આકૃતિમાં બિંદુ $O$ પર મૂકેલી એક નાની ચુંબકીય સોય $P$ દર્શાવેલ છે. તીર તેની ચુંબકીય મોમેન્ટની દિશા દર્શાવે છે. અન્ય તીરો બીજી સમાન ચુંબકીય સોય $Q$ ના વિવિધ સ્થાન (અને ચુંબકીય મોમેન્ટની દિશાઓ) દર્શાવે છે.
$(a)$ કઈ ગોઠવણીમાં તંત્ર સંતુલનમાં નથી?
$(b)$ કઈ ગોઠવણીમાં તંત્ર $(i)$ સ્થાયી અને $(ii)$ અસ્થાયી સંતુલનમાં છે?
$(c)$ દર્શાવેલી તમામ ગોઠવણીઓમાંથી કઈ ગોઠવણી સૌથી ઓછી સ્થિતિ ઊર્જા ધરાવે છે?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) તંત્રની સ્થિતિ ઊર્જા એક ડાયપોલ $(Q)$ ની બીજા ડાયપોલ $(P)$ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં થતી આંતરક્રિયાને કારણે ઉદભવે છે. ડાયપોલ $P$ ને કારણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર $\vec{B}_P$ નીચે મુજબ છે:
$1$. અક્ષીય રેખા પર: $\vec{B}_P = \frac{\mu_0}{4\pi} \frac{2\vec{m}_P}{r^3}$
$2$. વિષુવરેખીય રેખા પર: $\vec{B}_P = -\frac{\mu_0}{4\pi} \frac{\vec{m}_P}{r^3}$
સંતુલન ત્યારે મળે છે જ્યારે ટોર્ક $\vec{\tau} = \vec{m}_Q \times \vec{B}_P = 0$ થાય,જેનો અર્થ છે કે $\vec{m}_Q$ એ $\vec{B}_P$ ને સમાંતર અથવા પ્રતિ-સમાંતર હોવું જોઈએ.
$(a)$ $PQ_1$ અને $PQ_2$ ગોઠવણીમાં,ચુંબકીય મોમેન્ટ $\vec{m}_Q$ એ તે બિંદુઓ પરના ક્ષેત્ર $\vec{B}_P$ ને સમાંતર કે પ્રતિ-સમાંતર નથી. તેથી,ટોર્ક શૂન્ય નથી અને તંત્ર સંતુલનમાં નથી.
$(b)$ જ્યારે $\vec{m}_Q$ એ $\vec{B}_P$ ને સમાંતર હોય ત્યારે સ્થાયી સંતુલન (સ્થિતિ ઊર્જા $U = -\vec{m}_Q \cdot \vec{B}_P$ ન્યૂનતમ હોય) અને જ્યારે $\vec{m}_Q$ એ $\vec{B}_P$ ને પ્રતિ-સમાંતર હોય ત્યારે અસ્થાયી સંતુલન (સ્થિતિ ઊર્જા $U$ મહત્તમ હોય) મળે છે.
$(i)$ સ્થાયી સંતુલન: $PQ_3$ અને $PQ_6$.
$(ii)$ અસ્થાયી સંતુલન: $PQ_4$ અને $PQ_5$.
$(c)$ સ્થિતિ ઊર્જા $U = -\vec{m}_Q \cdot \vec{B}_P$. સૌથી ઓછી સ્થિતિ ઊર્જા તે ગોઠવણીમાં મળે છે જ્યાં $\vec{m}_Q$ અને $\vec{B}_P$ સમાંતર હોય અને $\vec{B}_P$ નું મૂલ્ય મહત્તમ હોય. અક્ષીય ક્ષેત્ર વિષુવરેખીય ક્ષેત્ર કરતા બમણું હોવાથી,$PQ_6$ (અક્ષ પર) સૌથી ઓછી સ્થિતિ ઊર્જા ધરાવે છે.

Explore More

Similar Questions

એક ટૂંકા ગજિયા ચુંબકના મધ્યબિંદુથી $50 \,cm$ અંતરે અક્ષીય ક્ષેત્રનું મૂલ્ય કેટલું હશે? (ગજિયા ચુંબકની ચુંબકીય મોમેન્ટ $0.4 \,Am^2$ છે)

સમાન ડાયપોલ મોમેન્ટ $M$ ધરાવતા બે ટૂંકા ચુંબકોને તેમના કેન્દ્ર પર લંબરૂપે જોડવામાં આવ્યા છે (આકૃતિ). કાટખૂણાના દ્વિભાજક પર કેન્દ્રથી $d$ અંતરે ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મૂલ્ય કેટલું હશે?

$\text{10}^4 \,J \,T^{-1}$ ની ચુંબકીય મોમેન્ટ ધરાવતો એક ટૂંકો ગજિયો ચુંબક સમક્ષિતિજ સમતલમાં મુક્ત રીતે ફરી શકે છે। $4 \times 10^{-5} \,T$ ના સમક્ષિતિજ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાને સમાંતર સ્થિતિમાંથી ચુંબકને ક્ષેત્રની દિશા સાથે $60^{\circ}$ ના ખૂણે ધીમેથી ફેરવવા માટે કરવું પડતું કાર્ય કેટલું છે ($J$ માં)?

બે ટૂંકા ગજિયા ચુંબકોની ચુંબકીય મોમેન્ટ $1.2 \text{ A m}^2$ અને $1.0 \text{ A m}^2$ છે. તેમને એક સમક્ષિતિજ ટેબલ પર એકબીજાને સમાંતર $20 \text{ cm}$ ના અંતરે એવી રીતે મૂકવામાં આવ્યા છે કે તેમના ઉત્તર ધ્રુવો ભૌગોલિક દક્ષિણ તરફ રહે. તેમની ચુંબકીય વિષુવવૃત્તીય રેખા સામાન્ય છે. પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રનો સમક્ષિતિજ ઘટક $3.6 \times 10^{-5} \text{ T}$ છે. તો તેમના કેન્દ્રોને જોડતી રેખાના મધ્યબિંદુ પર પરિણામી સમક્ષિતિજ ચુંબકીય પ્રેરણ $\left(\frac{\mu_0}{4 \pi} = 10^{-7} \text{ N/A}^2\right)$ શોધો.

$5.25 \times 10^{-2} \; J \, T^{-1}$ જેટલી ચુંબકીય મોમેન્ટ ધરાવતા એક ટૂંકા ગજિયા ચુંબકને પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશાને લંબ રહે તે રીતે મૂકવામાં આવે છે. ચુંબકના કેન્દ્રથી કેટલા અંતરે પરિણામી ચુંબકીય ક્ષેત્ર પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે $45^{\circ}$ નો ખૂણો બનાવશે,જ્યારે તે બિંદુ
$(a)$ તેની વિષુવરેખા પર હોય અને
$(b)$ તેની અક્ષ પર હોય.
આ સ્થળે પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મૂલ્ય $0.42 \; G$ છે. ચુંબકની લંબાઈને અંતરની સરખામણીમાં અવગણો.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo