$R$ ત્રિજ્યાના એક અવાહક ગોળાના કદ પર વિદ્યુતભાર $Q$ સમાન રીતે વિતરણ પામેલો છે. $b$ ત્રિજ્યા $(b > R)$ ની પાતળી ધાતુની કવચ વડે ગોળાની આજુબાજુ $-Q$ વિદ્યુતભાર છે. કવચ અને ગોળા વચ્ચેની જગ્યા હવાથી ભરેલી છે. નીચેના પૈકી કયો આલેખ વિદ્યુતક્ષેત્રને સંલગ્ન સાચી રજૂઆત દર્શાવે છે ?

એક ગોળા પર એકસમાન વિજભાર પથરાયેલ છે તેની વિજભાર ઘનતા નીચે મુજબ આપવામાં આવે છે.

$\rho (r)\, = \,{\rho _0}\left( {1 - \frac{r}{R}} \right)$,  $r < R$ માટે

$\rho (r)\,=\,0$, $r\, \ge \,R$ માટે

જ્યાં $r$ એ વિજભાર વિતરણના કેન્દ્રથી અંતર અને $\rho _0$ અચળાંક છે. $(r < R)$ ના અંદરના બિંદુ પાસે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલું મળે?

$R$ ત્રિજ્યાની ગોળીય કવચ પર $Q$ વિધુતભાર વિતરીત છે. તે $q$ વિધુતભાર પર $F$ બળ લગાડે છે. જો $q$ વિધુતભાર ગોળીય કવચ થી $r$ અંતરે હોય તો બળ $F$ માટે કયું વિધાન સાચું છે.

$q$ વિદ્યુતભાર સાથે $r\, (r < R)$ ના વિદ્યુતભારીત ગોળીય વાહકના કેન્દ્રથી $r$ (અંતરે $R$) આવેલા બિંદુ આગળ વિદ્યુતક્ષેત્રની તીવ્રતા ....... હશે.

$(a)$ દર્શાવો કે સ્થિરવિધુતક્ષેત્રના લંબ ઘટકનું, વિધુતભારિત સપાટીની એકબાજુથી બીજી બાજુ સુધી અસતતપણું 

$\left( E _{2}- E _{1}\right) \cdot \hat{ n }=\frac{\sigma}{\varepsilon_{0}}$

દ્વારા અપાય છે. જ્યાં, ${\hat n}$ તે બિંદુએ સપાટીને લંબ એકમ સદિશ છે. $\sigma $ તે બિંદુએ વિધુતભારની પૃષ્ઠ ઘનતા છે. ( ${\hat n}$ ની દિશા બાજુ $1$ થી $2$ બાજુ  તરફ છે. ) આ પરથી દર્શવો કે સુવાહકની તરત બહાર વિધુતક્ષેત્ર ${\sigma \hat n/{\varepsilon _0}}$ છે. 

$(b)$ દર્શાવો કે સ્થિતવિદ્યુત ક્ષેત્રનો સ્પર્શીય $(Tangential)$ ઘટક, વિદ્યુતભારિત સપાટીની એક બાજુથી બીજી બાજુ સુધી સતત હોય છે. [ સૂચનઃ $(a)$ માટે ગોસના નિયમનો ઉપયોગ કરો. $(b)$ માટે સ્થિત વિદ્યુત ક્ષેત્ર વડે બંધ ગાળા પર કરેલું કાર્ય શૂન્ય છે તે હકીકતનો ઉપયોગ કરો. ]

$R$ ત્રિજ્યા ધરાવતા વાહક ગોળામાં વિધુતભાર સમાન રીતે વિતરિત કરેલ છે તો કેન્દ્ર $x$ અંતર ($x < R$) માટે વિધુતક્ષેત્ર કોના સમપ્રમાણમાં હોય ?