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$z$-अक्ष के समांतर एक अनंत लम्बाई की पतली अचालक (non-conducting) तार पर एकसमान रेखीय आवेश घनत्व (uniform line charge density) $\lambda$ है। यह तार $R$ त्रिज्या वाले एक पतले अचालक गोलीय कोश (spherical shell) को इस प्रकार भेदता है कि आर्क (arc) $P Q$, गोलीय कोश के केंद्र $O$ पर $120^{\circ}$ का कोण बनाती है, जैसा कि चित्र में दर्शाया गया है। मुक्त आकाश का पराविधुतक (permittivity of free space) $\epsilon_0$ है। निम्नलिखित कथनों में से कौन सा (से) सही है (हैं)?
$(A)$ कोश से गुजरने वाला विधुत फ्लक्स (electric flux) $\sqrt{3} R \lambda / \epsilon_0$ है
$(B)$ विधुत क्षेत्र (electric field) का $z$-घटक ( $z$-component) कोश के पृष्ठ (surface) के सभी बिन्दुओं पर शून्य है
$(C)$ कोश से गुजरने वाला विधुत फ्लक्स (electric flux) $\sqrt{2} R \lambda / \epsilon_0$ है
$(D)$ विधुत क्षेत्र (electric field) कोश के पृप्ठ के सभी बिन्दुओं पर लम्बवत (normal) है
$A,C$
$A,B$
$A,D$
$A,B,C$
Solution
Gauss law
$\phi=\oint \overrightarrow{ E } \cdot d \overrightarrow{ A }=\frac{ Q }{\epsilon_0}$
where $Q =\lambda L$
$L = PQ =2 R \sin 60^{\circ}$
$L = R \sqrt{3}$
$\phi=\frac{\lambda R \sqrt{3}}{\epsilon_0}$
Electric field lines are radially outwards, perpendicular to length of wire. Hence component of $E.F.$ is zero along $z$-axis.
