GSEB Solutions for Class 10 Science

જવાબ :

હોકાયંત્ર એ એક એવું સાધન છે જેનો ઉપયોગ કોઈ બિંદુ પાસે ચુંબકીયક્ષેત્રની દિશા શોધવા થાય છે.

હોકાયંત્ર એ દર્શક રૂપે નાના ચુંબકનો બનેલો હોય છે. આ નાનો ચુંબક એવી રીતે ગોઠવેલ હોય છે કે જેથી તે સમક્ષિતિજ સમતલમાં મુક્ત રીતે ભ્રમણ કરી શકે. હોકાયંત્રમાંના નાના ચુંબકને ચુંબકીય સોય પણ કહે છે.

તે એક નાનું ગજીયા ચુંબક છે. હોકાયંત્રની સોયના છેડા લગભગ ભૌગોલિક ઉત્તર અને દક્ષિણ દિશા તરફ રહે છે.

ખરેખર તો તે પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રની દક્ષિણ તથા ઉત્તર દિશામાં રહે છે. કારણ કે પૃથ્વી એક ખુબ જ મોટા ગજીયા ચુંબક તરીકે વર્તે છે. સોયનો એક છેડો ઉત્તર દિશા દર્શાવે છે. તેને ઉત્તર ધ્રુવ કહે છે. અને બીજો છેડો દક્ષિણ દિશા દર્શાવે છે. તેને દક્ષિણ ધ્રુવ કહે છે.

જવાબ :

આ પ્રશ્નને આપણે એક પ્રયોગ દ્વારા સમજીશું અને પછી અવલોકન લખીશું.

પદ્ધતિ: ડ્રોઈંગ બોર્ડ પર એક સફેદ પેપરને ચીકણા દ્રવ્ય વડે ચીપકાવો. એક ગજીયા ચુંબકને તેની મધ્યમાં મુકો.

ત્યારબાદ ગજીયા ચુંબકની આસપાસ એક સરખો લોખંડનો ભૂકો ભભરાવો. આ માટે તમે મીઠું છાંટવાની ડબ્બીનો ઉપયોગ કરી શકો. હવે પૂંઠા પર હળવેથી ટકોરા મારો. તમે શું અવલોકન કરો છો?

લોખંડનો ભૂકો આવી ચોક્કસ ભાતમાં કેમ ગોઠવાય? આ ભાત શું દર્શાવે છે તેનું અવલોકન કરવાનું છે.

અવલોકન:

લોખંડનો ભૂકો પોતાની જાતે જ ચોક્કસ ભાતમાં ગોઠવાઈ જાય છે. ગજિયો ચુંબક પોતાની આસપાસના વિસ્તારમાં પોતાનો પ્રભાવ ઉત્પન્ન કરે છે. તેથી લોખંડનો ભૂકો બળ અનુભવે છે.

આ બળને કારણે લોખંડનો ભૂકો ચોક્કસ ભાતમાં ગોઠવાય છે. ચુંબકની આસપાસનો વિસ્તાર કે જેમાં ચુંબકના બળની અસર અનુભવાય છે. તેને ચુંબકીય ક્ષેત્ર કહે છે. લોખંડના ભૂકાની ગોઠવણીથી જે રેખા બને છે તેને ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ કહે છે.

નિર્ણય: ગજિયો ચુંબક, ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે અને તે, ગજીયા ચુંબકની આસપાસ લોખંડનો ભૂકો ભભરાવીને શોધી શકાય છે.

જવાબ :

પદ્ધતિ: એક બેટરી, ચલ અવરોધ, એમીટર, પ્લગકળ અને જાડો લાંબો સુરેખ તાંબાનો તાર લો.

એક લંબચોરસ પૂઠાની મધ્યમાંથી પૂંઠાની સમતલને લંબરૂપે રહે તેમ પૂંઠામાં દાખલ કરો. ધ્યાન રહે કે પૂઠું તારમાં જડિત હોય, ઉપર કે નીચે સરકતું ન હોય.

તાંબાના તારને બિંદુ X અને Yની વચ્ચે ઉધ્વ રહે તે રીતે બેટરી, પ્લગ કળ, એમીટર અને રીહોસ્ટેટ સાથે શ્રેણીમાં જોડો. થોડો લોખંડનો ભૂકો પૂઠા પર સમાન રીતે ભભરાવો.

