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समानान्तर प्लेटों से बने एक संधारित्र की प्लेटों का क्षेत्रफल $A$ है तथा उनके बीच की दूरी $'d'$ है। इन प्लेटों क बीच एक परावैधुत पदार्थ भरा हुआ है जिसका परावैधुतांक $k ( x )= K (1+\alpha x )$ है। यहाँ पर ' $x$ ' किसी एक प्लेट से दूरी है। यदि $(\alpha d)<<1$ हो, तो इस संधारित्र की धारिता का उपयुक्त मान होगा।
$\frac{\mathrm{AK} \varepsilon_{0}}{\mathrm{d}}\left(1+\frac{\alpha \mathrm{d}}{2}\right)$
$\frac{\mathrm{A} \varepsilon_{0} \mathrm{K}}{\mathrm{d}}\left(1+\left(\frac{\alpha \mathrm{d}}{2}\right)^{2}\right)$
$\frac{\mathrm{A} \varepsilon_{0} \mathrm{K}}{\mathrm{d}}\left(1+\frac{\alpha^{2} \mathrm{d}^{2}}{2}\right) $
$ \frac{\mathrm{AK} \varepsilon_{0}}{\mathrm{d}}(1+\alpha \mathrm{d})$
Solution
As $\mathrm{K}$ is variable we take a plate element of Area $A$ and thickness $dx$ at distance $\mathrm{x}$
Capacitance of element
$\mathrm{d} \mathrm{C}=\frac{(\mathrm{A}) \mathrm{K}(1+\alpha \mathrm{x}) \varepsilon_{0}}{\mathrm{dx}}$
Now all such elements are is series so
equivalent capacitance
$\frac{1}{\mathrm{C}}=\int \frac{1}{\mathrm{d} \mathrm{C}}=\int_{0}^{\mathrm{d}} \frac{\mathrm{dx}}{\mathrm{AK} \varepsilon_{0}(1+\alpha \mathrm{x})}$
$\frac{1}{\mathrm{C}}=\frac{1}{\alpha \mathrm{AK} \varepsilon_{0}} \ln \left(\frac{1+\alpha \mathrm{d}}{1}\right)$
$=\frac{1}{\mathrm{C}}=\frac{1}{\alpha \mathrm{AK} \varepsilon_{0}}\left(\alpha \mathrm{d}-\frac{(\alpha \mathrm{d})^{2}}{2}+\frac{(\alpha \mathrm{d})^{3}}{3}+\ldots .\right)$
$\Rightarrow \frac{1}{\mathrm{C}}=\frac{\alpha \mathrm{d}}{\alpha \mathrm{AK} \varepsilon_{0}}\left(1-\frac{\alpha \mathrm{d}}{2}+\frac{(\alpha \mathrm{d})^{2}}{3}+\ldots .\right)$
$\frac{1}{\mathrm{C}}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{AK} \varepsilon_{0}}\left(1-\frac{\alpha \mathrm{d}}{2}\right)$
$C=\frac{A K \varepsilon_{0}}{d}\left(1+\frac{\alpha d}{2}\right)$
