- Home
- Standard 12
- Physics
$4\;V$ વિદ્યુતસ્થિતિમાનથી ચાર્જ કરેલા $C_1$ કેપેસીટરની ક્ષમતા ધરાવતા $n_1$ કેપેસીટરને શ્રેણીમાં જોડેલા છે. જ્યારે બીજા $V$ વિદ્યુતસ્થિતિમાનથી ચાર્જ કરેલા $C_2$ કેપેસીટરની ક્ષમતા ધરાવતા $n_2$ કેપેસીટરને સમાંતરમાં જોડવામાં આવે ત્યારે તેમાં સંગ્રહ થતી કુલ ઉર્જા પહેલા જોડાણમા સંગ્રહ થતી ઉર્જા જેટલી છે. તો $C_2$ નું મૂલ્ય $C_1$ ના પદમાં કેટલું થાય?
$\frac{{2{C_1}}}{{{n_1}{n_2}}}$
$16$ $\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\;{C_1}$
$2$ $\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\;{C_1}$
$\;\frac{{16{C_1}}}{{{n_1}{n_2}}}$
Solution

A series combination of $n_{1}$ capacitors each of capacitance $C_{1}$ are connected to $4 V$ source as shown in the figure.
Total capacitance of the series combination of the capacitors is
$\frac{1}{C_{s}}=\frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{1}}+\ldots \ldots \text { upto } n_{1} \text { terms }=\frac{n_{1}}{C_{1}}$
or $C_{s}=\frac{C_{1}}{n_{1}}………(i)$
Total energy stored in a series combination of the capacitors is
$U_{s}=\frac{1}{2} C_{s}(4 V)^{2}=\frac{1}{2}\left(\frac{C_{1}}{n_{1}}\right)(4 V)^{2} \quad(\text { Using }(\mathrm{i}))………(ii)$
A parallel combination of $n_{2}$ capacitors each of capacitance $C_{2}$ are connected to $V$ source as shown in the figure.
Total capacitance of the parallel combination of capacitors is
$C_{p}=C_{2}+C_{2}+\ldots \ldots \ldots+\text { upto } n_{2} \text { terms }=n_{2} C_{2}$
or $\quad C_{p}=n_{2} C_{2}………(iii)$
Total energy stored in a parallel combination of capacitors is
$U_{p} =\frac{1}{2} C_{p} V^{2}$
$=\frac{1}{2}\left(n_{2} C_{2}\right)(V)^{2}………$ (Using $(iii))…(iv)$
According to the given problem,
$U_{s}=U_{p}$
Subst tuting the values of $U_s,$ and $U_p,$ from equations $(ii)$ and $(iv)$, we get
$\frac{1}{2} \frac{C_{1}}{n_{1}}(4 V)^{2}=\frac{1}{2}\left(n_{2} C_{2}\right)(V)^{2}$
or $\quad \frac{C_{1} 16}{n_{1}}=n_{2} C_{2}$ or $C_{2}=\frac{16 C_{1}}{n_{1} n_{2}}$