2. Electric Potential and Capacitance
hard

$R$ ત્રિજ્યાની ડીશની સપાટી પર $Q$ વિધુતભાર નિયમિત વિતરીત થયેલો હોય, તો તેના અક્ષ પર સ્થિતિમાન ગણો.

Option A
Option B
Option C
Option D

Solution

ધારોકે, ડીશના કેન્દ્રથી $x$ અંતરે તેના અક્ષ પર $P$ બિંદુ છે અને ડીશને અસંખ્ય સંખ્યામાં વિદ્યુતભારિત રિંગમાં વિભાગેલો કલ્પો જે નીયે આકૃતિમાં દર્શાવ્યું છે.

ધારોક, રિંગની ત્રિજ્યા $r$, જાડઈ $d r$ અને વિદ્યુતભાર $d q$ છે.

$\therefore \sigma d A =\sigma 2 \pi r d r \quad \text {… (1) }$

$P$ બિંદુ પાસે સ્થિતિમાન,

$d V =\frac{k d q}{r}$

રિંગ પરનો વિદ્યુતભાર $d q=+\sigma\left[\pi(r+d r)^{2}-\pi r^{2}\right]$

$\therefore d q=+\sigma \pi\left[(r+d r)^{2}-r^{2}\right]$

$\quad=+\sigma \pi\left[r^{2}+2 r d r+d r^{2}-r^{2}\right]$

$\quad=+\sigma \pi\left[2 r d r+d r^{2}\right]$

$d r$ ધણું નાનું હોવાથી $d r^{2}$ ને અવગણત્તાં, $d q=2 \pi r \sigma d r\ldots (2)$

$d q=2 \pi r \sigma d r$$\ldots (2)$

અને $d V =\frac{k d q}{\sqrt{r^{2}+x^{2}}}$

$=\frac{k \times 2 \pi r \sigma d r}{\sqrt{r^{2}+x^{2}}}$

[પરિણામ $(2)$ પરથી]

$\therefore V =2 \pi k \sigma \int_{0}^{ R } \frac{r d r}{\sqrt{r^{2}+x^{2}}}=2 \pi k \sigma \int_{0}^{ R }\left(r^{2}+x^{2}\right)^{-1 / 2} r d r$

$\therefore V =2 \pi k \sigma\left[\left(r^{2}+x^{2}\right)^{1 / 2}-x\right]_{0}^{ R }$

Standard 12
Physics

Similar Questions

Start a Free Trial Now

Confusing about what to choose? Our team will schedule a demo shortly.