ત્યારબાદ કળ લગાવીને પરિપથ બંધ કરો જેથી તારમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ વહેશે. એ સુનીશ્ચિત કરો કે બિંદુઓ X અને Y વચ્ચે જોડેલ તાંબાનો તાર ઉધ્વ દિશામાં સીધો રહે છે. ચલ અવરોધના ચાલને એક ચોક્કસ સ્થિતિમાં રાખીને એમીટરમાંથી વહેતા પ્રવાહની નોંધ કરો. પૂંઠાને હળવેથી ટકોરા મારો. લોખંડની ભૂકાની ભાતનું અવલોકન કરો.

આ રીતે ઉદભવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા કેવી રીતે શોધીશું.

શું સુરેખ તાંબાના તારમાંથી વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા ઉલટાવતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓની દિશાઉલટાય છે કે નહી તે ચકાશો.

જો તાંબાના તારમાંથી વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહમાં ફેરફાર કરવામાં આવે તો આપેલ બિંદુ પાસે હોકાયંત્રની સોયના કોણાવર્તન પર શું પ્રભાવ પડશે.

આ જોવા માટે તારમાંથી વહેતા પ્રવાહમાં ચલ અવરોધની મદદથી ફેરફાર કરો.

તારમાંથી વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહને એક સરખો રાખીને જો હોકાયંત્રને તાંબાના તારથી દુર લઇ જવામાં આવે તો હોકાયંત્રની સોયના  કોણાવર્તનમાં શું ફેર પડશે? તમે કેવો ફેરફાર જુઓ છો?

અવલોકન: એવું જોવા મળ્યું કે લોખંડનો ભૂકો તાંબાના તારની આસપાસ સંકેન્દ્રિત વર્તુળની ભાત રચાય તે રીતે ગોઠવાઈ જાય છે. આ સંકેન્દ્રિત વર્તુળો ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓ દર્શાવે છે. હોકાયંત્રની સોયના ઉત્તર દ્રુવો વડે દર્શાવેલ દિશા P બિંદુ આગળ ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાની દિશા આપે છે. તેને તીર દ્વારા દર્શાવેલ છે.

જો સુરેખ તાંબાના તારમાં વહેતા પ્રવાહની દિશા ઉલટાવામાં આવે તો ચુંબકીય ક્ષેત્રરેખાઓની દિશા પણ ઉલટાઈ જાય છે. જયારે વિદ્યુતપ્રવાહ બદલાય છે ત્યારે સોયનું કોણાવર્તન પણ બદલાય છે. જો વિદ્યુત પ્રવાહ વધે તો કોણાવર્તન વધે. અને જો વિદ્યુત પ્રવાહ ઘટે તો કોણાવર્તન પણ ઘટે. જયારે હોકાયંત્રને તારથી દુર તરફ ખસેડવામાં આવે ત્યારે સોયનું કોણાવર્તન ઘટે છે. જયારે હોકાયંત્રને તારથી દુર ખસેડવામાં આવે છે ત્યારે એવું જોવામાં આવે છે કે વિદ્યુત પ્રવાહ આધારિત સુરેખ તારની આસપાસનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર દર્શાવતા સંકેન્દ્રિત વર્તુળો મોટા ને મોટા થતા જાય છે.

નિર્ણય: વિદ્યુત પ્રવાહ ધારિત સુરેખ તારના ઉત્પન્ન થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રની ભાત સંકેન્દ્રિત વર્તુળો છે. જે બીજું કશું નહી પણ ઉત્પાદિત ચુંબકીય ક્ષેત્રની ચુંબકીય  ક્ષેત્રરેખાઓ છે. કોઈ બિંદુ આગળ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા તે બિંદુ પાસે ચોકકસ વર્તુળને દોરેલા સ્પર્શકની દિશા હોય છે. જે તે બિંદુ પાસે હોકાયંત્રની સોયના ઉત્તર ધ્રુવની દિશા છે. જો સુરેખ તાંબાના તારમાં વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા ઉલટાવામાં આવે તો ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા પણ ઉલટાઈ જાય છે. અર્થાત તે વિદ્યુત પ્રવાહની દિશા પર આધાર રાખે છે. જેમ તારમાં વહેતો વિદ્યુત પ્રવાહ વહે છે તેમ આપેલ બિંદુ પાસે ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મુલ્ય વધે છે. જેમ તારથી અંતર વધે છે તેમ વાહકમાં આપેલ વિદ્યુત પ્રવાહ દ્વારા ઉત્પાદિત ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મુલ્ય ઘટે છે.