సమాచారం సేకరించండి.  (AS 4) (2 మార్కులు)
జ: * ఫారడే నిర్వహించిన ప్రయోగాల్లో తొలి ప్రయోగంగా నమోదైంది వోల్టాయిక్ పైల్.
* ఈ పైల్ సహాయంతో అతడు సల్ఫేట్ ఆఫ్ మెగ్నీషియాను విఘటనం చెందించాడు.
* ఫారడే నిర్వహించిన ప్రయోగాల్లో విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ ప్రయోగాలు కూడా ఉన్నాయి.
ఫారడే విద్యుత్ విశ్లేషణ సూత్రాలు:
* లోహ సంగ్రహణంలో శుద్ధ లోహాన్ని సంగ్రహించడానికి ఈ పద్ధతి ఎంతో అనుకూలమైంది.
* ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ అభివృద్ధి చెందింది.
* ఎలక్ట్రోటైపింగ్ వాడుకలోకి వచ్చింది.

24. ఎలక్ట్రిక్ మోటారు పటం గీసి, భాగాలు గుర్తించండి.  (AS 5) (4 మార్కులు)
జ:
           

25. AC జనరేటర్ పటం గీసి, భాగాలను గుర్తించండి. (AS5) 4 మార్కులు

26. శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని ప్రతిబింబించే ఫారడే నియమాన్ని మీరెలా అభినందిస్తావు?  (AS 6) (4 మార్కులు)
జ: * శక్తి నిత్యత్వ నియమం ప్రకారం శక్తిని సృష్టించలేం. నాశనం చేయలేం.
* శక్తిని ఒక రూపం నుంచి మరో రూపంలోకి మార్చవచ్చు.
* ఒక దండాయస్కాంతాన్ని తీగచుట్ట వైపు కదలించినప్పుడు తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రేరితమవుతుంది.
* దండాయస్కాంతాన్ని తీగచుట్టకు దూరంగా తీసుకెళ్లినప్పుడు కూడా తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రేరితమవుతుంది. అయితే ఇంతకుముందు ప్రేరిత విద్యుత్ దిశకు వ్యతిరేక దిశలో ప్రేరితమవుతుంది.
* అయస్కాంతం నిశ్చల స్థితిలో ఉంటే తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రేరితం కాదు.
* అయస్కాంతాన్ని కదిలించడానికి చేసిన పని తీగచుట్టలో విద్యుత్ శక్తి రూపంలోకి మారుతుంది. ఇది శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని అనుసరించి ఉంది.
* దీన్ని నేను చాలా అభినందిస్తున్నాను.


27. మానవ జీవన విధానాన్ని మార్చేసిన అయస్కాంత క్షేత్రం, విద్యుత్ ప్రవాహాల మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని మీరు ఏ విధంగా ప్రశంసిస్తారు? (AS 6) (2 మార్కులు)
జ: * అయస్కాంతత్వం, విద్యుత్ పరస్పరం ఒకదానితో మరొకటి అనుసంధానమై ఉంటాయి.
* క్రేనులు, విద్యుత్ గంటలు, మోటారులు, ఎలక్ట్రిక్ రైళ్లు, జనరేటర్లు లాంటివి కొన్ని విద్యుత్ పరికరాలు. ఇవన్నీ మానవ జీవన విధానాన్ని విశేషంగా ప్రభావితం చేస్తున్నాయి. జీవన విధానంలో ఎన్నో మార్పులు తీసుకువచ్చాయి.
* ఈ పరికరాల్లో విద్యుత్, అయస్కాంతత్వం రెండూ వినియోగపడతాయి.
* విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ ఆవిష్కరణతో అనేక కొత్త పరికరాలు తయారయ్యాయి. ఇవన్నీ మానవ జీవన విధానంలో ఎన్నో మార్పులను తీసుకొచ్చాయి.
* అయస్కాంత క్షేత్రం, విద్యుత్ మధ్య సంబంధాన్ని నేను అభినందిస్తాను. ఈ కారణంగానే మానవ జీవన విధానాన్ని మార్చేసిన అనేక విద్యుత్ పరికరాలను రూపొందించారు.

28. నిజజీవితంలో ఫారడే నియమాల అనువర్తనాలను కొన్నింటిని తెలపండి.  (AS 7) (2 మార్కులు)
జ: * దైనందిన జీవితంలో మనం ఫారడే నియమాల అనువర్తనాలను వినియోగించుకుంటున్నాం.

ఎ) టేప్ రికార్డరు 

బి) ట్రాన్స్‌ఫార్మరు 

సి) గాలిమరలు 

డి) ఇండక్షన్ స్టవ్‌లు 

ఇ) ఏటీఎం కార్డుల వినియోగం 

ఎఫ్) ఆటోమొబైల్స్‌లోని స్పార్క్ ప్లగ్‌లు 

జి) రైలు చక్రాలకు వినియోగించే బ్రేకుల వ్యవస్థ 

హెచ్) సెక్యూరిటీ చెకింగ్ 

ఐ) ఏసీ, డీసీ జనరేటర్లు 

జె) విద్యుత్ ఉత్పత్తి 

29. ఏ పద్ధతిలో విద్యుత్ ఉత్పాదన ద్వారా మనం ప్రకృతిని సంరక్షించుకోగలం? మీ సమాధానాన్ని సమర్థించే కొన్ని ఉదాహరణలు ఇవ్వండి. (4 మార్కులు)

జ: విద్యుత్‌ను అనేక పద్ధతుల్లో ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. అందులో కొన్ని

ఎ) థర్మల్ పవర్ 

బి) హైడల్ పవర్ 

సి) విండ్ పవర్ 

డి) సోలార్ పవర్ 

ఇ) న్యూక్లియర్ పవర్ 

ఎఫ్) చెత్త నుంచి విద్యుత్ 

* ప్రతి పద్ధతిలో లాభాలతో పాటు నష్టాలు కూడా ఉన్నాయి.
* ప్రస్తుతం మనకు ఎక్కువగా థర్మల్ పవర్, హైడల్ పవర్ విధానాల ద్వారా విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు.
* హైడల్ పవర్ ఉత్పత్తిలో బాగా ఎత్తున నిల్వ ఉంచిన నీటిని కింద ఉండే జనరేటర్లపై పడేలా చేస్తారు. ఇది తిరిగి పొందలేని విద్యుత్ జనకం. తగినంత నీరు లభించినప్పుడే ఈ పద్ధతి ద్వారా ఎక్కువ విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.
* థర్మల్ పవర్ ఉత్పత్తిని బొగ్గును దహనం చేసి సాధిస్తారు. ఇది కూడా తిరిగి పొందలేని విద్యుత్ జనకం. పైగా ఈ విద్యుత్ ఉత్పాదనలో వాతావరణం కలుషితం అవుతుంది.

* తిరిగి పొందగలిగిన జనకాల ద్వారా పొందే విద్యుత్ ఉత్తమ ఉత్పత్తి విధానం. సోలార్ పవర్ (సౌరశక్తి), విండ్ పవర్, జియో థర్మల్ పవర్ మొదలైనవాటిని వీటికి ఉదాహరణగా చెప్పుకోవచ్చు. అయితే ఇవి నిరంతరం లభించవు. వీటి ఉత్పాదనకు అయ్యే ఖర్చు కూడా ఎక్కువే.
* ఇప్పుడు సోలార్ ఎనర్జీ బాగా వాడుకలోకి వస్తోంది. త్వరలో ఇదే మనకు అధిక శక్తిని సమకూర్చే జనకం కావచ్చు. దీన్ని చౌకగా ఉత్పత్తి చేసే విధానాలపై విస్తృత పరిశోధనలు జరుగుతున్నాయి.
* న్యూక్లియర్ పవర్ మరో భారీ జనకం. అయితే న్యూక్లియర్ పవర్ ప్లాంటుల వద్ద ప్రమాదాలు సంభవిస్తున్నాయనే భయం ప్రజల్లో ఎక్కువగా ఉంది.

పాఠంలో ఇచ్చిన ప్రశ్నలు - జవాబులు

1. విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తీగ దగ్గరగా ఉన్న దిక్సూచిలోని సూచిక ఎందుకు కదిలింది?  (ఒక మార్కు)
జ: తీగలో విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు దానిచుట్టూ ఏర్పడిన అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రభావం వల్ల దిక్సూచిలోని సూచిక కదిలింది.


2. అయస్కాంత క్షేత్ర బలాన్ని, అయస్కాంత క్షేత్ర దిశను ఎలా కనుక్కుంటారు?  (ఒక మార్కు)
జ: అయస్కాంత దిక్సూచిని ఉపయోగించి క్షేత్ర దిశను, బలరేఖల సముదాయాన్ని బట్టి క్షేత్ర బలాన్ని కనుక్కోవచ్చు.


3. అయస్కాంత దిక్సూచి సహాయంతో అయస్కాంతం చుట్టూ గీసిన వక్రాలు ఏమిటి?   (ఒక మార్కు)
జ: వీటిని అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు అంటారు. ఈ క్షేత్ర బలరేఖలు ఊహాజనితం మాత్రమే. ఈ రేఖలు అయస్కాంత క్షేత్ర స్వభావాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడతాయి


4. అయస్కాంత క్షేత్రంలో ప్రతి బిందువు వద్ద క్షేత్రానికి ఏదైనా విలువ ఆపాదించగలమా?   (ఒక మార్కు)
జ: ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రంలో క్షేత్ర బలం, దిశ రెండూ క్షేత్రమంతటా స్థిరంగా ఉంటాయి. అసమ అయస్కాంత క్షేత్రంలో క్షేత్రబలం, దిశ ఏ ఒక్కటైనా వివిధ స్థానాలను బట్టి మారుతుంది. ప్రతి బిందువు ద్వారా వెళ్లే బలరేఖల సంఖ్యను బట్టి ఆ బిందువు వద్ద క్షేత్ర బలాన్ని అంచనా వేయగలం.


5. అయస్కాంత క్షేత్రానికి లంబంగా ఉన్న ఏకాంక వైశాల్యం ద్వారా వెళ్లే అభివాహం ఎంత? (2 మార్కులు)
జ: * క్షేత్రానికి లంబంగా ఉండే తలం ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహానికి, ఆ తల వైశాల్యానికి ఉండే నిష్పత్తిని అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత అంటారు. అంటే క్షేత్రానికి లంబంగా ఉన్న ఏకాంక వైశాల్యం ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహమే అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత.


6. అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రతకు ప్రమాణాలు ఏమిటి?  (ఒక మార్కు)
జ: అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రతకు ప్రమణాలు. Wb/ m2 (వెబర్/ మీ2) దీన్నే టెస్లా అని కూడా పిలుస్తారు.


7. తలం దిగ్విన్యాసం ఏ విధంగా ఉన్నప్పటికీ అభివాహాన్ని సాధారణీకరించగలమా? (ఒక మార్కు)
జ: * అయస్కాంత క్షేత్రం Bకి, A వైశాల్యం ఉండే తలం యొక్క లంబానికి మధ్య కోణం θ అనుకుంటే, క్షేత్రానికి లంబంగా ప్రభావం చూపే తలం వైశాల్యం A cos θ అవుతుంది.


8. క్షేత్రానికి సమాంతరంగా పరిగణించిన తలం ద్వారా వెళ్లే అభివాహం ఎంత?  (ఒక మార్కు)
జ: క్షేత్రానికి సమాంతరంగా పరిగణించిన తలం ద్వారా వెళ్లే అభివాహం శూన్యం (సున్నా).


9. అయస్కాంత అభివాహం, అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత అనే భావనలను తెలుసుకోవడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనం ఏమిటి?   (2 మార్కులు)
జ: * అయస్కాంత అభివాహం వల్ల అయస్కాంత క్షేత్ర స్వభావం అర్థమవుతుంది.
* అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రేరణను అవగాహన చేసుకోవచ్చు.


10. అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పొందాలంటే అయస్కాంతాలు కాకుండా వేరే ఏదైనా మార్గం ఉందా? (ఒక మార్కు)
జ: * విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తిన్ననైన తీగ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
* విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తీగచుట్ట కూడా అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.


11. విద్యుత్ కాలింగ్ బెల్ (పూర్వకాలంలో ఉపయోగించింది) ఎలా పనిచేస్తుందో మీకు తెలుసా?  (ఒక మార్కు)
జ: విద్యుత్ కాలింగ్ బెల్ విద్యదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది.


12. విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండే తీగను అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచితే ఏం జరుగుతుంది?  (2 మార్కులు)
జ: * విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండే తీగను అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచితే దానిపై అయస్కాంత బలం ఏర్పడుతుంది.
* ఈ అయస్కాంత బల దిశను తెలుసుకునేందుకు కుడి చేయి నిబంధన ఉపయోగపడుతుంది.


13. టీవీకి దగ్గరగా నిల్చొని స్విచ్ ఆన్ చేస్తే మీ చర్మంపై ఏదైనా స్పర్శానుభూతి కలిగిందా? (ఒక మార్కు)
జ: టీవీ దగ్గరగా నిల్చొని స్విచ్ ఆన్ చేస్తే నా చర్మంపై రోమాలు పైకి లేచి నిలబడ్డాయి.


