Electromagnetic Theory MCQ Quiz in తెలుగు - Objective Question with Answer for Electromagnetic Theory - ముఫ్త్ [PDF] డౌన్‌లోడ్ కరెన్

మాక్స్‌వెల్ సమీకరణాలు

మొదటి మాక్స్‌వెల్ సమీకరణం విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క విభేదనం స్థానిక స్థలంలో విద్యుత్ చార్జ్ సాంద్రత మరియు సమతల శూన్య స్థలం యొక్క విద్యుత్ లక్షణం ద్వారా సృష్టించబడుతుందని చెబుతుంది.

∇. D = ρ_v

రెండవ మాక్స్‌వెల్ సమీకరణం అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క విభేదనం ఎల్లప్పుడూ సున్నా అని వ్యక్తపరుస్తుంది.

సమీకరణం ∇. B = 0 అయస్కాంత క్షేత్రం (B) సోలెనాయిడల్ అని సూచిస్తుంది, అంటే దానికి విభేదనం లేదు మరియు అయస్కాంత ఏకధ్రువాలు ఉనికిలో లేవు.

వివరణ

• ఒకే అయస్కాంత ధ్రువం ఉనికిలో లేదు: ఇది నిజం మరియు ∇.B = 0 తో సరిపోలుతుంది, అంటే అయస్కాంత ఏకధ్రువాలు (ఒకే అయస్కాంత ధ్రువాలు) ప్రకృతిలో ఉనికిలో లేవు.
• అయస్కాంత క్షేత్రానికి రెండు సింక్‌లు మరియు మూలాలు ఉన్నాయి: ∇.B = 0 ప్రకారం, అయస్కాంత క్షేత్రాలకు మూలాలు లేదా సింక్‌లు లేవు; అవి ఎల్లప్పుడూ మూసివేసిన లూప్‌లను ఏర్పరుస్తాయి, ఏకధ్రువాల లేకపోవడాన్ని సూచిస్తుంది.
• అయస్కాంత క్షేత్రం విద్యుత్ క్షేత్రానికి లంబంగా ఉంటుంది: ఇది మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రాల సందర్భంలో ఫారడే యొక్క ప్రేరణ చట్టానికి సంబంధించినది, కానీ ఇది ∇.B = 0 కి నేరుగా సంబంధించినది కాదు.
• అయస్కాంత క్షేత్రం సోలెనాయిడల్: ఇది సరైనది మరియు ∇.B = 0 కి నేరుగా సంబంధించినది, అయస్కాంత క్షేత్రం సోలెనాయిడల్ (విభేదనం-రహితం) అని సూచిస్తుంది.

విద్యుత్ అభివాహం:

• ఇది ప్రదేశ మూలకంతో అనుబంధించబడిన విద్యుత్ క్షేత్ర రేఖల సంఖ్యగా నిర్వచించబడింది.
• విద్యుత్ అభివాహం  అనేది ప్రదేశ సదిశతో కూడిన విద్యుత్ అభివాహం యొక్క డాట్ ఉత్పత్తిగా లెక్కించబడే ఆదిశ రాశి, అనగా ϕ = E.A = EA cosθ
• విద్యుత్ అభివాహం యొక్క SI ప్రమాణం N-m²/C.

విద్యుత్ అభివాహం సాంద్రత (D) అనేది సదిశ రాశి, ఎందుకంటే ఇది సదిశ రాశి విద్యుత్ క్షేత్రం మరియు మాధ్యమం యొక్క ఆదిశ రాశి పారగామ్యం యొక్క ఉత్పత్తి,

i.e.

\(\overset{\rightharpoonup}{D} = \varepsilon \overset{\rightharpoonup}{E}\)

దీని ప్రమాణం చదరపు మీటరుకు కూలంబ్.

భావన:

• ఫ్లెమింగ్ యొక్క ఎడమ చేతి నిబంధన ఒక అయస్కాంత క్షేత్రంలో కదులుతున్న విద్యుతావేశ  కణం లేదా అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచబడిన విద్యుత్తు-వాహక తీగ ద్వారా కలిగే శక్తిని అందిస్తుంది.
• ఇది "ఎడమ చేతి బొటనవేలు, చూపుడు వేలు మరియు మధ్య వేలును ఒకదానికొకటి లంబంగా ఉండేలా చాచండి.
• చూపుడు వేలు అయస్కాంత క్షేత్రం వైపు చూపితే, కేంద్ర వేలు ఆవేశం యొక్క కదలిక దిశలో ఉంటే, అప్పుడు బొటనవేలు ధనాత్మక విద్యుత్  కణాల ద్వారా కలిగే శక్తి దిశలో చూపుతుంది."

వివరణ:

• ప్రశ్న ప్రకారం

1. చూపుడు వేలు (చూపుడు వేలు): అయస్కాంత క్షేత్రం (అయస్కాంత ప్రవాహం) దిశను సూచిస్తుంది. కాబట్టి ఎంపిక 3 సరైనది.
2. మధ్య వేలు: ఆవేశం యొక్క కదలిక దిశను సూచిస్తుంది (ప్రస్తుతం).
3. బొటనవేలు కాగితం నుండి బయటకు చూపుతోంది: ధనాత్మక విద్యుతావేశ కణాల ద్వారా కలిగే శక్తి లేదా కదలిక దిశను సూచిస్తుంది.

కాన్సెప్ట్:

కూలంబ్ నియమం:

q₁ మరియు q₂ అనే రెండు బిందువులు ఆవేశాల మధ్య ఉన్న స్థిరవిద్యుత్ బలం F యొక్క పరిమాణం ఆవేశాల పరిమాణాల ఉత్పత్తికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని మరియు వాటి మధ్య దూరం r యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుందని ఇది పేర్కొంది.

• ఇది సమీకరణం ద్వారా గణితశాస్త్రపరంగా సూచించబడుతుంది:

\(F = \frac{1}{4\pi ϵ_0}\frac{q_1 q_2}{r^2}\)

ఇక్కడ ϵ₀ అనేది ఖాళీ స్థలం యొక్క అనుమతి  (8.854 × 10-12 C2 N-1 m-2).

యొక్క విలువ\(k = \frac{1}{4\pi ϵ_0} = 9 \times 10^9 N m^2 C^{-2}\)

సాధన:

కాబట్టి, రెండు ఛార్జ్‌లు q₁ మరియు q₂ మధ్య బలం 200 N.

\(F = k\frac{q_1 q_2}{r^2} = 200N\) -- (1)

కొత్త దూరం r' = 2 r అయితే

కొత్త బలం

\(F' = k\frac{q_1 q_2}{r'^2} = k\frac{q_1 q_2}{(2r)^2}\)

\(\implies F' = k\frac{q_1 q_2}{4r^2} = \frac{1}{4}k\frac{q_1 q_2}{(r)^2}\)     ---(2)

(1) మరియు (2) నుండి

\(\implies F' = \frac{F}{4}\)

or

\(\implies F' = \frac{200N}{4} = 50 \ N\)

కాబట్టి, సరైన ఎంపిక 50 N.

డైనమిక్ గా ప్రేరిత EMF: వాహకం తిరుగుతున్నప్పుడు మరియు క్షేత్రం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, వాహకంలో ప్రేరేపించబడిన EMFను డైనమిక్ ప్రేరిత EMF అంటారు.

ఉదా: DC జనరేటర్, AC జనరేటర్

స్టాటిక్ ప్రేరిత EMF: వాహకం స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు మరియు క్షేత్రం మారుతున్నప్పుడు (మారుతూ) అప్పుడు వాహకంలో ప్రేరేపించబడిన EMFను స్టాటిక్ ప్రేరిత EMF అంటారు.

ఉదా: ట్రాన్స్ ఫార్మర్

సాధన:            

• కొంత విద్యుత్తును మోసుకెళ్లే విద్యుత్ వలయంలోని రెండు బిందువుల మధ్య విద్యుత్ పోటేన్శియల్ బేధం ప్రమాణ చార్జ్‌ను ఒక బిందువు నుండి మరొక బిందువుకి తరలించడానికి చేసే పని.
• ఎలక్ట్రిక్ పొటెన్షియల్ తేడాపై ప్రామాణిక మెట్రిక్ యూనిట్ వోల్ట్, సంక్షిప్త V.
• పొటెన్షియల్ బేధం ప్రమాణ ఛార్జీకి చేసిన పని.

గణితశాస్త్రపరంగా, ఇది ఇలా నిర్వచించబడింది:

\(V={W\over Q}\)

V = పొటెన్షియల్ బేధం

W = పని పూర్తయింది

Q = విద్యుదావేశం.

పని యొక్క SI ప్రమాణం జూల్ మరియు ఛార్జ్ యొక్కది కూలంబ్.

