Electromagnetic Induction

​ELECTROMAGNETIC INDUCTION

By Utkersh Bora

वैद्युत-चुंबकीय प्रेरण (EMI) वह घटना है जिसमें किसी चालक में विद्युत वाहक बल (emf) उत्पन्न होता है, जब उससे जुड़ा चुंबकीय फ्लक्स बदलता है।
इस घटना की खोज स्वतंत्र रूप से माइकल फैराडे (इंग्लैंड) ने 1831 में और जोसेफ हेनरी (अमेरिका) ने 1832 में की।

फैराडे के प्रयोग से पता चला कि यदि कुंडली के आसपास का चुंबकीय क्षेत्र बदले, तो उसमें विद्युत धारा उत्पन्न की जा सकती है।

Electromagnetic Induction (EMI) is the phenomenon of generating an electromotive force (emf) in a conductor when the magnetic flux linked with it changes.
The phenomenon was discovered independently by Michael Faraday (England) in 1831 and Joseph Henry (USA) in 1832. Faraday’s experiment showed that an electric current can be produced in a coil if the magnetic field around it changes.

Historical Background

Multiple Choice

Who discovered electromagnetic induction first?
किसने सबसे पहले वैद्युत-चुंबकीय प्रेरण की खोज की?

• Joseph Henry / जोसेफ हेनरी

• Michael Faraday / माइकल फैराडे

• James Clerk Maxwell/ जेम्स क्लर्क मैक्सवेल

• Oersted / ऑएर्स्टेड

Multiple Choice

In which year did Faraday perform his experiment?
फैराडे ने अपना प्रयोग किस वर्ष किया?

• 1820

• 1831

• 1832

• 1835

फैराडे का पहला नियम: जब भी किसी बंद परिपथ से जुड़ा चुंबकीय फ्लक्स बदलता है, उसमें एक विद्युत वाहक बल प्रेरित होता है।

फैराडे का दूसरा नियम: प्रेरित emf का परिमाण, परिपथ से गुजरने वाले चुंबकीय फ्लक्स के परिवर्तन की दर के सीधे अनुपाती होता है:

Faraday’s First Law: Whenever the magnetic flux linked with a closed circuit changes, an emf is induced in it.

Faraday’s Second Law: The magnitude of induced emf is directly proportional to the rate of change of magnetic flux through the circuit:

Faraday’s Laws of Electromagnetic Induction

Multiple Choice

According to Faraday’s first law, what is necessary for inducing emf?
फैराडे के पहले नियम के अनुसार, emf प्रेरित करने के लिए क्या आवश्यक है?

• Changing electric field / बदलता विद्युत क्षेत्र

• Changing magnetic flux / बदलता चुंबकीय फ्लक्स

• Constant magnetic field / स्थिर चुंबकीय क्षेत्र

• None of these / इनमें से कोई नहीं

Multiple Choice

The formula for induced emf is:
प्रेरित emf का सूत्र है:

• dB​/dt

• dΦB/dt

• -dΦB/dt

• −dB​/dt

Lenz’s Law: The direction of the induced current is such that it opposes the change in magnetic flux that produced it. Mathematically, the negative sign in Faraday’s second law represents Lenz’s law.

Conservation of Energy: Lenz’s law ensures that energy is conserved — the induced current opposes motion, requiring mechanical work to maintain motion, which gets converted to electrical energy.
लेन्ज का नियम: प्रेरित धारा की दिशा ऐसी होती है कि वह उस चुंबकीय फ्लक्स के परिवर्तन का विरोध करती है जिसने उसे उत्पन्न किया। गणितीय रूप से, फैराडे के दूसरे नियम में ऋण चिह्न लेन्ज के नियम को दर्शाता है।

ऊर्जा संरक्षण: लेन्ज का नियम यह सुनिश्चित करता है कि ऊर्जा संरक्षित रहे — प्रेरित धारा गति का विरोध करती है, जिससे गति बनाए रखने के लिए यांत्रिक कार्य करना पड़ता है, जो विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।

Conservation of Energy & Lenz’s Law

Multiple Choice

The negative sign in Faraday’s second law represents:
फैराडे के दूसरे नियम में ऋण चिह्न दर्शाता है:

• Direction of current / धारा की दिशा

• Magnitude of emf / emf का परिमाण

• Magnetic flux / चुंबकीय फ्लक्स

• None / कोई नहीं

Multiple Choice

Lenz’s law obeys which principle?
लेन्ज का नियम किस सिद्धांत का पालन करता है?