14. టీవీకి దగ్గరగా నిల్చొని స్విచ్ ఆన్ చేస్తే మీ చర్మంపై స్పర్శానుభూతి కలగడానికి కారణం ఏమైనా ఉందా? (ఒక మార్కు)
జ: టీవీ తెరలో ఎలక్ట్రాన్‌ల ప్రవాహం ఉంటుంది. ఈ ఎలక్ట్రాన్‌లు మన చర్మంపై విద్యుదావేశాలను ప్రేరితం చేస్తాయి. దీని ఫలితంగా శరీర రోమాలపై సజాతి విద్యుదావేశాలు ఏర్పడి వికర్షించుకోవడం వల్ల శరీరంపై రోమాలు లేచి నిలబడతాయి.


15. దండాయస్కాంతాన్ని టీవీ తెర దగ్గరకు తీసుకురాగానే తెరపై చిత్రం ఆకారం అలా ఎందుకు మారుతుంది?   (ఒక మార్కు)
జ: దండాయస్కాంతాన్ని తెర దగ్గరకు తీసుకొచ్చినప్పుడు తెర వెనుక ఉన్న ఎలక్ట్రాన్‌ల కదలికపై అయస్కాంత ప్రభావం ఉంటుంది. అందువల్ల తెరపై చిత్రం ఆకారం మారుతుంది.
 

16. తెరను చేరుకుంటున్న ఎలక్ట్రాన్‌ల కదలికను దండాయస్కాంత క్షేత్రం ప్రభావితం చేస్తుందా?
జ: తెరను చేరుకుంటున్న ఎలక్ట్రాన్‌ల కదలికను దండాయస్కాంత క్షేత్రం ప్రభావితం చేస్తుంది.


17. అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదిలే ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలాన్ని మనం కొలవగలమా?  (ఒక మార్కు)
జ: * అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదిలే ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలాన్ని మనం కొలవగలం.
* ఈ అయస్కాంత బలం
F = qvB ఉంటుంది. ఇందులో విద్యుదావేశ పరిమాణం - q, విద్యుదావేశం అయస్కాంత క్షేత్రంలో లంబంగా కదులుతున్న వేగం -v, అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత -B.


18. అయస్కాంత క్షేత్రం B దిశకు, ఆవేశ వేగం v దిశకు మధ్య కోణం θ ఉండే సందర్భానికి F = qvB సమీకరణాన్ని సాధారణీకరించగలమా?   (ఒక మార్కు)
జ: కదిలే ఆవేశానికి, అయస్కాంత క్షేత్రానికి మధ్య కోణం θ ఉన్నట్లయితే ఆ ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలాన్ని కింది సమీకరణంతో సూచించవచ్చునని ప్రయోగపూర్వకంగా నిరూపితమైంది.

F = qvB sin θ


19. అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు సమాంతరంగా కదిలే ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలం ఎంత? (ఒక మార్కు)
జ: అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు సమాంతరంగా (క్షేత్రం వైపు లేదా, వ్యతిరేక దిశలో) కదిలే ఆవేశంపై ఎలాంటి బలప్రభావం ఉండదు.


20. కదిలే ఆవేశంపై అయస్కాంత బలం ఏ దిశలో పనిచేస్తుందో ఊహించగలరా?
జ: * కదిలే ఆవేశంపై అయస్కాంత బలదిశను కుడిచేతి నిబంధన తెలియజేస్తుంది.
* కుడిచేతి వేళ్లను మొదట కదిలే ఆవేశపు దిశలో ఉంచి తర్వాత అయస్కాంత క్షేత్ర దిశలో చుట్టి ఉంచితే బొటనవేలు చూపే దిశ అయస్కాంత బలదిశ అవుతుంది.


21. అయస్కాంత క్షేత్ర దిశలో ఉంచిన విద్యుత్ ప్రవాహం గల తీగపై పనిచేసే అయస్కాంత బలం ఎంతో కనుక్కోగలరా? (ఒక మార్కు)
జ: తీగలోని విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ క్షేత్ర దిశకు సమాంతరంగా ఉన్నంతవరకు తీగపై అయస్కాంత బలం శూన్యమని చెప్పవచ్చు.


22. అయస్కాంత క్షేత్రంలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండే తీగ θ కోణం చేస్తే దానిపై పనిచేసే బలం ఎంత? (ఒక మార్కు)
జ: అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు, విద్యుత్ ప్రవాహ దిశకు మధ్య కోణం
θ అయితే అప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండే తీగపై పనిచేసే బలం F = ILB sin θ


23. ఈ బలదిశను ఎలా కనుక్కోవచ్చు? (ఒక మార్కు)
జ: విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండే తీగపై పనిచేసే అయస్కాంత బల దిశను కుడిచేతి నిబంధన ఉపయోగించి తెలుసుకోవచ్చు.

 

24. విద్యుత్ ప్రవహించే తీగపై అయస్కాంత క్షేత్రం నిర్దిష్ట దిశలో బలాన్ని ఎందుకు ప్రయోగిస్తుందో కుడిచేతి నిబంధన వివరిస్తుందా?  (2 మార్కులు)
జ: * విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండే తీగపై క్షేత్రం ప్రయోగించిన బలదిశను తెలుసుకోవడానికి మాత్రమే కుడిచేతి నిబంధన ఉపయోగపడుతుంది. కానీ తీగ అపవర్తనానికి ఉండే కారణాలను తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగపడదు.


25. ప్రయోగపూర్వకంగా గమనించిన అపవర్తనదిశ, సిద్ధాంతపరంగా మనం తెలుసుకున్న దిశ ఒకటేనా? (ఒక మార్కు)
జ: ఇది గుర్రపునాడ అయస్కాంతం ధ్రువాల అమరికపై ఆధారపడి ఉంటుంది.


26. విద్యుత్ ప్రవహించే తీగపై అయస్కాంత క్షేత్రం నిర్దిష్ట దిశలో బలాన్ని ఎందుకు ప్రయోగిస్తుందో కారణం చెప్పగలరా?(2 మార్కులు)
జ: * తీగలో విద్యుత్ ప్రవాహం లేనప్పుడు గుర్రపునాడ అయస్కాంతం వల్ల ఏర్పడిన అయస్కాంత క్షేత్రం మాత్రమే ఉంటుంది.
* తీగలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తే అది కూడా ఒక అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
* ఈ రెండు అయస్కాంత క్షేత్రాల అతిపాతం వల్ల అసమ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది. ఈ కారణంగా తీగ అపవర్తనం చెందుతుంది.


27. కుడిచేతి నిబంధన ద్వారా తెలుసుకున్న అయస్కాంత బలదిశలోనే తీగ అపవర్తనం చెందుతుందా? (ఒక మార్కు)
జ: కుడిచేతి నిబంధన ద్వారా తెలుసుకున్న అయస్కాంత బలదిశలోనే తీగ అపవర్తనం చెందుతుంది.


28. సమక్షేత్రంలో విద్యుత్ ప్రవహించే ఒక తీగచుట్టను ఉంచితే ఏమవుతుంది? (ఒక మార్కు)
జ: సమక్షేత్రంలో విద్యుత్ ప్రవహించే ఒక తీగచుట్టను ఉంచితే అది అపవర్తనం చెందుతుంది.


29. AC జనరేటర్‌ను DC జనరేటర్‌గా మార్చాలంటే ఎలాంటి మార్పులు చేయాలి?  (ఒక మార్కు)
జ: AC జనరేటర్‌లో ఒకేవైపున రెండు స్లిప్ రింగులను తీగచుట్ట రెండు చివరల్లో కలిపితే DC జనరేటర్‌గా పనిచేస్తుంది.


30. అయస్కాంత క్షేత్రంలో AB, CD లు చేసే కోణం ఎంత? (ఒక మార్కు)
జ: దీర్ఘచతురస్రాకారపు తీగచుట్ట పక్క భుజాలైన AB, CD లు ఎల్లప్పుడూ అయస్కాంత క్షేత్రదిశతో లంబకోణం చేస్తూ ఉంటాయి.


31. AB, CD భుజాలపై పనిచేసే అయస్కాంత బలదిశను మీరు చెప్పగలరా?  (ఒక మార్కు)
జ: * అయస్కాంత బలదిశను కనుక్కోవడానికి కుడిచేతి నిబంధన వాడాలి.
* AB వద్ద అయస్కాంత బలం అయస్కాంత బలరేఖలకు లంబంగా పేజీ లోపలివైపు పనిచేస్తుంది.
* CD వద్ద పేజీ నుంచి బయటకు పనిచేస్తుంది.


32. BC, AD లపై బలాల దిశలు ఏవిధంగా ఉంటాయి?  (ఒక మార్కు)
జ: BC వద్ద అయస్కాంత బలం తీగచుట్టను పైకి లాగితే AD వద్ద అయస్కాంత బలం తీగచుట్టను కిందికి లాగుతుంది.

 

33. తీగచుట్టపై ఫలిత బలం శూన్యం అయినప్పటికీ అది ఎలా భ్రమణం లోకి వస్తుంది? (ఒక మార్కు)

జ:
                                      
* పటంలో చూపినట్లు వ్యతిరేక దిశల్లో పనిచేసే బలాలు తీగచుట్ట రెండు అంచులు మీద పనిచేయడం వల్ల తీగచుట్ట కూడా సవ్యదిశలో భ్రమణంలోకి వస్తుంది.


34. తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ మారకపోతే ఏం జరుగుతుంది? (2 మార్కులు)
జ: * తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ మారకపోతే బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు లంబంగా తీగ చుట్ట తలం వచ్చేవరకు తీగచుట్ట భ్రమణం చెంది తర్వాత తీగచుట్ట జడత్వం ఫలితంగా సవ్యదిశలోనే మరికొంత భ్రమణం చెందుతుంది.
* కానీ అప్పుడు తీగచుట్ట అంచులపై పనిచేసే బలాల దిశ ఇంతకుముందు పనిచేసిన దిశకు వ్యతిరేకమవుతుంది.
* కాబట్టి, ఆ బలాలు తీగచుట్టను అపసవ్య దిశలో భ్రమణం చెందించడానికి ప్రయత్నిస్తాయి.
* అందువల్ల తీగచుట్ట ఆగి, తిరిగి అపసవ్య దిశలో భ్రమణం చెందడం ప్రారంభిస్తుంది. విద్యుత్ ఒకే దిశలో ప్రయాణించడం వల్ల ఈ ప్రక్రియ నిరంతరంగా కొనసాగుతూనే ఉంటుంది.

 

35. తీగచుట్ట ఆగకుండా తిరుగుతూ ఉండాలంటే ఏం చేయాలి? (2 మార్కులు)
జ: తీగచుట్ట మొదటి సగం భ్రమణం తర్వాత దానిలోని విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను వ్యతిరేక దిశలోకి మార్చినట్లయితే తీగచుట్ట నిరంతరంగా ఒకే దిశలో ఆగకుండా తిరుగుతుంది. అంటే, ప్రతి అర్ధ భ్రమణం తర్వాత తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను ముందున్న దిశకు వ్యతిరేక దిశలోకి మారుస్తూ ఉంటే తీగచుట్ట ఒకే దిశలో భ్రమణం చేస్తూ ఉంటుంది.
 

36. తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను మనం ఎలా మార్చగలం?   (4 మార్కులు)

జ:
                
*
 తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను మార్చడానికి పటంలో చూపినట్లు B1, B2 అనే రెండు బ్రష్‌లను ఉపయోగిస్తాం. వీటిని బ్యాటరీకి కలపాలి.

* తీగచుట్ట చివరలను దాంతోపాటు తిరిగే C1, C2 అనే స్లిప్ రింగ్‌లకు కలపాలి.
* ప్రారంభంలో C1 అనే స్లిప్ రింగ్ B1 ను; C2, B2ను తాకుతూ ఉంటాయి.
* ఒక అర్ధ భ్రమణం తర్వాత బ్రష్‌లకు తాకే స్లిప్ రింగ్‌ల (C1, C2) స్థానాలు పరస్పరం మారడం వల్ల తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ అంతకుముందున్న దిశకు వ్యతిరేక దిశలోకి మారుతుంది.
* ఇది ప్రతి అర్ధ భ్రమణానికి పునరావృతమవుతుంది. అందువల్ల తీగచుట్ట భ్రమణ దిశ ఎల్లప్పుడూ ఒకే దిశలో ఉంటుంది. ఇదే విద్యుత్ మోటారులో ఇమిడి ఉన్న సూత్రం.


37. విద్యుత్ ప్రవాహం లేని తీగచుట్టను అయస్కాంత క్షేత్రంలో తిరిగేలా చేస్తే ఏం జరుగుతుంది? (ఒక మార్కు)
జ: తీగచుట్ట ద్వారా వెళ్లే విద్యుత్ అభివాహం మారుతూ ఉంటుంది. కాబట్టి దానిలో విద్యుత్ ప్రేరితమవుతుంది.


38. మనం విద్యుత్‌ను ఎలా ఉత్పత్తి చేస్తాం?  (ఒక మార్కు)
జ: ఒక తీగచుట్ట ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహం మారుతూ ఉంటే తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రేరితం అవుతుంది. ఈ విధంగానే విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తారు.


39. మీరేం గమనించారు? (ఒక మార్కు)
జ: లోహపు రింగు తీగచుట్ట వెంబడి కొద్ది ఎత్తులో తేలియాడటం గమనిస్తాం.

 

40. ఈ రెండు సందర్భాల్లో ఫలితాలు వేర్వేరుగా ఎందుకున్నాయి?  (ఒక మార్కు)
జ: * ACని ఉపయోగించినప్పుడు రింగు తేలియాడుతుంది. AC తన దిశ, పరిమాణాలను స్థిర కాలవ్యవధుల్లో నిరంతరంగా మార్చుకుంటూ ఉంటుంది.
* DCలో ఏక దిశలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. అందువల్ల లోహపు రింగు ఒక్కసారి పైకి కదిలి మళ్లీ యథాస్థానానికి చేరుకుంటుంది.
* ఈ విధంగా రెండు సందర్భాల్లో ఫలితాలు వేర్వేరుగా ఉంటాయి.


41. గురుత్వాకర్షణకు వ్యతిరేకంగా రింగు గాలిలో పైకి లేవడానికి ఏ బలాలు దానికి సహాయం చేస్తున్నాయి?
జ: * రింగు బరువు (W) కిందికి పనిచేస్తుంది.
* రాగి తీగచుట్టలో ఏర్పడిన అయస్కాంత బలం రింగు బరువుకు వ్యతిరేక దిశలో పనిచేసి రింగు గాలిలో పైకి లేవడానికి సహాయం చేస్తుంది.


42. ఏకముఖ విద్యుత్ (DC)ను ఉపయోగిస్తే ఆ రింగు తేలియాడుతుందా?   (ఒక మార్కు)
జ: DC ని వినియోగిస్తే రింగు ఒక్కసారి పైకి కదిలి మళ్లీ యథాస్థానానికి చేరుకుంటుంది.


43. లోహపు రింగుపై పనిచేసిన ఆ బలం ఏమిటి? (ఒక మార్కు)
జ: AC కారణంగా సోలినాయిడ్ ధ్రువాలు నిరంతరం మారుతూ ఉండటం వల్ల లోహపు రింగుపై బలాలు పనిచేసేలా జరుగుతూ ఉంటాయి.

44. లోహపు రింగులో విద్యుత్ ఎక్కడ నుంచి వస్తుంది? (2 మార్కులు)
జ: * AC అనేది స్థిరమైన విద్యుత్ కాదు. అందువల్ల సోలినాయిడ్, రింగులో అయస్కాంత ప్రేరణ దిశ, పరిమాణం రెండూ మారతాయి.
* ఇక్కడ లోహపు రింగు మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం స్థిరం. కానీ దాని ద్వారా వెళ్లే క్షేత్రం మారుతుంది. అందువల్ల రింగు ద్వారా వెళ్లే క్షేత్ర అభివాహం మారి విద్యుత్ ప్రేరితమవుతుంది.


45. DCని ఉపయోగిస్తే రింగు ఒక్కసారి పైకి కదిలి మళ్లీ యథాస్థానానికి చేరుకుంటుంది. ఎందువల్ల? (4 మార్కులు)
జ: * సోలినాయిడ్‌లో విద్యుత్ ప్రవాహం లేకపోతే లోహపు రింగులో అభివాహం శూన్యం.
* సోలినాయిడ్‌లో విద్యుత్ ప్రవహిస్తే అది దండాయస్కాంతంలా పనిచేస్తుంది.
* స్విచ్ వేయగానే లోహపు రింగులో అభివాహం ఏర్పడుతుంది. ఆ క్షణంలో రింగులో ప్రవహించే అభివాహం మారింది. అందువల్ల రింగు పైకి వెళ్లింది.
* తర్వాత ఆ రింగులోని అభివాహంలో మార్పులేదు. కాబట్టి అది మళ్లీ యథాస్థితికి చేరుకుంది.
* స్విచ్ ఆఫ్ చేస్తే లోహపు రింగు మళ్లీ పైకి లేచి యథాస్థితికి చేరుతుంది. ఎందుకంటే, ఈ సందర్భంలో కూడా (స్విచ్ ఆఫ్ చేసినప్పుడు)రింగులో అభివాహం మారుతుంది.

46. ఈ విశ్లేషణ ద్వారా మీరేం నిర్ధారిస్తారు? (ఒక మార్కు)
జ: తీగచుట్టలో అయస్కాంత అభివాహాన్ని నిరంతరంగా మారుస్తూ ఉంటే ఆ తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.


47. ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ ఏమిటి?   (ఒక మార్కు)
జ: తీగచుట్టలో అభివాహ మార్పును వ్యతిరేకించే దిశలో ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహం ఉంటుంది.


48. విద్యుత్ అయస్కాంత ప్రేరణకు శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని మీరు అన్వయించగలరా? (ఒక మార్కు)
జ: * విద్యుత్ అయస్కాంత ప్రేరణకు శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని అన్వయించగలం.
* ఇక్కడ యాంత్రిక శక్తి విద్యుత్ శక్తిగా మారుతుంది.


49. ఈ సందర్భంలో తీగచుట్టలో ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహం ఏ దిశలో ఉంటుందో ఊహించగలరా? (ఒక మార్కు)
జ: పై సందర్భంలో తీగచుట్టలో ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రభావం అపసవ్యదిశలో ఉంటుంది.


50. శక్తి నిత్యత్వ నియమం నుంచి ఫారడే నియమాన్ని పొందగలమా?  (ఒక మార్కు)
జ: శక్తి నిత్యత్వ నియమం నుంచి ఫారడే నియమాన్ని పొందగలం.


51. అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత B గా ఉండే క్షేత్రం అడ్డుతీగపై ప్రయోగించే బలానికి బీజీయ సమాసాన్ని రాబట్టగలరా? (ఒక మార్కు)
జ: అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత B గా ఉండే క్షేత్రం అడ్డుతీగపై ప్రయోగించే బలం F = BIL

 

52. ATM కార్డులో ఉండే అయస్కాంత పట్టీని 'స్కానర్‌'లో 'స్వైప్' చేసినప్పుడు విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ సిద్ధాంతాన్ని మనం ఎలా వినియోగించుకుంటాం?  (2 మార్కులు)
జ: కార్డు రీడర్ ద్వారా ఏటీఎం కార్డును 'స్వైప్' చేసినప్పుడు అయస్కాంత అభివాహంలో మార్పు ఒక దిశలో ఏర్పడుతుంది.
* ఈ అయస్కాంత అభివాహంలోని మార్పు పికప్ తీగచుట్టలో విద్యుత్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది.
* ఈ ప్రేరిత విద్యుత్ సిగ్నల్ ఆంప్లిఫికేషన్ ద్వారా ప్రవహించి బైనరీ కోడ్‌గా అనువాదం చెందుతుంది.
* ఈ బైనరీ కోడ్‌ను కంప్యూటర్ చదవగలుగుతుంది.


53. సమ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఒక తీగచుట్ట నిరంతరం తిరిగేలా చేస్తే ఏమవుతుంది? (ఒక మార్కు)
జ: సమ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఒక తీగచుట్ట నిరంతరం తిరిగితే ఆ తీగచుట్టలో నిరంతరం విద్యుత్ ప్రేరితం అవుతుంది.


54. విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఆ ప్రక్రియ ఉపకరిస్తుందా?(ఒక మార్కు)
జ: విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఆ ప్రక్రియ ఉపకరిస్తుంది.


55. తీగచుట్టలో ప్రేరితమైన విద్యుత్ స్థిరంగా ఉంటుందా? లేదా దాని దిశ మారుతూ ఉంటుందా? (ఒక మార్కు)
జ: తీగచుట్టలో ప్రేరితమైన విద్యుత్ స్థిరంగా ఉండదు. దాని దిశ మారుతూ ఉంటుంది.


56. తీగచుట్ట ఇలా భ్రమణాలు చేయడం వల్ల ప్రవహించే ప్రవాహ విద్యుత్ విలువ శూన్యం నుంచి గరిష్ఠ విలువల మధ్య ఎందుకు మారుతుందో ఊహించగలరా?  (2 మార్కులు)
జ: * తీగచుట్ట క్షితిజ సమాంతర స్థితి నుంచి నిటారు స్థితికి భ్రమణం చెందేసరికి ప్రేరిత విద్యుత్ శూన్య స్థితి నుంచి గరిష్ఠ స్థితికి చేరుతుంది.
* తీగచుట్ట నిటారు స్థితి నుంచి క్షితిజ సమాంతర స్థితికి సవ్యదిశలో భ్రమణం చెందేసరికి ప్రేరిత విద్యుత్ గరిష్ఠ స్థితి నుంచి శూన్య స్థితికి చేరుతుంది. దీనికి కారణం తీగచుట్ట ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహం గరిష్ఠ స్థాయి నుంచి శూన్య స్థాయికి మార్పు చెందడమే.


57. ఇలాంటి విద్యుత్‌ను మనం ఉపయోగించుకోగలమా? ఎలా?   (2 మార్కులు)
జ: * తీగచుట్ట రెండు చివరలను స్లిప్ రింగ్స్‌కు కలుపుతారు.
* ఈ స్లిప్ రింగ్స్‌ను అదిమిపట్టి వాటి నుంచి విద్యుత్‌ను పొందే విధంగా రెండు బ్రష్‌లను అమర్చుతారు.
* ఈ బ్రష్‌లను టెలివిజన్, రేడియో లాంటి విద్యుత్ పరికరాలకు కలిపినప్పుడు వాటి ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించడం వల్ల అవి పనిచేస్తాయి.


58. మనం విద్యుత్ జనరేటర్‌తో ఏకముఖ విద్యుత్ (DC - Direct Current) ఎలా పొందగలం? (ఒక మార్కు)
జ: తీగచుట్ట చివరలను రెండు స్లిప్ రింగులకు కలిపితే AC జనరేటర్ DC జనరేటర్‌గా పనిచేస్తూ DC ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

కృత్యాలు

1. విద్యుత్ ప్రవహించే తీగ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుందని ఒక కృత్యం ద్వారా నిరూపించండి. (2 మార్కులు)
జ:
              
పటంలో చూపిన విధంగా ఒక థర్మాకోల్ షీటుపై 1 సెం.మీ. ఎత్తున్న, పైఅంచు వద్ద చీలిక ఉన్న రెండు సన్నని కర్రముక్కలను అమర్చాలి.
* కర్రముక్కల చీలికల ద్వారా '24 గేజ్' రాగి తీగను పంపి వలయాన్ని ఏర్పరచాలి.
* పటంలో చూపినట్లు ఈ వలయంలో 3 వోల్టుల బ్యాటరీ, స్విచ్, రాగి తీగ శ్రేణిలో కలపాలి.
* ఇలా అమర్చిన తీగ కింద ఒక అయస్కాంత దిక్సూచిని ఉంచి ఒక దండాయస్కాంతాన్ని దిక్సూచి దగ్గరకు తీసుకురావాలి.
* దండాయస్కాంతం దిక్సూచిలో అపవర్తనాన్ని గుర్తిస్తాం.
* దీనికి కారణం దిక్సూచిపై మనం ప్రయోగించిన అయస్కాంత బలమే.
* దండాయస్కాంతాన్ని దూరంగా తీసుకుపోవాలి.
* వలయంలో స్విచ్‌ని వేయాలి. దిక్సూచిలో సూచిక అపవర్తనం చెందడం గమనిస్తాం. అంటే విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుందని తెలుస్తోంది. అది ఒక దండాయస్కాంతంలా ప్రవర్తిస్తుంది.

2. ఒక దండాయస్కాంతం చుట్టూ ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రం త్రిమితీయమైందని అయస్కాంతం నుంచి దూరం మారేకొద్దీ క్షేత్ర బలం, దిశ మారుతాయని ఒక కృత్యం ద్వారా తెలియజేయండి.  (4 మార్కులు)
జ: * ఒక బల్లపై తెల్ల కాగితం, దాని మధ్యలో ఒక దండాయస్కాంతాన్ని ఉంచాలి. ఈ దండాయస్కాంతానికి దగ్గరగా ఒక అయస్కాంత దిక్సూచిని పెట్టాలి. అందులోని సూచిక ఒక స్థిర దిశను సూచించడం గమనించవచ్చు.
* నిలకడగా ఉన్న సూచిక అంచులను తెలిపే విధంగా పెన్సిల్‌తో కాగితంపై రెండు బిందువులను గుర్తించాలి. దిక్సూచిని తీసివేసి, గుర్తించిన రెండు బిందువులను కలుపుతూ రేఖా ఖండాన్ని గీయాలి.
* సూచిక దక్షిణ ధ్రువం నుంచి ఉత్తర ధ్రువం వైపు సూచించేలా ఒక బాణం గుర్తు గీయాలి. దిక్సూచిని కాగితంపై వివిధ ప్రాంతాల్లో ఉంచి ఇదే పద్ధతిని కొనసాగించాలి. కాగితంపై విభిన్న ప్రదేశాల్లో అయస్కాంత దిక్సూచి విభిన్న దిశలను చూపడం గమనిస్తాం.
* ఈ విశ్లేషణ ద్వారా దండాయస్కాంతం నుంచి దూరాన్ని బట్టి దాని క్షేత్ర బలం మారుతుందని నిర్ధారణకు రావచ్చు. ఇప్పుడు దిక్సూచిని బల్లకు కొంచెం ఎత్తులో దండాయస్కాంతంపైన ఉండేలా పట్టుకోవాలి.
* దిక్సూచిలో కదలికను బట్టి దండాయస్కాంతం చుట్టూ అన్ని దిశల్లో క్షేత్రం ఉందని తెలుస్తుంది.
* కాబట్టి అయస్కాంత క్షేత్రం త్రిమితీయమైందని తెలుసుకోవచ్చు. అంటే క్షేత్రం ఏర్పడటానికి కారణమైన దండాయస్కాంతం లాంటి క్షేత్ర జనకాల చుట్టూ క్షేత్రం ఆవరించి ఉంటుంది.
* దండాయస్కాంతం లాంటి జనకాల చుట్టూ క్షేత్రం ఆవరించి ఉంటుంది. ఈ క్షేత్రానికి క్షేత్ర దిశ, క్షేత్ర బలం అనే లక్షణాలు ఉంటాయి.

 

3. అయస్కాంతం చుట్టూ అయస్కాంత బలరేఖలు గీసే కృత్యాన్ని వర్ణించండి.  (4 మార్కులు)
జ:
                      
* ఒక తెల్ల కాగితాన్ని బల్లపై ఉంచాలి. ఆ కాగితం మధ్యలో ఒక అయస్కాంత దిక్సూచిని ఉంచి, సూచిక రెండు కొనలను సూచించే రెండు బిందువులను గుర్తించాలి.
* ఇప్పుడు ఆ దిక్సూచిని తీసి, గుర్తించిన రెండు బిందువులను కలుపుతూ ఒక సరళరేఖను గీయాలి. అది ఉత్తర - దక్షిణ దిక్కులను సూచిస్తుంది.
* ఆ రేఖపై ఒక దండాయస్కాంతాన్ని దాని ఉత్తర ధ్రువం భూమి ఉత్తర దిక్కువైపు సూచించేలా అమర్చాలి. ఇప్పుడు దండాయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువానికి దగ్గరగా అయస్కాంత దిక్సూచిని ఉంచాలి. సూచిక నిలకడగా ఉన్న తర్వాత దాని ఉత్తర దిశను సూచించే విధంగా కాగితంపై ఒక బిందువును గుర్తించండి.
* దిక్సూచిని అక్కడి నుంచి తీసివేసి గుర్తించిన బిందువు వద్ద ఉంచాలి. సూచిక మరో దిశను సూచిస్తుంది. మళ్లీ సూచిక ఉత్తర దిశను సూచించే విధంగా వేరొక బిందువును గుర్తించండి. ఇదే విధంగా దిక్సూచి దండాయస్కాంత దక్షిణ ధ్రువానికి చేరే వరకు చేయండి.
* ఇప్పుడు దండాయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం నుంచి దక్షిణ ధ్రువం వరకు గుర్తించిన బిందువులన్నీ కలపాలి. అలా కలపగా ఒక వక్రరేఖ ఏర్పడుతుంది. ఇప్పుడు దండాయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం వద్ద మరో బిందువును ఎంచుకోవాలి.
* ఈ విధంగా దండాయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం వద్ద వివిధ బిందువులతో ఆరంభించి పైన చెప్పిన విధంగా రేఖలు గీయాలి. పటంలో చూపిన విధంగా అనేక వక్రాలు (curved lines) ఏర్పడటం గమనించవచ్చు. వీటిని అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు అంటారు. ఈ క్షేత్ర బలరేఖలు ఊహాత్మకమైనవి.

 

4. సరళరేఖలా ఉన్న విద్యుత్ ప్రవాహం గల తీగ వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రంలో బలరేఖలు ఏ విధంగా ఉంటాయో ఒక కృత్యం ద్వారా వివరించండి.  (4 మార్కులు)
జ:
                              


* ఒక చెక్కముక్కను తీసుకుని పటం (ఎ)లో చూపిన విధంగా దానికి రంధ్రం చేయాలి. ఈ చెక్కముక్కను ఒక పెద్ద బల్లపై ఉంచి దానిపై పటంలో చూపిన విధంగా రిటార్డు స్టాండును అమర్చాలి.

* చెక్కముక్క రంధ్రం ద్వారా రిటార్డు స్టాండు క్లాంప్ ద్వారా వెళ్లే విధంగా 24 గేజ్ రాగి తీగను నిలువుగా (vertical) అమర్చాలి. ఈ తీగకు రిటార్డు స్టాండు ఇతర భాగాలు తగలకుండా జాగ్రత్త వహించాలి.
* తీగ రెండు చివరలను స్విచ్ సహాయంతో 3 నుంచి 9 వోల్టుల బ్యాటరీకి కలపాలి. చెక్కముక్కకు ఉన్న రంధ్రాన్ని కేంద్రంగా తీసుకుని గీసిన ఒక వృత్తంపై 6 నుంచి 10 అయస్కాంత దిక్సూచిలను అమర్చాలి. స్విచ్ ఆన్ చేసి వలయంలో విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేయాలి.
                       
*
 సూచీలన్నీ వృత్త స్పర్శరేఖ దిశలను సూచిస్తూ నిలకడలోకి వస్తాయి.
* తీగ చుట్టూ ఉన్న అయస్కాంత బలరేఖలు వృత్తాకారంగా ఉంటాయి. అంటే అయస్కాంత బలరేఖలను కచ్చితంగా సంవృత రేఖలుగా నిర్ధారించవచ్చు.
* విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండే సరళరేఖ లాంటి తీగ వల్ల ఏర్పడిన బలరేఖలను పటాలు (బి), (సి)లలో గమనించవచ్చు.

* వలయంలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నప్పుడు తీగ చుట్టూ ఇనుప రజను చల్లి ఇదే విషయాన్ని గమనించవచ్చు.
* ఉదాహరణకు ఈ కాగితం ద్వారా నిటారుగా పైవైపు విద్యుత్ ప్రవహిస్తోందని ఊహిస్తే అయస్కాంత బలరేఖలు పటం (బి)లో చూపిన విధంగా అపసవ్య దిశలో ఏర్పడతాయి.
* అదే విధంగా విద్యుత్ ప్రవాహం పేజీలోకి (పైనుంచి కిందికి) ఉందని ఊహిస్తే, పటం (సి)లో చూపినట్లు బలరేఖలు సవ్యదిశలో ఏర్పడతాయి.
* అయస్కాంత బలరేఖల దిశను కుడిచేతి బొటనవేలు నిబంధన
(right hand thumb rule) ద్వారా సులభంగా గుర్తించవచ్చు.
                      
*
 పటం (డి)లో చూపినట్లు కుడిచేతి బొటనవేలు దిశలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ ఉండేలా విద్యుత్ ప్రవహించే తీగను కుడిచేతితో పట్టుకున్నట్లు భావించాలి. తీగ చుట్టూ ఉన్న మిగతా వేళ్లు అయస్కాంత క్షేత్ర దిశను సూచిస్తాయి.

5. వలయాకారపు తీగచుట్ట వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రం ఎలా ఏర్పడుతుందో ఏదైనా కృత్యం ద్వారా వివరించండి.

జ:
                      
* ఒక పలుచని చెక్కముక్కను తీసుకుని దానిపై తెల్లని కాగితాన్ని అంటించాలి. దాన్ని పటంలో చూపినట్లు చెక్కపీటలా తయారు చేయాలి. దానిపైన నిర్ణీత దూరంలో రెండు రంధ్రాలను చేయాలి.
* ఆ రంధ్రాల ద్వారా విద్యుత్ బంధక పొర ఉన్న 24 గేజ్ రాగితీగను నాలుగైదు చుట్లు చుట్టాలి. తీగచుట్ట చివరలను స్విచ్ సహాయంతో బ్యాటరీకి కలిపి వలయంలో విద్యుత్ ప్రవహింపజేయాలి.
* తీగచుట్ట మధ్యలో చెక్కముక్కపై ఒక అయస్కాంత దిక్సూచిని ఉంచాలి. సూచిక నిలకడగా ఉన్నప్పుడు దాని దిశను తెలిపేవిధంగా రెండు బిందువులను కాగితంపై గుర్తించాలి. ఆ బిందువుల్లో ఏదో ఒకదానిపై దిక్సూచిని ఉంచి సూచిక దిశను మళ్లీ గుర్తించాలి.

* ఇలా చెక్కముక్క అంచు వరకు బిందువులను గుర్తించాలి. ఇదేవిధంగా దిక్సూచి మొదటి స్థానం నుంచి తీగచుట్ట రెండోవైపు కూడా బిందువులను గుర్తించాలి. అన్ని బిందువులను కలుపుతూ రేఖను గీస్తే తీగచుట్ట అయస్కాంత బలరేఖను పొందగలుగుతాం.
* రెండు రంధ్రాలకు మధ్యలో ఉన్న వేర్వేరు బిందువులతో ప్రారంభించి ఇదే పద్ధతిని కొనసాగించాలి. ప్రతిసారి ఏర్పడిన బిందువులను కలుపుతూ రేఖలను గీస్తే తీగచుట్ట అయస్కాంత బలరేఖలను పొందవచ్చు.
* ఇవే విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగ ఏర్పరచిన అయస్కాంత క్షేత్రంలోని బలరేఖలు.

6. సోలినాయిడ్ వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏ విధంగా కనుక్కుంటారో కృత్యం ద్వారా వర్ణించండి. (4 మార్కులు)
జ: ఉద్దేశం: సోలినాయిడ్ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రంలోని బలరేఖలను అధ్యయనం చేయడం.
కావాల్సిన పరికరాలు: చెక్కపీట, తెల్లకాగితం, రాగి తీగ, తీగచుట్ట, ఇనుప రజను.

చేసే విధానం:

              
*
 ఒక చెక్కపీటను తీసుకుని దానికి తెల్ల కాగితాన్ని అంటించాలి. పటం (ఎ)లో చూపినవిధంగా దాని ఉపరితలంపై సమాన దూరాల్లో రంధ్రాలు చేయాలి.
* వాటి ద్వారా పటంలో చూపినట్లు రాగి తీగను పంపాలి. ఇది తీగచుట్టలా ఉంటుంది.
* తీగచుట్ట చివరలను స్విచ్, బ్యాటరీలతో వలయంలో శ్రేణిలో కలపాలి. స్విచ్ వేయగానే తీగ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
* ఇప్పుడు తీగ చుట్టూ కొంత ఇనుప రజను చల్లాలి. మెల్లగా చెక్కపీటను తట్టాలి. ఇనుప రజను ఒక క్రమ పద్ధతిలో అమరడాన్ని మనం గమనిస్తాం.
* సోలినాయిడ్ ఏర్పరిచిన బలరేఖలు దండాయస్కాంత బలరేఖలను పోలి ఉండటాన్ని బట్టి, సోలినాయిడ్ దండాయస్కాంతంలా ప్రవర్తిస్తుందని తెలుస్తుంది.

* ఈ పొడవైన తీగచుట్టనే సోలినాయిడ్ అంటాం. సమసర్పిలంగా (హెలిక్స్), దగ్గరగా చుట్టి ఉంచిన పొడవైన తీగనే సోలినాయిడ్ అంటాం.
* సోలినాయిడ్ వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పటం (బి)లో చూడవచ్చు. సోలినాయిడ్ ఏర్పరిచే క్షేత్రదిశను కుడిచేతి నిబంధనతో తెలుసుకోవచ్చు.
* సోలినాయిడ్ రెండు చివరల్లో ఒకటి ఉత్తర ధ్రువంగా, మరొకటి దక్షిణ ధ్రువంగా ప్రవర్తిస్తాయి. సోలినాయిడ్ బయట ఉండే అయస్కాంత బలరేఖలు దాని లోపల కూడా కొనసాగుతూ ఉంటాయి.
* సోలినాయిడ్ బయట బలరేఖల దిశ ఉత్తరం నుంచి దక్షిణం వైపు, లోపలి బలరేఖల దిశ దక్షిణం నుంచి ఉత్తరానికి ఉంటుంది. అంటే సోలినాయిడ్ వల్ల ఏర్పడే బలరేఖలు దండాయస్కాంతంతో ఏర్పడిన బలరేఖల మాదిరి సంవృత వలయాలు.

7. చలనంలో ఉన్న ఆవేశం, విద్యుత్ ప్రవాహం గల తీగలపై అయస్కాంత క్షేత్ర బలం కనుక్కునే పద్ధతికి సంబంధించిన కృత్యాన్ని రాయండి.  (4 మార్కులు)
జ:
                                
* పటంలో చూపిన విధంగా q ఆవేశం, v వేగంతో అయస్కాంత క్షేత్రం Bకు లంబంగా కదులుతుంది అనుకుందాం.

* ఆ ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలాన్ని ప్రయోగపూర్వకంగా తెలుసుకోవచ్చు. ఆ బలాన్ని కింది విధంగా రాయవచ్చు.
      F = qvB 
* అంటే ఆ ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలం అనేది ఆవేశ పరిమాణం q, దాని వేగం v, అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత B అనే మూడు అంశాల లబ్ధానికి సమానం.
* ఆవేశపు వేగ దిశ అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు లంబంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఈ సమీకరణం వర్తిస్తుంది.
* కదిలే ఆవేశానికి, అయస్కాంత క్షేత్రానికి మధ్య కోణం
θ ఉన్నట్లయితే ఆ ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలాన్ని కింది సమీకరణంతో సూచించవచ్చని ప్రయోగపూర్వకంగా నిరూపితమైంది.
F = qvB sin θ
* కదిలే ఆవేశంపై అయస్కాంత బలదిశ ఏ విధంగా ఉంటుందో తెలుసుకోవడానికి ఒక సులభమైన విధానం ఉంది.
                      

* మీ కుడిచేతి వేళ్లను మొదటగా కదిలే ఆవేశపు దిశలో ఉంచి తర్వాత అయస్కాంత క్షేత్ర దిశలో చుట్టి ఉంచితే పటం (ఎ)లో చూపి నట్లు బొటనవేలు చూపే దిశ అయస్కాంత బల దిశ అవుతుంది.
* అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ, ఆవేశ వేగ దిశకు మధ్యకోణం ఎంత ఉన్నప్పటికీ ఈ నిబంధన పనిచేస్తుంది. అయస్కాంత బల దిశ ఎల్లప్పుడూ కదిలే ఆవేశ వేగ దిశ, అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ రెండింటికీ లంబంగా ఉంటుంది.
* సాధారణంగా కుడిచేతి నిబంధనను ఆవేశ వేగ దిశ, క్షేత్ర దిశ పరస్పరం లంబంగా ఉంటేనే ఉపయోగించగలం. పటం (బి)లో చూపిన విధంగా కుడిచేతి బొటనవేలు, చూపుడు వేలు, మధ్యవేలును ఒకదానికొకటి పరస్పరం లంబంగా ఉంచితే చూపుడు వేలు ఆవేశ వేగ దిశను (విద్యుత్ ప్రవాహం I), మధ్య వేలు క్షేత్రం B దిశను, బొటన వేలు బలం F దిశను సూచిస్తాయి.
* అయితే ఈ నిబంధన కదిలే ధనావేశానికి మాత్రమే వర్తిస్తుంది.

8. విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగపై పనిచేసే అయస్కాంత బల ప్రభావాన్ని ప్రయోగపూర్వకంగా తెలుసుకునే కృత్యాన్ని వర్ణించి, గుర్రపునాడ అయస్కాంతం వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత బలరేఖలు, సరళంగా ఉన్న తీగ వెంబడి విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు దాని చుట్టూ ఏర్పడే అయస్కాంత బలరేఖలు, అసమ క్షేత్రంలో ఏర్పడే బలరేఖలు ఏ విధంగా ఉంటాయో పటాలు గీయండి.  (4 మార్కులు)
జ: * ఒక పలుచని చెక్కముక్కను తీసుకుని దానిపై రెండు కర్రముక్కలను అమర్చాలి. ఈ కర్రముక్కలకు పైభాగాన చీలికలను ఏర్పరచాలి.

* ఒక రాగితీగను చీలికల ద్వారా పంపి స్విచ్, 9 వోల్టుల బ్యాటరీని శ్రేణిలో కలిపి వలయాన్ని పూర్తిచేయాలి. స్విచ్ వేసి వలయంలో విద్యుత్తును ప్రవహింపజేయాలి.
* ఇప్పుడు రాగితీగ దగ్గరకు పటంలో చూపిన విధంగా ఒక గుర్రపునాడ అయస్కాంతాన్ని తీసుకురావాలి.
                        
*
 గుర్రపునాడ అయస్కాంత ధ్రువాలను పరస్పరం మార్చి మళ్లీ అపవర్తనాన్ని గమనించాలి. అదేవిధంగా తీగలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను కూడా మార్చి ప్రయోగాన్ని మళ్లీ చేయాలి.
* విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగపై క్షేత్రం ప్రయోగించే బల దిశను తెలుసుకోవడానికి మాత్రమే కుడిచేతి నిబంధన ఉపయోగపడుతుంది. కానీ తీగ అపవర్తనానికి ఉన్న కారణాలను తెలుసుకోవడానికి ఉపయోగపడదు.
* పై కృత్యంలో తీగలో విద్యుత్ ప్రవాహం లేదనుకుందాం. అప్పుడు గుర్రపునాడ అయస్కాంతం వల్ల ఏర్పడిన అయస్కాంత క్షేత్రం మాత్రమే ఉంటుంది. తీగలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తే అది కూడా ఒక అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.

* ఈ రెండు క్షేత్రాల అతిపాతం వల్ల అసమక్షేత్రం (non-uniform) ఏర్పడుతుంది. దీని గురించి పటం సహాయంతో వివరంగా తెలుసుకుందాం. ఈ క్షేత్ర బలరేఖలను పటం (సి)లో చూడవచ్చు.
               
*
 పటం (ఎ)లో గుర్రపునాడ అయస్కాంతపు ఉత్తర-దక్షిణ ధ్రువాల మధ్య ఉండే క్షేత్రాన్ని చూడవచ్చు. ఈ పేజీకి లంబంగా ఒక తీగ ఉన్నట్లు ఊహిద్దాం. దానిలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది అనుకుందాం (పేజీలోనికి ప్రవాహం వెళుతుంది).
* ఆ విద్యుత్ ప్రవాహం పటం (బి)లో చూపినట్లు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. బలరేఖలను గమనిస్తూ ఫలిత క్షేత్రాన్ని గీయడానికి ప్రయత్నిద్దాం.
* తీగలోని ప్రవాహం వల్ల ఏర్పడిన వలయాకారపు బలరేఖలపై భాగాలు గుర్రపునాడ అయస్కాంతం ఏర్పరచిన బలరేఖల దిశలో ఉండగా, వలయాకార రేఖల దిగువ భాగాలు గుర్రపునాడ అయస్కాంత బలరేఖల దిశకు వ్యతిరేక దిశలో ఉంటాయని మనం అర్థం చేసుకోవచ్చు.

* అందువల్ల ఫలిత క్షేత్రం పైభాగంలో బలంగానూ, కింది భాగంలో బలహీనంగానూ ఉంటుంది. ఫలితంగా తీగ చుట్టూ అసమక్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.


9. ఒక కృత్యం ఆధారంగా విద్యుత్ అయస్కాంత ప్రేరణకు సంబంధించిన ఫారడే నియమాన్ని వివరించండి. ACకి బదులు DCని వాడితే ఏమవుతుంది?
జ: కావాల్సిన పరికరాలు: చెక్కముక్క, మెత్తటి ఇనుప స్తూపాకారపు దిమ్మె, రాగి తీగ, లోహపు రింగు, ఏకాంతర విద్యుత్ జనకం (AC), DC
                       


*
 పటం (ఎ)లో చూపిన విధంగా ఒక చెక్కముక్కను తీసుకుని దానిపై మెత్తని ఇనుము (soft iron))తో చేసిన ఒక స్తూపాకారపు దిమ్మెను బిగించాలి.
* ఆ స్తూపాకారపు దిమ్మెకు రాగి తీగను చుట్టాలి. దిమ్మె వ్యాసం కంటే కాస్త ఎక్కువ వ్యాసం ఉన్న ఒక లోహపు రింగును తీసుకుని దాన్ని దిమ్మెకు అమర్చాలి.
* రాగి తీగ రెండు చివరలను ఏకాంతర విద్యుత్ జనకానికి (AC) కలిపి, తీగలో విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేయాలి.
* లోహపురింగు తీగచుట్ట వెంబడి కొద్ది ఎత్తులో తేలియాడటం గమనించవచ్చు.
* విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఆపివేస్తే ఆ రింగు స్తూపాకారపు దిమ్మె నుంచి గాలిలోకి పైకి ఎగురుతుంది.
* ఇప్పుడు ACకి బదులుగా DCని ఉపయోగించాలి.
* DC ఉపయోగించినప్పుడు లోహపు రింగు పైకి లేచి వెంటనే కిందకు పడిపోతుంది.
* DC సరఫరా చేసిన వెంటనే రింగుతో ముడిపడి ఉన్న అయస్కాంత అభివాహంలో మార్పు ఉంటుంది. అందువల్ల రింగు పైకి లేస్తుంది.
* తర్వాత రింగుతో ముడిపడి ఉండే అయస్కాంత అభివాహంలో ఎలాంటి మార్పు ఉండదు. అందువల్ల అది కిందకు పడిపోతుంది.
                  
AC ఉపయోగించినప్పుడు:
పటం (బి)లో రింగు స్వేచ్ఛా వస్తు పటాన్ని సూచించారు. ఇందులో వస్తువు బరువు (W) కిందకు పనిచేస్తుంది. దాన్ని తుల్యం చేస్తూ వ్యతిరేక దిశలో అంతే పరిమాణం ఉన్న బలం (F) పని చేయాలి.

* ఈ కృత్యంలో AC ఉపయోగిస్తాం. AC తన దిశ, పరిమాణాలను స్థిర కాల వ్యవధుల్లో నిరంతరం మార్చుకుంటూ ఉంటుంది.
* తీగచుట్టలో ప్రవహించే విద్యుత్ వల్ల అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుందని మనకు తెలుసు. దీనివల్ల తీగచుట్ట చివరల్లో ఒకటి ఉత్తర ధ్రువంగా, మరొకటి దక్షిణ ధ్రువంగా ప్రవర్తిస్తాయి.
* నిర్దిష్ట కాలవ్యవధి తర్వాత తీగచుట్ట తన ధ్రువాలను మార్చుకుంటుంది. ఇలా స్థిర కాల వ్యవధుల్లో తీగచుట్ట ధ్రువాలు పరస్పరం మారుతూ ఉంటాయి.
* లోహపు రింగు తేలియాడాలంటే అది అయస్కాంతంలా ప్రవర్తించాలి. అంతేకాకుండా దాని ధ్రువాలు కూడా అదే కాల వ్యవధుల్లో తీగచుట్ట (సోలినాయిడ్) ధ్రువాల్లా నిరంతరం మారాలి (పటం (సి) చూడొచ్చు).
* ఈ మార్పు సోలినాయిడ్ ధ్రువాల మార్పునకు వ్యతిరేకంగా ఉండాలి.
* సోలినాయిడ్ పైభాగం నుంచి పరిశీలించినప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం సవ్యదిశలో ఉందని భావిస్తే సోలినాయిడ్ పైభాగం ఉత్తర ధ్రువంగా ప్రవర్తిస్తుంది. రింగు పైతలం దక్షిణ ధ్రువం అయినప్పుడు మాత్రమే రింగు ఉత్తర ధ్రువం సోలినాయిడ్ ఉత్తర ధ్రువానికి అభిముఖంగా ఉంటుంది.
* దానివల్ల రింగుపై ఊర్ధ్వ దిశలో (పై దిశలో) బలం పనిచేస్తుంది. ఉపరితలం నుంచి పరిశీలిస్తే రింగులో సవ్యదిశలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఇది సాధ్యమవుతుంది.

* స్థిర కాల వ్యవధుల్లో సోలినాయిడ్ తన ధ్రువాలను మార్చుకుంటుంది. అదేవిధంగా అదే కాలవ్యవధుల్లో రింగు కూడా తన ధ్రువాలను మార్చుకుంటుంది. అందుకే రింగు స్తూపం వెంబడి తేలియాడుతుంది.
* AC అనేది స్థిరమైన విద్యుత్ కాదు. అందువల్ల సాలినాయిడ్, రింగులో అయస్కాంత ప్రేరణ దిశ, పరిమాణం రెండూ మారతాయి.
* ఇక్కడ లోహపు రింగు మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం స్థిరం. కానీ దాని ద్వారా వెళ్లే క్షేత్రం మారుతుంది. అందువల్ల రింగు ద్వారా వెళ్లే క్షేత్ర అభివాహం మారుతుంది.
* సోలినాయిడ్‌లో విద్యుత్ ప్రవాహం లేకపోతే లోహపు రింగులో అభివాహం శూన్యం. సోలినాయిడ్‌లో విద్యుత్ ప్రవహిస్తే అది దండాయస్కాంతంలా పనిచేస్తుంది. స్విచ్ వేయగానే లోహపు రింగులో అభివాహం ఏర్పడుతుంది.
* ఆ క్షణంలో రింగులో ప్రవహించే అభివాహం మారింది. అందువల్ల రింగు పైకి వెళ్లింది. తర్వాత ఆ రింగులోని అభివాహంలో మార్పు లేదు. కాబట్టి అది మళ్లీ యథాస్థితికి చేరుకుంది.
* స్విచ్ ఆఫ్ చేస్తే లోహపు రింగు మళ్లీ పైకి లేచి యథాస్థితికి చేరుతుంది. ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో కూడా (స్విచ్ ఆఫ్ చేసినప్పుడు) రింగులో అభివాహం మారుతుంది.
* తీగచుట్టలో అయస్కాంత అభివాహం నిరంతరం మారుస్తూ ఉంటే ఆ తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. ఇదే ఫారడే నియమం.

అదనపు ప్రశ్నలు - జవాబులు
I. విషయావగాహన

1. అయస్కాంత క్షేత్రంలో గీసిన వక్రాలు ఏమిటి? అవి ఏం తెలియజేస్తాయి? (2 మార్కులు)
జ: * వాటిని అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు
(magnetic field lines) అంటాం. ఈ క్షేత్ర బలరేఖలు ఊహాత్మకమైనవి మాత్రమే. ఈ రేఖలు అయస్కాంత క్షేత్ర స్వభావాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడతాయి. కాబట్టి ఈ వక్ర రేఖలను క్షేత్ర బల రేఖలుగా ఊహించుకోవాలి.
* ఈ వక్రరేఖలపై ఏ బిందువు వద్ద అయస్కాంత దిక్సూచిని ఉంచినా, అందులోని సూచిక వక్రరేఖకు ఆ బిందువు వద్ద గీసిన స్పర్శరేఖ దిశలో నిశ్చల స్థితిలో రావడాన్ని మనం గమనించవచ్చు. అంటే బలరేఖకు ఒక బిందువు వద్ద గీసిన స్పర్శరేఖ దిశ ఆ బిందువు వద్ద క్షేత్ర దిశను తెలుపుతుందని చెప్పవచ్చు.


2. అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సమక్షేత్రం లేదా అసమక్షేత్రమని ఎప్పుడు చెప్పగలుగుతారు? (2 మార్కులు)
జ: * ఒక క్షేత్ర స్వభావాన్ని ఆ క్షేత్ర బలం, దిశలను బట్టి నిర్వచించగలం.
* క్షేత్ర బలం, దిశల్లో ఏ ఒక్కటైనా వివిధ స్థానాలను బట్టి మారుతుందో దాన్ని అసమ క్షేత్రం
(non-uniform magnetic field) అంటారు.
* క్షేత్ర బలం, దిశ రెండూ క్షేత్రమంతటా స్థిరంగా ఉంటే దాన్ని సమ క్షేత్రం లేదా ఏకరీతి క్షేత్రం
(uniform magnetic field) అంటారు.

 

3. 'అయస్కాంత అభివాహం', 'అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత' పదాలను వివరించండి.   (2 మార్కులు)

* అంతరాళంలో ఒక సమ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. పటంలో చూపిన విధంగా ఆ క్షేత్రంలో ఒక బిందువు వద్ద A వైశాల్యం ఉండే తలాన్ని క్షేత్రానికి లంబంగా ఊహిద్దాం.
* ఈ వైశాల్యం A ద్వారా కొన్ని బలరేఖలు వెళ్లడం గమనించవచ్చు. ఈ బలరేఖల సంఖ్యను బట్టి ఆ బిందువు వద్ద క్షేత్ర బలాన్ని అంచనా వేయవచ్చు.
* క్షేత్రానికి లంబంగా A వైశాల్యం ఉండే తలం ద్వారా వెళ్లే బలరేఖల సంఖ్యను అయస్కాంత అభివాహం
(magnetic flux) అంటాం. దీన్ని Φ తో సూచిస్తారు.
* క్షేత్రానికి లంబంగా ఊహించిన తలం ద్వారా వెళ్లే బలరేఖల సంఖ్యను అయస్కాంత అభివాహం సూచిస్తుంది. నిజానికి అభివాహం అనేది ఆ క్షేత్రంలో ఉండే తలం దిగ్విన్యాసం
(Orientation)పై ఆధారపడి ఉంటుంది.
* కానీ, ఇక్కడ మనం క్షేత్రానికి లంబంగా ఉన్న తలాన్ని మాత్రమే పరిగణనలోకి తీసుకున్నాం.

* అయస్కాంత అభివాహానికి S.I. ప్రమాణం వెబర్. అభివాహం ఆధారంగా అయస్కాంత క్షేత్ర బలాన్ని సులభంగా నిర్వచించవచ్చు.
* మనం ఊహించిన తలం క్షేత్రానికి లంబంగా ఉన్న ప్రమాణ వైశాల్యం ఉన్న తలం అయితే, ఈ ప్రమాణ వైశాల్యం ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహం క్షేత్ర బలాన్ని తెలుపుతుంది. దీన్నే అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత B (magnetic flux density) అంటాం. అంటే క్షేత్రానికి లంబంగా ఉన్న ఏకాంక వైశాల్యం ఉండే తలం ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహాన్ని అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రతగా నిర్వచిస్తారు. Bని అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రేరణ (magnetic field induction) అని కూడా అంటారు. A వైశాల్యంలో ఉండే అభివాహాన్ని Φ అనుకుందాం.


4. క్షేత్రానికి లంబంగా ఉన్న ఏకాంక వైశాల్యం ద్వారా అభివాహం ఎంత? (2 మార్కులు)
జ: * అది  కు సమానం. అంటే క్షేత్రానికి లంబంగా ఉండే తలం ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంత అభివాహానికి, ఆ తల వైశాల్యానికి ఉన్న నిష్పత్తిని అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత అంటారు.


* అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రతకు ప్రమాణాలు Wb/m2. దీన్నే టెస్లా అని కూడా పిలుస్తారు.
 

5. తలం దిగ్విన్యాసం ఏ విధంగా ఉన్నా అభివాహాన్ని సాధారణీకరించగలమా?  (2 మార్కులు)


* పటంలో చూపిన విధంగా అయస్కాంత క్షేత్రం Bకి A వైశాల్యం ఉన్న తలం యొక్క లంబానికి (normal) మధ్య కోణం
θ అనుకుంటే, క్షేత్రానికి లంబంగా ప్రభావం చూపే తలం వైశాల్యం (effective area) A cos θ అవుతుంది. అప్పుడు
* అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత
B = అయస్కాత అభివాహం/ ప్రభావ వైశాల్యం (ఈ సూత్రం క్షేత్రానికి కొంత కోణంతో ఏకాంక వైశాల్యాన్ని పరిగణించిన సందర్భానికి పనికొస్తుంది.)
* 
B =  cos θ అప్పుడు తలం నుంచి వెళ్లే అభివాహం Φ = BA cos θ అవుతుంది.

 

6. తీగచుట్ట వల్ల ఏర్పడిన అయస్కాంత క్షేత్ర దిశను మీరు చెప్పగలరా?  (ఒక మార్కు)
జ: * దిక్సూచిలోని సూచిక దిగ్విన్యాసాన్ని బట్టి ఈ క్షేత్ర దిశను చెప్పగలం. తీగచుట్టకు మధ్యలో దిక్సూచి ఉన్నప్పుడు ఈ దిగ్విన్యాసాన్ని గమనించవచ్చు.
* అప్పుడు అయస్కాంత దిక్సూచిలోని సూచిక ఏ దిశలో నిలకడలోకి వస్తుందో, ఆ దిశ తీగచుట్ట అయస్కాంత క్షేత్ర దిశను సూచిస్తుంది.
* తీగచుట్ట తలానికి లంబదిశలో అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ ఉంటుంది.


7. దిక్సూచి సూచిక అయస్కాంత క్షేత్ర దిశలోనే ఎందుకు నిలకడలోకి వస్తుంది? (4 మార్కులు)
జ: * దీనికి చాలా సులువుగా సమాధానం చెప్పవచ్చు. చెక్కముక్కపై తీగచుట్టకు ఏదో ఒకవైపు దిక్సూచిని ఉంచాలి. సూచిక దిశను పరిశీలించాలి. తీగచుట్ట వైపు సూచిస్తున్న సూచిక ధ్రువాన్ని (N/S) గుర్తించాలి.
                             

* అయస్కాంత దక్షిణ ధ్రువం ఉత్తర ధ్రువాన్ని ఆకర్షిస్తుందని మనకు తెలుసు. తీగచుట్ట వల్ల ఏర్పడిన అయస్కాంత క్షేత్రం ఉత్తర ధ్రువం వైపు దిక్సూచి దక్షిణ ధ్రువం సూచిస్తూ దిగ్విన్యాసం చెందుతుంది.
* దీని నుంచి మీ ఎదురుగా ఉన్న తీగచుట్టలో విద్యుత్ అపసవ్య దిశలో ప్రవహిస్తే అది ఏర్పరిచే అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ మనవైపు దిశలో ఉంటుందని చెప్పవచ్చు.
* ప్రయోగం చేసి ఈ విషయాన్ని సరిచూడాలి (తీగచుట్టను తాకకూడదు). తీగచుట్టలో విద్యుత్ సవ్యదిశలో ప్రవహిస్తే అయస్కాంత క్షేత్ర దిశ మన నుంచి ముందుకు వెళ్లే దిశలో ఉంటుంది.
* కుడిచేతి నిబంధనతో తీగచుట్ట లేదా సోలినాయిడ్ వల్ల ఏర్పడే క్షేత్ర దిశను మనం సులభంగా కనుక్కోవచ్చు.
* విద్యుత్ ప్రవాహ దిశలో చేతివేళ్లను ముడిస్తే బొటనవేలు దిశ అయస్కాంత క్షేత్ర దిశను సూచిస్తుందని కుడిచేతి నిబంధన తెలియజేస్తుంది. పటంలో అయస్కాంత క్షేత్ర దిశను పరిశీలిద్దాం.


8. క్షేత్రంలో కదిలే రుణావేశంపై బలం ఏ దిశలో పనిచేస్తుంది? (ఒక మార్కు)
జ: * మొదట ధనావేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలదిశను కనుక్కోవాలి.
* ఇప్పుడు దాన్ని తారుమారు చేస్తే ఏర్పడిన దిశ (మొదటి దిశకు వ్యతిరేక దిశ) రుణాత్మక ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలదిశను సూచిస్తుంది.

 

9. B అయస్కాంత ప్రేరణ ఉన్న క్షేత్రానికి లంబంగా q ఆవేశం గల కణం, v వేగంతో కదులుతుంది అనుకుందాం. ఆవేశ మార్గం వ్యాసార్థాన్ని, భ్రమణ కాలాన్ని లెక్కించండి.   (4 మార్కులు)

జ: * పటంలో చూపినట్లు క్షేత్ర దిశ ఈ పేజీలోకి ఉన్నట్లు ఊహించుకుందాం. అప్పుడు ఆవేశ కణంపై పనిచేసే బలం F = qvB అవుతుంది.
* ఈ బలం ఎల్లప్పుడు కణ వేగానికి లంబంగా ఉంటుందని మనకు తెలుసు.
* అంటే ఆ ఆవేశ కణం వృత్తాకార మార్గంలో చలిస్తుంది. కణంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలం అభికేంద్ర బలంగా పనిచేస్తుంది.
                            

* అభికేంద్ర బలం =  అని మనకు తెలుసు. qvB =  
* సమీకరణాన్ని సాధించగా r =  . ఆ కణం భ్రమణ కాలం T = 
* r విలువను పై సమీకరణంలో ప్రతిక్షేపిస్తే T = 


10. ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రానికి లంబంగా ఒక విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగను ఉంచితే దానిపై చర్య జరిపే క్షేత్రబలానికి సమీకరణం రాబట్టండి.  (4 మార్కులు)
జ: * ఏకరీతి అయస్కాంత క్షేత్రం
B (uniform magnetic field)కు లంబంగా ఒక విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగను ఉంచితే దానిపై చర్య జరిపే క్షేత్రబలాన్ని పరిశీలిద్దాం.
* B దిశ ఈ పేజీలో ఉందనుకుందాం. పటంలో దీన్ని 'X'తో సూచించాం. ఈ అయస్కాంత క్షేత్రం L పొడవు మేర ఉందనుకుందాం. అంటే తీగపొడవు L మేరకు మాత్రమే క్షేత్రంలో ఉన్నట్లుగా అమర్చాం.
* మిగతా తీగ భాగమంతా క్షేత్రానికి బయటే ఉంది. విద్యుత్ ప్రవాహం అంటే కదిలే ఆవేశాలని మనకు తెలుసు. కాబట్టి వాటికి నిర్దిష్టమైన వేగం ఉంటుంది. ఆ వేగాన్ని అపసర వేగం
v (drift velocity) అంటారు.
* ఏకాంక ఆవేశం (single charge)పై అయస్కాంత క్షేత్ర బలం F0 = qvB.
* ఆ అయస్కాంత క్షేత్రంలోని మొత్తం ఆవేశం q అనుకుందాం. అంటే మొత్తం తీగపై ఉండే క్షేత్ర బలం F = qvB.
* ఆ వృత్తాకార మార్గ వ్యాపార్థం r అనుకుందాం.


*
  అనేది విద్యుత్ ప్రవాహం Iకి సమానమని మనకు తెలుసు.
I = . దీన్ని సమీకరణం (3)లో ప్రతిక్షేపిస్తే
F = ILB ................. (4)
గమనిక: అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు లంబంగా తీగలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఈ సమీకరణం వర్తిస్తుంది. విద్యుత్ ప్రవాహ తీగపై బలం పనిచేయడం వల్ల ఆ తీగ బల దిశలో వంగిపోవడం పటంలో గమనించవచ్చు.


11. అయస్కాంత క్షేత్రంలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగ 'θ' కోణం చేస్తే దానిపై పనిచేసే బలం ఎంత? (ఒక మార్కు)
జ: * అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు, విద్యుత్ ప్రవాహ దిశకు మధ్య కోణం
'θ' అనుకుందాం.
* అప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగపై పనిచేసే బలం
F = ILB sin θ (ఏ కోణానికైనా)

 

12. విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగను అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచితే ఏం జరుగుతుంది?   (ఒక మార్కు)
జ: * విద్యుత్ ప్రవాహం అంటే కదులుతున్న ఆవేశాలని అర్థం. ప్రతి ఆవేశం అయస్కాంత బలానికి లోనవుతుందని మనకు తెలుసు.
* అదేవిధంగా అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచిన విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగ (కదిలే ఆవేశాలు ఉన్న తీగ) కూడా అయస్కాంత బలానికి లోనవుతుంది.


13. అయస్కాంత క్షేత్ర దిశలో ఉంచిన విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగపై పనిచేసే అయస్కాంత బలం ఎంతో కనుక్కోగలరా?  (ఒక మార్కు)
జ: * తీగలోని ప్రతి ఆవేశం క్షేత్రానికి సమాంతర దిశలో కదులుతూ ఉండటం వల్ల వాటిపై అయస్కాంత బలం పనిచేయదు.
* అంటే తీగలోని విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ క్షేత్ర దిశకు సమాంతరంగా ఉన్నంతవరకు తీగపై అయస్కాంత బలం శూన్యమని చెప్పవచ్చు.


14. అయస్కాంత క్షేత్ర దిశలో ఉంచిన విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగపై పనిచేసే అయస్కాంత బలదిశను ఎలా కనుక్కోవచ్చు? (ఒక మార్కు)
జ: విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగపై పనిచేసే అయస్కాంత బల దిశను కుడిచేతి నిబంధనను ఉపయోగించి కనుక్కోవచ్చు.

 

15. సమ అయస్కాంత క్షేత్రంలో విద్యుత్ ప్రవహించే ఒక తీగచుట్టను ఉంచితే ఏమవుతుంది? ఈ విషయజ్ఞానాన్ని విద్యుత్ మోటారు నిర్మాణంలో వినియోగించుకోగలమా? (లేదా) విద్యుత్ మోటారు పనిచేసే సూత్రాన్ని, విధానాన్ని వివరించండి. (4 మార్కులు)

జ: విద్యుత్ మోటారు పనిచేసే సూత్రం:
                                    


* పటం-ఎలో చూపిన విధంగా ఒక దీర్ఘచతురస్రాకార (ABCD) తీగచుట్టను సమ అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచామనుకుందాం. ఇప్పుడు విద్యుత్ వలయాన్ని స్విచ్ ఆన్ చేసి దీర్ఘచతురస్రాకారపు తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవహించేలా చేద్దాం.
* తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను పటం (ఎ)లో చూడవచ్చు.
* AB, CD భుజాలపై పనిచేసే అయస్కాంత బలదిశను కనుక్కోవడానికి కుడిచేతి నిబంధనను ఉపయోగించాలి.
* పటం (బి)లో చూపిన విధంగా AB వద్ద అయస్కాంత బలం అయస్కాంత బలరేఖలకు లంబంగా పేజీ లోపలి వైపు పనిచేయగా CD వద్ద పేజీ నుంచి బయటకు పనిచేస్తుంది.
* తీగచుట్టపై నుంచి చూస్తే ఏ విధంగా కనిపించేది పటం (బి)లో చూడొచ్చు.
                                 
*
 తీగచుట్ట BC, DA భుజాలపై బలాలు వేర్వేరుగా ఉంటాయి. ఎందుకంటే అవి అయస్కాంత క్షేత్రంలో తీగచుట్ట వివిధ దశల్లో, వివిధ కోణాల్లో ఉంటాయి.
* BC వద్ద అయస్కాంత బలం తీగచుట్టను పైకి లాగితే DA వద్ద అయస్కాంత బలం తీగచుట్టను కిందికి లాగుతుంది.
* బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం వల్ల AB పై పనిచేసే బలం, CDపై పనిచేసే బలానికి సమానంగా ఉండి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది. ఎందుకంటే వాటి ద్వారా సమానమైన విద్యుత్ ప్రవాహం వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది.

* ఈ వ్యతిరేక దిశల్లో పనిచేసే సమాన బలాలు తీగచుట్ట రెండు అంచులపై పనిచేసి తీగచుట్టను సవ్యదిశలో భ్రమణం చెందిస్తాయి.
* ఒక సీసా మూతను తిప్పడానికి మన సమాన బలాలు వ్యతిరేక దిశలో ఏ విధంగా పనిచేస్తాయో అదేవిధంగా బలాలు వ్యతిరేక దిశలో పనిచేయడం వల్ల తీగచుట్ట భ్రమణం చెందుతుంది. పటం (సి)లో చూపినట్లు బలాలు పనిచేస్తాయి.
                                 
*
 తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ మారకపోతే బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు లంబంగా తీగచుట్ట తలం వచ్చే వరకు తీగచుట్ట భ్రమణం చెంది ఆ తర్వాత తీగచుట్ట జడత్వం వల్ల సవ్యదిశలో మరికొంత భ్రమణం చెందుతుంది.
* అప్పుడు తీగచుట్ట అంచులపై పనిచేసే బలాల దిశ ఇంతకుముందు పనిచేసిన దిశకు వ్యతిరేకమవుతుంది. కాబట్టి ఈ బలాలు తీగచుట్టను అపసవ్య దిశలో భ్రమణం చెందించడానికి ప్రయత్నిస్తాయి.

* తీగచుట్ట మొదటి సగం భ్రమణం తర్వాత దానిలోని విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను వ్యతిరేక దిశలోకి మార్చినట్లయితే తీగచుట్ట నిరంతరంగా ఒకేదిశలో ఆగకుండా తిరుగుతుంది.
* అంటే, ప్రతి అర్ధ భ్రమణం తర్వాత తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను ముందున్న దిశకు వ్యతిరేక దిశలోకి మారుస్తూ ఉంటే తీగచుట్ట ఒకే దిశలో భ్రమణం చేస్తూ ఉంటుంది.


16. విద్యుత్ అయస్కాంత ప్రేరణకు శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని మీరు అన్వయించగలరా?
జ: * మనం దండాయస్కాంతాన్ని తీగచుట్టకు దగ్గరగా కదిపి దానిలో విద్యుత్‌ను ప్రవహించేలా చేసినప్పుడు, అంటే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ ఏర్పడినప్పుడు యాంత్రిక శక్తి విద్యుచ్ఛక్తిగా మారిందని చెప్పవచ్చు.
* ఒక దండాయస్కాంతం ఉత్తర ధ్రువం తీగచుట్టకు అభిముఖంగా ఉండేవిధంగా ఆ దండాయస్కాంతాన్ని తీగచుట్ట వైపు కదిపితే ఆ తీగచుట్టలో ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుందని మనకు తెలుసు.
* తీగచుట్ట ఉత్తర ధ్రువం పరంగా అందులో విద్యుత్ ప్రవాహం సవ్యదిశలో ఉందనుకుందాం. అప్పుడు విద్యుత్ ప్రవహించే ఈ తీగచుట్ట ఒక అయస్కాంతంలా ప్రవర్తిస్తుంది. దాని దక్షిణ ధ్రువం దండాయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువానికి అభిముఖంగా ఉండేవిధంగా ఏర్పడుతుంది.
* ఈ స్థితిలో తీగచుట్టను దండాయస్కాంతం ఆకర్షిస్తుంది. ఫలితంగా దానికి గతిశక్తి ఏర్పడుతుంది. ఇది శక్తి నిత్యత్వ నియమానికి విరుద్ధం.
* అంటే ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ సవ్యదిశ అని మనం భావించింది సరైంది కాదు. దీన్నిబట్టి ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ దండాయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువంతో పోల్చినప్పుడు అపసవ్య దిశలో ఉంటుంది.
                             
*
 అప్పుడు తీగచుట్ట ఉత్తర ధ్రువం, దండాయస్కాంతం ఉత్తర ధ్రువాలు అభిముఖంగా ఉండటం వల్ల అవి పరస్పరం వికర్షించుకుంటాయి.
* ఈ బలాన్ని అధిగమించడానికి మనం కొంత పనిచేయాల్సి ఉంటుంది. అయస్కాంతంపై మనం చేసిన ఈ పని విద్యుచ్ఛక్తిగా మారుతుంది. ఈ విధంగా విద్యుత్ అయస్కాంత ప్రేరణలో శక్తినిత్యత్వం జరుగుతుంది.
* అయస్కాంత ఉత్తర ధ్రువం తీగచుట్టకు అభిముఖంగా ఉండేలా ఆ అయస్కాంతాన్ని తీగచుట్ట నుంచి దూరంగా తీసుకెళ్లిన సందర్భాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుందాం.
* ఈ సందర్భంలో యాంత్రిక శక్తి విద్యుత్ శక్తిగా మారడాన్ని తూకం చేస్తూ తీగచుట్ట, అయస్కాంత కదలికలను నిరోధిస్తుంది. తీగచుట్ట దక్షిణ ధ్రువం వైపు, అయస్కాంతం ఉత్తర ధ్రువం వైపు ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఇది సాధ్యమవుతుంది.

 

17. అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత Bగా ఉండే క్షేత్రం అడ్డుతీగపై ప్రయోగించే బలానికి బీజీయ సమాసం రాబట్టండి.  (4 మార్కులు)

జ: * అడ్డుతీగపై అయస్కాంత అభివాహం ఏర్పరిచే బలం
F = BIL
* ఈ బలం మనం ప్రయోగించిన బలాన్ని వ్యతిరేకిస్తుంది. అడ్డుతీగలో మనం ప్రయోగించిన బల దిశ తీగలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశను తెలియజేస్తుంది. ఇక్కడ మనం చేసిన పని ధనాత్మకం. అడ్డుతీగను కదిలించడానికి మనం చేసిన పని తీగలో విద్యుత్ శక్తిగా మారుతుంది.
కాబట్టి జరిగిన పని
W = Fs = BILs ............. (1)
* సమాంతర వాహకాలకు అడ్డంగా తీగను ఉంచినప్పుడు పూర్తి వలయం ఏర్పడుతుంది. దీనిచుట్టూ అయస్కాంత అభివాహం ఉంటుంది. మనం అడ్డుతీగను ఎడమవైపు జరిపితే సమాంతర వాహకాలు, అడ్డు తీగల వల్ల ఏర్పడిన వలయం వైశాల్యం తగ్గుతుంది. అదేవిధంగా వలయం ద్వారా వెళ్లే అభివాహం కూడా తగ్గుతుంది.
ΔΦ = Bls ............ (2)
ఇక్కడ వైశాల్యం
(ls)కు క్షేత్రం అభిలంబంగా ఉంటుంది.
* సమీకరణాలు (1), (2)ల నుంచి

W = (ΔΦ)I

పై సమీకరణాన్ని రెండువైపులా Δtతో భాగిస్తే

విద్యుత్ సామర్థ్యం అనేది విద్యుత్ ప్రవాహం, విద్యుచ్ఛాలక బలం (emf) లేదా ఓల్టేజ్‌ల లబ్ధానికి సమానం.
ε = 

 అనేది ప్రేరిత విద్యుచ్ఛాలక బలానికి సమానం.
విద్యుత్ సామర్థ్యం P = εI ................ (4)
* దీన్ని బట్టి వలయంలో ఉత్పత్తి అయ్యే విద్యుత్ సామర్థ్యం, ప్రేరిత విద్యుచ్ఛాలక బలం, విద్యుత్ ప్రవాహాల లబ్ధానికి సమానం. కాబట్టి అడ్డుతీగను ఒక సెకను కాలంలో జరపడానికి వినియోగించిన యాంత్రిక శక్తి, విద్యుత్ సామర్థ్యం  గా మారింది. అంటే శక్తి నిత్యత్వ నియమం పాటించబడింది.
* సమీకరణం
(1)ని Δtతో భాగించగా

ఇక్కడ  అనేది అడ్డుతీగ వేగాన్ని సూచిస్తుంది. దీన్ని vతో సూచిద్దాం.
అప్పుడు విద్యుత్ సామర్థ్యం 
* అంటే సామర్థ్యాన్ని బలం, వేగాల లబ్ధంగా చెప్పవచ్చు. సమీకరణం (4), (6)ల నుంచి

 = εI
εI = BIlv
 ε = Blv

దీన్ని కదిలే (గమన) విద్యుచ్ఛాలకబలం (motional emf) అంటాం.
* పై సమీకరణం ఫారడే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమానికి సంబంధించింది కాదు. ఎందుకంటే దీనికి వలయంతో సంబంధం లేదు. ఒక వాహకం సమఅయస్కాంత క్షేత్రంలో కదిలిన సందర్భానికి మాత్రమే ఫారడే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం వర్తిస్తుంది.

 

18. 400 చుట్లున్న ఒక తీగచుట్టలో ప్రతి చుట్ట ద్వారా వెళ్లే అయస్కాంతఅభివాహాన్నిపటం E2 లోని గ్రాఫ్ తెలుపుతుంది. తీగచుట్టలో ఉద్భవించే గరిష్ఠ విద్యుచ్ఛాలక బలాన్ని లెక్కించండి. t= 0.1 నుంచి 0.3 వరకు ప్రేరిత విద్యు‌చ్ఛాలక బలంలో మార్పు ఉంటుందా? (2 మార్కులు)

                             


జ:
 * గ్రాఫ్‌లో చూపినట్లు 0.1 సెకను కాలంలో ప్రతి చుట్టలో పెరిగే అయస్కాంత అభివాహం 0.001 వెబర్. ఫారడే నియమం ప్రకారం తీగచుట్టలో ఉద్భవించే గరిష్ఠ ప్రేరిత విద్యుచ్ఛాలక బలాన్ని (emf) కింది విధంగా రాయవచ్చు.

* ఇచ్చిన విలువలను పై సమీకరణంలో ప్రతిక్షేపిస్తే

* గ్రాఫ్ ప్రకారం 0.1 సెకను నుంచి 0.3 సెకన్ల వరకు తీగచుట్టలోని అయస్కాంత అభివాహంలో మార్పు లేదు. కాబట్టి విద్యుచ్ఛాలక బలం ఏర్పడే అవకాశం లేదు.
 

19. 0.8 T అయస్కాంత అభివాహ సాంద్రత ఉన్న క్షేత్ర దిశకు లంబంగా 10 మీ./సె. వేగంతో కదులుతున్న వాహక తీగ చివరల మధ్య 8v విద్యుచ్ఛాలక బలం ప్రేరితమైతే ఆ తీగ పొడవును కనుక్కోండి. (ఒక మార్కు)
జ: * అభివాహం
B = 0.8 T, v = 10 మీ./సె. ε = 8 V
ε = Bl 8 = 0.8(l)(10)
* తీగ పొడవు l = 1 మీ.


20. విద్యుత్ ప్రేరణకు సంబంధించిన అనువర్తనాన్ని ఒకదాన్ని మన పరిసరాల్లో వినియోగించుకుంటూ దాన్ని పేర్కొనండి. (2 మార్కులు)
జ: * సెక్యూరిటీ చెకింగ్ కోసం ఏర్పాటు చేసే పెద్ద ద్వారంలో ఒక పెద్ద తీగచుట్టను ఉంచుతాం. అది బలహీనమైన సహజ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
* మనం ఏదైనా ఇనుము లాంటి అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రభావిత వస్తువును ఆ ద్వారం ద్వారా తీసుకుని వెళితే తీగచుట్ట యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర అభివాహంలో మార్పు ఏర్పడి, విద్యుత్ ప్రవాహం ఉద్భవించడం వల్ల అలారం మోగుతూ హెచ్చరిస్తుంది.


21. టేప్‌ రికార్డర్ విషయంలో విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణను ఏవిధంగా ఉపయోగించుకుంటారు?
జ: * మనం పాటలు వినడానికి లేదా రికార్డు చేయడానికి ఉపయోగించే టేప్ రికార్డర్ విద్యుత్ అయస్కాంత ప్రేరణ నియమంపై ఆధారపడి పనిచేస్తుంది.

* దీనిలో ఉపయోగించే క్యాసెట్‌లో పలుచని ప్లాస్టిక్ టేప్ ఉంటుంది. ఈ టేప్‌పై ఐరన్ ఆక్సైడ్ పూత ఉంటుంది.
* ఈ టేప్‌పై వివిధ ప్రదేశాలు వివిధ తీవ్రతలతో అయస్కాంతీకరించబడి ఉంటాయి. టేప్‌ రికార్డర్‌లోని చిన్న తీగచుట్టను (సాధారణంగా దీన్ని హెడ్ అంటారు.) ఈ టేప్ తాకుతూ కదులుతూ ఉన్నప్పుడు దాని అయస్కాంత క్షేత్రంలో కలిగే మార్పుల వల్ల ఆ చిన్న తీగచుట్టలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.


22. ఇండక్షన్ స్టవ్ పనిచేసే విధానాన్ని రాయండి. (2 మార్కులు)
జ: * ఇండక్షన్ స్టవ్ విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమంపై ఆధారపడి పనిచేస్తుంది. స్టవ్ ఉపరితలానికి కింద దాన్ని ఆనుకుని ఒక లోహపు చుట్ట ఉంటుంది.
* దీనిలో AC విద్యుత్‌ను ప్రవహింపజేస్తే దాని చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది. ఒక లోహ పాత్రలో నీరుపోసి స్టవ్‌పై ఉంచితే దాని అడుగుభాగంలో ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రం పాత్ర అడుగు భాగాన్ని దాటడం వల్ల పాత్రపై విద్యుచ్ఛాలక బలం ప్రేరేపితమవుతుంది.
* పాత్రను లోహంతో తయారుచేయడం వల్ల ప్రేరిత emf పాత్రలో ప్రేరిత విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
* పాత్రకు నియమిత నిరోధం ఉండటం వల్ల, ప్రవహిస్తున్న విద్యుత్ వల్ల ఉష్ణం జనించి ఆ ఉష్ణం నీటికి అందుతుంది. అందుకే దీన్ని ఇండక్షన్ స్టవ్ అని పిలుస్తారు.


23. ఎలక్ట్రిక్ మోటారు అంటే ఏమిటి? (ఒక మార్కు)
జ: విద్యుత్ శక్తిని యాంత్రిక శక్తిగా మార్చే పరికరమే ఎలక్ట్రిక్ మోటారు.

 

24. నిశ్చలంగా ఉన్న ఆవేశంపై అయస్కాంత క్షేత్రం కలగజేసే బలం ఎంత?  (ఒక మార్కు)
జ: నిశ్చలంగా ఉన్న ఆవేశంపై అయస్కాంత క్షేత్రం కలగజేసే బలం శూన్యం.


25. AC, DC మధ్య భేదమేంటి?  (ఒక మార్కు)
జ: DC (ఏకముఖ విద్యుత్): ప్రతి క్షణానికి దిశను మార్చుకోకుండా నిరంతరం ఒక దిశలో ప్రవహించే విద్యుత్.
AC (ఏకాంతర విద్యుత్): ఇది ప్రతి క్షణానికి తన ప్రవాహ దిశను మార్చుకుంటూ ప్రవహిస్తుంది.


26. ఎలక్ట్రిక్ మోటారు పనిచేసే సూత్రమేంటి? (ఒక మార్కు)
జ: అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచిన విద్యుత్ ప్రవాహం ఉన్న తీగచుట్టపై ప్రయోగించిన బలం ఆధారంగా విద్యుత్ మోటారు పనిచేస్తుంది.


27. జనరేటర్ పనిచేసే నియమం ఏమిటి? (ఒక మార్కు)
జ: * జనరేటర్ విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది.
* ఇది యాంత్రిక శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తుంది.


28. AC జనరేటర్, DC జనరేటర్ మధ్య ఉండే తేడా ఏమిటి? (ఒక మార్కు)
జ: AC జనరేటర్: ఇది ఏకాంతర విద్యుత్‌ను జనకంగా చేసుకుని పనిచేస్తుంది.
DC జనరేటర్: ఇది ఏకముఖ విద్యుత్‌ను జనకంగా చేసుకుని పనిచేస్తుంది.

 

29. తీగచుట్టలో విద్యుత్ అపసవ్య దిశలో ప్రవహిస్తూ ఉంటే తీగచుట్ట ముఖం మనవైపు ఉండేది ఏ రకమైన ధ్రువంగా ప్రవర్తిస్తుంది?  (ఒక మార్కు)
జ: తీగచుట్ట ముఖం మనవైపు ఉండేది ఉత్తర ధ్రువంగా పనిచేస్తుంది.

30. తీగచుట్టలో విద్యుత్ సవ్యదిశలో ప్రవహిస్తూ ఉంటే తీగచుట్ట ముఖం మనవైపు ఉండేది ఏ రకమైన ధ్రువంగా ప్రవర్తిస్తుంది?
జ: మనవైపు ఉన్న తీగచుట్ట ముఖం దక్షిణ ధ్రువంగా పనిచేస్తుంది.

 

హేన్స్ క్రిస్టియన్ ఆయిర్‌స్టెడ్ (1777 - 1851) 
  విద్యుదయస్కాంతత్వాన్ని అవగాహన చేసుకోవడంలో 19వ శతాబ్దపు ప్రముఖ శాస్త్రవేత్తల్లో ఒకరైన ఆయిర్‌స్టెడ్ కీలకపాత్ర వహించారు. ఈయన అనేక ప్రాంతాలు తిరుగుతూ పలు అంశాలు అధ్యయనం చేస్తూ, గొప్ప గొప్ప ప్రసంగాలతో ప్రజల్లో ప్రఖ్యాతిగాంచారు. 1820 ఏప్రిల్‌లో ఒక ప్రసంగంలో అంతకుముందెప్పుడూ చేయని ఒక ప్రయోగాన్ని ఆయిర్‌స్టెడ్ నిర్వహించారు. అయస్కాంత దిక్సూచిని ఒక తీగ కింద ఉంచి, ఆ తీగ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పంపారు. అప్పుడు అయస్కాంత దిక్సూచిలోని సూచిక కదలడం గమనించారు.
ఈ ప్రయోగపు ప్రయోజనాన్ని ఆయిర్‌స్టెడ్ గుర్తించారు. ఈ ప్రయోగానికి ముందు అందరూ విద్యుత్, అయస్కాంతత్వం అనేవి రెండూ ఒకదాంతో ఒకటి సంబంధం లేని శాస్త్రాలుగా భావించేవారు. ఈ ప్రయోగం ద్వారా ఆ రెండింటి మధ్య సంబంధాన్ని ఆయిర్‌స్టెడ్ ప్రదర్శించారు. దీని ద్వారా విద్యుత్, అయస్కాంతత్వం పరస్పర సంబంధం ఉన్న అంశాలుగా నిలిచాయి. ఈ ప్రయోగం ద్వారా ప్రేరణ పొంది కొంతమంది శాస్త్రవేత్తలు విద్యుదయస్కాంతత్వంపై పరిశోధనలు కొనసాగించారు. వారి అన్వేషణల ఫలితంగా ఎన్నో కొత్త శాస్త్రీయ సిద్ధాంతాలు, డైనమో, మోటార్ లాంటి సరికొత్త ఆవిష్కరణలు జరిగాయి. కొత్త సాంకేతికత అందుబాటులోకి వచ్చింది. ఫలితంగా రేడియో, టెలివిజన్, ఆప్టికల్ ఫైబర్ లాంటి సాంకేతిక ఆవిష్కరణలు ఆవిష్కృతమయ్యాయి
ఆయిర్‌స్టెడ్ గౌరవార్థం అయస్కాంత క్షేత్ర బలానికి ప్రమాణంగా ఆయన పేరును ఉపయోగిస్తున్నాం. 1822లో ఆయిర్‌స్టెడ్‌ను రాయల్ స్వీడిష్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌లో విదేశీ సభ్యుడిగా నియమించారు

Posted Date : 02-10-2021

గమనిక : ప్రతిభ.ఈనాడు.నెట్‌లో కనిపించే వ్యాపార ప్రకటనలు వివిధ దేశాల్లోని వ్యాపారులు, సంస్థల నుంచి వస్తాయి. మరి కొన్ని ప్రకటనలు పాఠకుల అభిరుచి మేరకు కృత్రిమ మేధస్సు సాంకేతికత సాయంతో ప్రదర్శితమవుతుంటాయి. ఆ ప్రకటనల్లోని ఉత్పత్తులను లేదా సేవలను పాఠకులు స్వయంగా విచారించుకొని, జాగ్రత్తగా పరిశీలించి కొనుక్కోవాలి లేదా వినియోగించుకోవాలి. వాటి నాణ్యత లేదా లోపాలతో ఈనాడు యాజమాన్యానికి ఎలాంటి సంబంధం లేదు. ఈ విషయంలో ఉత్తర ప్రత్యుత్తరాలకు, ఈ-మెయిల్స్ కి, ఇంకా ఇతర రూపాల్లో సమాచార మార్పిడికి తావు లేదు. ఫిర్యాదులు స్వీకరించడం కుదరదు. పాఠకులు గమనించి, సహకరించాలని మనవి.

ప్రత్యేక కథనాలు

మరిన్ని
 
 

విద్యా ఉద్యోగ సమాచారం