2. Electric Potential and Capacitance
medium

मूल बिंदु पर एक $8 \,mC$ का आवेश अवस्थित है। $-2 \times 10^{-9}\, C$ के एक छोटे से आवेश को बिंदु $P (0,0,3\, cm )$ से, बिंदु $R (0,6\, cm , 9\, cm )$ से होकर, बिंदु $Q (0,4 \,cm , 0)$ तक ले जाने में किया गया कार्य परिकलित कीजिए

A

$4.74$

B

$1.27$

C

$6.24$

D

$9.61$

Solution

Charge located at the origin, $q=8 \,mC =8 \times 10^{-3} \,C$

Magnitude of a small charge, which is taken from a point $P$ to point $R$ to point $Q, \;\;q_{1}=-2 \times 10^{-9} \,C$

All the points are represented in the given figure.

Point $P$ is at a distance, $d_{1}=3 \,cm ,$ from the origin along $z$ -axis. Point $Q$ is at a distance, $d _{2}=4 \,cm ,$ from the origin along $y$ -axis.

Potential at point $P, \quad V_{1}=\frac{q}{4 \pi \epsilon_{0} \times d_{1}}$

Potential at point $Q$, $\quad V_{2}=\frac{q}{4 \pi \epsilon_{0} d_{2}}$

Work done $(W)$ by the electrostatic force is independent of the path. $\therefore W=q_{1}\left[V_{2}-V_{1}\right]$

$=q_{1}\left[\frac{q}{4 \pi \epsilon_{0} d_{2}}-\frac{q}{4 \pi \epsilon_{0} d_{1}}\right]$

$=\frac{q q_{1}}{4 \pi \epsilon_{0}}\left[\frac{1}{d_{2}}-\frac{1}{d_{1}}\right]$

Where, $\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}}=9 \times 10^{9} \,N\, m ^{2} \,C ^{-2}$

$\therefore W=9 \times 10^{9} \times 8 \times 10^{-3} \times\left(-2 \times 10^{-9}\right)\left[\frac{1}{0.04}-\frac{1}{0.03}\right]$

$=-144 \times 10^{-3} \times\left(\frac{-25}{3}\right)$

$=1.27 \,J$

Therefore, work done during the process is $1.27 \;J$

Standard 12
Physics

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$m$ द्रव्यमान के एक बिन्दु आवेश $q$ को $\ell$ लम्बाई की एक डोरी द्वारा ऊर्ध्वाधर रूप से लटकाया जाता है। अब द्विध्रुव आघूर्ण $\overrightarrow{ p }$ के एक बिन्दु द्विध्रुव को अनन्त से $q$ की ओर इस प्रकार लाया जाता है कि आवेश दूर गति करता है। द्विध्रुव की दिशा, कोणों तथा दूरियों सहित निकाय की अन्तिम साम्य स्थिति नीचे चित्र में दर्शायी गई है। यदि द्विध्रुव को इस स्थिति तक लाने में किया गया कार्य $N \times( mgh )$ है, जहाँ $g$ गुरूत्वीय त्वरण है, जब $N$ का मान. . . . . . . है। (ध्यान दीजिये की बिन्दु द्रव्यमान को साम्यावस्था में बनाए रखते हुए तीन समतलीय बलों के लिए, $\frac{ F }{\sin \theta}$ सभी बलों के लिए समान है, जहाँ $F$ कोई एक बल है तथा $\theta$ अन्य दो बलों के मध्य कोण है।)

normal
(IIT-2020)

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