• Law of gravitation / गुरुत्वाकर्षण का नियम

• Conservation of energy / ऊर्जा संरक्षण

• Coulomb’s law / कूलॉम्ब का नियम

• Ampere’s law / एम्पीयर का नियम

Self Induction & Mutual Induction

Self Induction: The phenomenon in which a changing current in a coil induces an emf in the same coil.
Self inductance (L) is given by: L= Φ/I

Mutual Induction: The phenomenon in which a changing current in one coil induces an emf in another nearby coil.
Mutual inductance (M) is given by: M = Φ₂/I₁

SI Unit: Henry

Self Induction & Mutual Induction

स्व-प्रेरण: यह वह घटना है जिसमें किसी कुंडली में बदलती धारा उसी कुंडली में emf प्रेरित करती है।
स्व-प्रेरकत्व (L) का सूत्र: L = Φ/I

पारस्परिक प्रेरण: यह वह घटना है जिसमें एक कुंडली में बदलती धारा पास की दूसरी कुंडली में emf प्रेरित करती है।
पारस्परिक प्रेरकत्व (M) का सूत्र:

M = Φ₂/I₁

SI Unit: Henry

Multiple Choice

Which induction occurs in the same coil?
कौन-सी प्रेरण एक ही कुंडली में होती है?

• Mutual induction / पारस्परिक प्रेरण

• Self induction / स्व-प्रेरण

• Both / दोनों

• None / कोई नहीं

Multiple Choice

Unit of inductance in SI is:
SI में प्रेरकत्व की इकाई है:

• Henry / हेनरी

• Tesla / टेस्ला

• Weber / वेबर

• Joule / जूल

Energy Stored in an Inductor

When current flows through an inductor, energy is stored in its magnetic field.
If current increases from 0 to I, the work done is stored as:

U=1/2 LI²

where U is the energy stored, L is the inductance, and I is the current.

जब एक प्रेरक में धारा प्रवाहित होती है, तो ऊर्जा उसके चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहित होती है।
यदि धारा 0 से I तक बढ़ती है, तो किया गया कार्य इस प्रकार संग्रहित होता है:

U=1/2 LI²

जहाँ U संग्रहित ऊर्जा है, L प्रेरकत्व है, और I धारा है।

Multiple Choice

Energy stored in an inductor is proportional to:
प्रेरक में संग्रहित ऊर्जा किसके समानुपाती है?

• LI

• LI²

• I²

• L

Multiple Choice

If L=2 H and I=3 A, energy stored is:
यदि L=2 H और I=3 A, तो संग्रहित ऊर्जा है:

• 9 J

• 6 J

• 3 J

• 12 J

Eddy Currents

Eddy currents are loops of induced currents produced in bulk conductors when exposed to a changing magnetic field.
They cause heating and energy loss but are also useful in applications like induction cooktops, electric brakes, and speedometers.

भंवर धाराएँ (Eddy currents) वे प्रेरित धारा-लूप हैं जो बड़े आकार के चालकों में उत्पन्न होते हैं जब वे बदलते चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आते हैं।
ये ऊष्मा और ऊर्जा की हानि का कारण बनते हैं, लेकिन प्रेरण चूल्हे, विद्युत ब्रेक और स्पीडोमीटर जैसे उपयोगों में सहायक भी होते हैं।

Multiple Choice

Eddy currents are produced in:
भंवर धाराएँ किसमें उत्पन्न होती हैं?

• Insulators / निरोधकों में

• Bulk conductors / बड़े चालकों में

• Vacuum / निर्वात में

• None / कोई नहीं

Multiple Choice

Eddy currents are undesirable in:
भंवर धाराएँ किसमें हानिकारक होती हैं?

• Transformers / ट्रांसफॉर्मर

• Electric brakes / विद्युत ब्रेक

• Induction cookers / प्रेरण चूल्हे

• Speedometers / स्पीडोमीटर