సోలనోయిడ్ లోపల అయస్కాంత క్షేత్రం ఏకరీతిగా ఉంటుంది

వివరణ:

1. కాయిల్ యొక్క సాధారణ వ్యాసం పొడవు కంటే చిన్నదిగా ఉండే ఇన్సులేట్ వైర్ యొక్క అనేక గట్టిగా గాయపడిన స్థూపాకార కాయిల్‌ను సోలనోయిడ్ అంటారు.

2. సోలనోయిడ్ చుట్టూ మరియు లోపల అయస్కాంత క్షేత్రం ఉత్పత్తి అవుతుంది. సోలేనోయిడ్ లోపల ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రం ఏకరీతిగా మరియు సోలేనోయిడ్ యొక్క అక్షానికి సమాంతరంగా ఉంటుంది.

పై వివరణ నుండి, మనం చూడవచ్చు,

సోలనోయిడ్ అనేది ప్రాథమికంగా గట్టిగా గాయపడిన వైర్ యొక్క హెలికల్ కాయిల్, ఇది దాని పొడవుతో పోలిస్తే చిన్న వ్యాసంతో రూపొందించబడింది.

సోలేనోయిడ్ లోపల అయస్కాంత క్షేత్రం ఉత్పన్నమైనప్పుడు అది అనువర్తిత కరెంట్ మరియు యూనిట్ పొడవుకు ఉన్న మలుపుల సంఖ్య రెండింటికి చాలా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది కాబట్టి అయస్కాంత క్షేత్రం సోలేనోయిడ్ యొక్క వ్యాసంపై ఆధారపడదు మరియు లోపల ఉన్న క్షేత్రం స్థిరంగా ఉంటుంది.

అదనపు సమాచారం

సోలనోయిడ్‌లోని అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలం దీని ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది -

\(B=\dfrac{{{\mu }_{0}}NI}{l}\)

ఎక్కడ,

N = మలుపుల సంఖ్య,

l = సోలనోయిడ్ యొక్క పొడవు,

l = సోలనోయిడ్‌లో కరెంట్

μo = గాలి లేదా వాక్యూమ్ యొక్క సంపూర్ణ పారగమ్యత.

విద్యుద్వాహక పదార్ధాలు: విద్యుత్ ప్రవాహానికి పేలవమైన కండక్టర్ అయిన ఇన్సులేటింగ్ పదార్థాలను విద్యుద్వాహక పదార్థాలు అంటారు.

విద్యుద్వాహకమును విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంచినప్పుడు వాటి గుండా కరెంట్ ప్రవహించదు కానీ విద్యుత్ ద్విధ్రువాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది అంటే పరమాణు లేదా పరమాణు స్థాయిలో ధనాత్మక మరియు ప్రతికూల విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన ఎంటిటీల విభజన ఉంటుంది.

వీటిని కెపాసిటర్లు, పవర్ లైన్ మరియు ఎలక్ట్రిక్ ఇన్సులేషన్, స్విచ్ బేస్‌లు మరియు లైట్ రెసెప్టాకిల్స్‌లో ఉపయోగిస్తారు.

విద్యుద్వాహక బలం : ఇచ్చిన పదార్ధం విచ్ఛిన్నం కాకుండా వర్తించే గరిష్ట వోల్టేజీని విద్యుద్వాహక బలం అంటారు.

ఇది పదార్థం యొక్క యూనిట్ మందానికి వోల్ట్లలో కొలుస్తారు.

వివరణ :

ఇన్సులేటింగ్ పదార్థం యొక్క విద్యుద్వాహక బలం పదార్థం (V/m) యూనిట్ మందానికి (m) వోల్ట్‌లలో (V) కొలుస్తారు. కాబట్టి ఎంపిక 1 సరైనది.

సరైన సమాధానం సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం.

