एक ट्रांसफॉर्मर किस सिद्धांत पर कार्य करता है?

Question

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The correct answer is B: अन्योन्य प्रेरण (Mutual induction). एक ट्रांसफॉर्मर विद्युत चुम्बकीय अन्योन्य प्रेरण (electromagnetic mutual induction) के सिद्धांत पर संचालित होता है। जब प्राथमिक वाइंडिंग (primary winding) से प्रत्यावर्ती धारा (alternating current) प्रवाहित होती है, तो यह एक समय-परिवर्तनीय चुंबकीय फ्लक्स बनाती है जो द्वितीयक वाइंडिंग (secondary winding) से जुड़ता है, जिससे उसमें एक विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित होता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
एक ट्रांसफॉर्मर विद्युत चुम्बकीय अन्योन्य प्रेरण (electromagnetic mutual induction) के सिद्धांत पर संचालित होता है। जब प्राथमिक वाइंडिंग (primary winding) से प्रत्यावर्ती धारा (alternating current) प्रवाहित होती है, तो यह एक समय-परिवर्तनीय चुंबकीय फ्लक्स बनाती है जो द्वितीयक वाइंडिंग (secondary winding) से जुड़ता है, जिससे उसमें एक विद्युत वाहक बल (EMF) प्रेरित होता है।

Working Principle: प्राथमिक वाइंडिंग को AC सप्लाई द्वारा उत्तेजित किया जाता है, जो फैराडे के नियम के अनुसार चुंबकीय कोर में $\Phi$ फ्लक्स उत्पन्न करता है। यह फ्लक्स द्वितीयक वाइंडिंग से जुड़ता है और समान आवृत्ति पर बदलता है, जिससे एक द्वितीयक वोल्टेज $e_2 = -N_2 \frac{d\Phi}{dt}$ प्रेरित होता है। चुंबकीय रूप से जुड़े कॉइल्स के बीच बिना किसी भौतिक संपर्क के ऊर्जा का यह स्थानांतरण ही अन्योन्य प्रेरण को परिभाषित करता है।

Key Formulas: $e_1 = -N_1 \frac{d\Phi}{dt}$ — प्राथमिक कॉइल में प्रेरित EMF; $e_2 = -N_2 \frac{d\Phi}{dt}$ — द्वितीयक कॉइल में प्रेरित EMF; $\frac{V_1}{V_2} = \frac{N_1}{N_2} = K$ — ट्रांसफॉर्मर टर्न अनुपात

Key Points: ट्रांसफॉर्मर केवल AC सप्लाई के साथ काम कर सकते हैं, DC के साथ नहीं।; कोर चुंबकीय फ्लक्स के लिए कम अनिच्छा (reluctance) पथ प्रदान करता है।; अन्योन्य प्रेरण के लिए चुंबकीय फ्लक्स द्वारा जुड़े दो या अधिक कॉइल्स की आवश्यकता होती है।; लेन्ज़ का नियम प्रेरित EMF की दिशा निर्धारित करता है।

Advantages: विद्युत पारेषण के लिए कुशल वोल्टेज स्तर परिवर्तन को सक्षम बनाता है।; सर्किट के बीच विद्युत अलगाव प्रदान करता है।

Disadvantages: DC वोल्टेज स्तर को स्टेप अप या स्टेप डाउन नहीं कर सकता।; कोर में हिस्टैरिसीस और एड़ी करंट नुकसान के अधीन है।

Applications: विद्युत पारेषण और वितरण प्रणाली।; संचार सर्किट में प्रतिबाधा मिलान (impedance matching)।

Additional Info: स्व-प्रेरण (Self induction) स्वयं के माध्यम से धारा में परिवर्तन का विरोध करने के लिए एक ही कॉइल के गुण से संबंधित है।. विकल्प A (स्व-प्रेरण) एक इंडक्टर या ऑटो-ट्रांसफॉर्मर का सिद्धांत है, न कि मानक दो-वाइंडिंग ट्रांसफॉर्मर का।. ओम का नियम ($V = IR$) एक रैखिक सर्किट में वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध को संबंधित करता है।. कूलम्ब का नियम दो बिंदु आवेशों के बीच स्थिरवैद्युत बल का वर्णन करता है।

Answer: B सही है — ट्रांसफॉर्मर फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के सिद्धांत पर कार्य करते हैं, जो विशेष रूप से प्राथमिक और द्वितीयक कॉइल्स के बीच अन्योन्य प्रेरण (mutual induction) के माध्यम से होता है।

Exam Tip: याद रखें कि जहाँ एक मानक ट्रांसफॉर्मर अन्योन्य प्रेरण का उपयोग करता है, वहीं एक ऑटो-ट्रांसफॉर्मर साझा वाइंडिंग पथ के कारण अन्योन्य प्रेरण और स्व-प्रेरण दोनों पर निर्भर करता है।

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Option A: स्व-प्रेरण (Self induction)

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Option C: ओम का नियम (Ohm's Law)

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Option D: कूलम्ब का नियम (Coulomb's Law)

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