एक चुंबकीय परिपथ में, जब चुंबकीय फ्लक्स एयर गैप (air gap) से गुजरता है, तो गैप का प्रभावी क्षेत्रफल बढ़ जाता है

Question

एक चुंबकीय परिपथ में, जब चुंबकीय फ्लक्स एयर गैप (air gap) से गुजरता है, तो गैप का प्रभावी क्षेत्रफल बढ़ जाता है और गैप में चुंबकीय फ्लक्स घनत्व कम हो जाता है। इस प्रभाव को ______ के रूप में जाना जाता है।

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The correct answer is B: चुंबकीय फ्रिंजिंग (magnetic fringing). चुंबकीय फ्रिंजिंग वह घटना है जिसमें चुंबकीय फ्लक्स रेखाएं चुंबकीय परिपथ में एयर गैप के किनारों पर बाहर की ओर फैल जाती हैं। इसके कारण एयर गैप का प्रभावी अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, कोर के भौतिक क्षेत्रफल से बड़ा दिखाई देता है, जिसके परिणामस्वरूप गैप में फ्लक्स घनत्व कम हो जाता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
चुंबकीय फ्रिंजिंग वह घटना है जिसमें चुंबकीय फ्लक्स रेखाएं चुंबकीय परिपथ में एयर गैप के किनारों पर बाहर की ओर फैल जाती हैं। इसके कारण एयर गैप का प्रभावी अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, कोर के भौतिक क्षेत्रफल से बड़ा दिखाई देता है, जिसके परिणामस्वरूप गैप में फ्लक्स घनत्व कम हो जाता है।

Working Principle: जैसे ही फ्लक्स रेखाएं उच्च-रिलक्टेंस वाले एयर गैप से गुजरती हैं, उच्च-पारगम्यता (high-permeability) वाले लोहे के कोर की अनुपस्थिति के कारण वे पड़ोसी रेखाओं के बीच एक प्रतिकर्षण बल का अनुभव करती हैं। यह बल फ्लक्स को लोहे के पोल की सीमाओं से परे पार्श्व दिशा में फैलने का कारण बनता है। चूंकि कुल फ्लक्स स्थिर रहता है, इसलिए प्रभावी क्षेत्रफल $A_{	ext{eff}}$ में वृद्धि के कारण फ्लक्स घनत्व $B = \frac{\Phi}{A_{	ext{eff}}}$ में कमी आती है।

Key Formulas: $B = \frac{\Phi}{A}$ — फ्लक्स घनत्व, फ्लक्स और क्षेत्रफल के बीच संबंध; $A_{	ext{eff}} = (a + l_g)(b + l_g)$ — $a 	imes b$ अनुप्रस्थ काट वाले आयताकार पोल और $l_g$ एयर गैप के लिए प्रभावी क्षेत्रफल का अनुमान

Key Points: फ्रिंजिंग एयर गैप के प्रभावी क्षेत्रफल को बढ़ाती है।; फ्रिंजिंग के कारण स्थानीय फ्लक्स घनत्व में कमी आती है।; जैसे-जैसे एयर गैप की लंबाई बढ़ती है, यह प्रभाव अधिक स्पष्ट हो जाता है।; आदर्श प्रवाह मानकर की गई गणनाओं की तुलना में फ्रिंजिंग चुंबकीय परिपथ के कुल रिलक्टेंस को बढ़ा देती है।

Disadvantages: डिज़ाइन में गणना की जटिलता बढ़ जाती है; विद्युत चुम्बकीय टॉर्क के लिए उपलब्ध प्रभावी चुंबकीय फ्लक्स घनत्व को कम करता है

Applications: इलेक्ट्रिक मोटर्स का डिज़ाइन; ट्रांसफार्मर कोर असेंबली; चुंबकीय एक्चुएटर्स और रिले

Additional Info: चुंबकीय लीकेज (विकल्प C) उस फ्लक्स को संदर्भित करता है जो इच्छित एयर गैप को पूरी तरह से छोड़कर आसपास की हवा से होकर गुजरता है, जबकि फ्रिंजिंग विशेष रूप से इच्छित गैप के किनारों पर होती है।. चुंबकीय हिस्टैरिसीस (विकल्प A) फेरोमैग्नेटिक पदार्थों में डोमेन वॉल मूवमेंट के कारण होने वाली ऊर्जा हानि है।. चुंबकन बल (विकल्प D) करंट ले जाने वाली वाइंडिंग द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता $H$ है।

Answer: B सही है — चुंबकीय फ्रिंजिंग एयर गैप के किनारों पर चुंबकीय फ्लक्स रेखाओं के बाहर की ओर झुकने को संदर्भित करता है, जिससे प्रभावी क्षेत्रफल बढ़ जाता है और फ्लक्स घनत्व कम हो जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि फ्रिंजिंग क्षेत्रफल को प्रभावित करती है (इसे बढ़ाती है), जबकि लीकेज कुल फ्लक्स को प्रभावित करती है (गैप तक पहुँचने वाले फ्लक्स को कम करती है)।

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Option A: चुंबकीय हिस्टैरिसीस (magnetic hysteresis)

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Option C: चुंबकीय लीकेज (magnetic leakage)

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Option D: चुंबकन बल (magnetising force)

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