ప్రధానాంశాలు

• ఆప్టికల్ ఫైబర్:
  • ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క పని మొత్తం అంతర్గత ప్రతిబింబంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి, ఎంపిక 2 సరైనది.
  • ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లు అనేక పొడవైన అధిక-నాణ్యత మిశ్రమ గాజు/క్వార్ట్జ్ ఫైబర్‌లను కలిగి ఉంటాయి. ప్రతి ఫైబర్ కోర్ మరియు క్లాడింగ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.
  • కోర్ (μ1) పదార్థం యొక్క వక్రీభవన సూచిక క్లాడింగ్ (μ2) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
  • కాంతి ఒక చిన్న కోణంలో ఫైబర్ యొక్క ఒక చివరన పరావర్తనం చెందినప్పుడు, కాంతి లోపలికి వెళుతుంది, ఫైబర్‌తో పాటు పునరావృతమయ్యే మొత్తం సంపూర్ణాంతర పరావర్తనం ప్రక్రియకు లోనవుతుంది మరియు చివరకు బయటకు వస్తుంది.
  • పరావర్తన కోణం ఎల్లప్పుడూ దాని క్లాడింగ్‌కు సంబంధించిన కోర్ మెటీరియల్ యొక్క క్లిష్టమైన కోణం కంటే పెద్దదిగా ఉంటుంది.
  • ఫైబర్ వంగి ఉన్నప్పటికీ, కాంతి ఫైబర్ వెంట సులభంగా ప్రయాణించగలదు.
• 

సరైన సమాధానం స్థిరమైన అయస్కాంత క్షేత్రానికి మూలం. ప్రధానాంశాలు

• సోలనోయిడ్ అనేది వైర్ యొక్క కాయిల్, మరియు దాని ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు, ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం ఉత్పత్తి అవుతుంది.
• సోలనోయిడ్ లోపల ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రం ఏకరీతిగా మరియు బలంగా ఉంటుంది, ఇది విద్యుదయస్కాంతాలు మరియు అయస్కాంత తాళాలు వంటి అనువర్తనాలకు ఉపయోగపడుతుంది.
• కాయిల్‌లోని కరెంట్ లేదా మలుపుల సంఖ్యను పెంచడం ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలాన్ని పెంచవచ్చు .
• సోలనోయిడ్ అనేది ఒక రకమైన విద్యుదయస్కాంతం, ఇది స్థూపాకార కోర్ చుట్టూ చుట్టబడిన వైర్ కాయిల్‌ను కలిగి ఉంటుంది.
  • సోలనోయిడ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన అయస్కాంత క్షేత్రం కాయిల్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ మరియు కాయిల్‌లోని మలుపుల సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
  • డోర్ లాక్‌లు, వాల్వ్‌లు, రిలేలు మరియు మోటార్‌లతో సహా వివిధ రకాల అప్లికేషన్‌లలో సోలనోయిడ్‌లు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి.

అదనపు సమాచారం

• విద్యుత్తును మోసుకెళ్ళే సోలనోయిడ్ తనంతట తానుగా కాంతిని విడుదల చేయదు .
  • అయినప్పటికీ, ఇది కాంతి మూలాన్ని సృష్టించడానికి LED లు లేదా ప్రకాశించే బల్బుల వంటి ఇతర భాగాలతో కలిపి ఉపయోగించవచ్చు.
• సోలనోయిడ్ సరిగ్గా నిర్మించబడకపోతే లేదా కాయిల్‌లో లోపం ఉన్నట్లయితే, అది ఏకరీతి కాని అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.
• విద్యుత్ శక్తిని యాంత్రిక శక్తిగా మార్చడానికి సోలనోయిడ్‌ను ఉపయోగించవచ్చు.
• కాయిల్ ద్వారా కరెంట్ ప్రవహించినప్పుడు, అది ప్లాంగర్ లేదా ఇతర యాంత్రిక భాగాన్ని తరలించడానికి ఉపయోగించే అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది.

Coulomb's law in Electrostatics:

రెండు స్టేషనరీ పాయింట్ ఛార్జీల మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క శక్తి ఛార్జీల ఉత్పత్తికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు వాటి మధ్య దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు రెండు ఛార్జీలను కలిపే సరళ రేఖ వెంట పనిచేస్తుంది.

F ∝ q1 × q2

\(F \propto \;\frac{1}{{{r^2}}}\)

\(F = K\frac{{{q_1}\; \times \;{q_2}}}{{{r^2}}}\)

ఇక్కడ K = ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫోర్స్ స్థిరాంకం:

\(K=\frac{1}{4\pi ϵ }\)

\(F = \frac{1}{4\pi ϵ}\frac{{{q_1}\; \times \;{q_2}}}{{{r^2}}}\)

పరిశీలన:

• 'r' చిన్నగా ఉన్నప్పుడు, అంటే ఛార్జీలు తక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫోర్స్ పెరుగుతుంది.
• విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 'ϵ' చిన్నగా ఉన్నప్పుడు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఫోర్స్ పెరుగుతుంది.
• శక్తి ఛార్జీల పరిమాణంపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది.