Gujarati
1. Electric Charges and Fields
hard

एक आवेश $q$ चित्रानुसार एक बंद सतह द्वारा घिरा हुआ है, जो ऊँचाई $h$ व आधार त्रिज्या $R$ वाले एक उल्टे शंकु तथा त्रिज्या $R$ वाले अर्धगोले से निर्मित है। शंक्वाकार सतह से निर्गत विधुत फ्लक्स का मान $\frac{n q}{6 \epsilon_0}$ ($SI$ इकाई में) हो तो $n$ का मान ज्ञात कीजिये।

A

$2$

B

$0$

C

$1$

D

$3$

(IIT-2022)

Solution

From Gauss law,

$\phi_{\text {hemisplere }}+\phi_{\text {Cone }}=\frac{ q }{\varepsilon_0}$

Total flux produced from $q$ in $\alpha$ angle

$\phi=\frac{ q }{2 \varepsilon_0}[1-\cos \alpha]$

For hemisphere, $\alpha=\frac{\pi}{2}$

$\phi_{\text {hemisphere }}=\frac{ q }{2 \varepsilon_0}$

From equation $(i)$

$=\frac{ q }{2 \varepsilon_0}+\phi_{\text {cone }}=\frac{ q }{\varepsilon_0}$

$\phi_{\text {cone }}=\frac{ q }{2 \varepsilon_0}$

$\frac{4 q }{6 \varepsilon_0}=\frac{ q }{2 \varepsilon_0}$

$n =3$

Alternatively, $\phi \propto$ no of electric field lines passing through surface $q$ is point charge which has uniformly distributed electric field lines thus half of electric field lines will pass through hemisphere $\&$ other half will pass through conical surface.

Standard 12
Physics

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