2. Electric Potential and Capacitance
hard

$R _1$ ત્રિજ્યાના અલગ કરેલા સંધારકની સંધારકતા $n$ ગણી વધી જાય છે જ્યારે તેને $R _2$ ત્રિજ્યા ધરાવતા અને પૃથ્વી સાથે જોડેલા $(grounded)$ સમકેન્દ્રીય ગોળામાં મૂકવામાં આવે છે. તેમની ત્રિજ્યાઆનો ગુણોત્તર $\left(\frac{R_2}{R_1}\right) \ldots$ થશે.

A

$\frac{ n }{ n -1}$

B

$\frac{2 n}{2 n+1}$

C

$\frac{ n +1}{ n }$

D

$\frac{2 n+1}{n}$

(JEE MAIN-2022)

Solution

Capacitance of isolated Conducting sphere $=4 \pi \varepsilon_{0} R_{1}$

By enclosing inside another sphere of radius $R_{2}$, new capacitance $=\frac{4 \pi \varepsilon_{0} R_{1} R_{2}}{\left(R_{2}-R_{1}\right)}$

Given: $\frac{4 \pi \varepsilon_{0} R_{1} R_{2}}{\left(R_{2}-R_{1}\right)}=n \times 4 \pi \varepsilon_{0} R_{1}$

$\frac{ R _{2}}{\left( R _{2}- R _{1}\right)}= n \Rightarrow \frac{\frac{ R _{2}}{ R _{1}}}{\left(\frac{ R _{2}}{ R _{1}}-1\right)}= n$

$\frac{ R _{2}}{ R _{1}}= n \frac{ R _{2}}{ R _{1}}- n \Rightarrow \frac{ R _{2}}{ R _{1}}=\frac{ n }{( n -1)}$

Standard 12
Physics

Similar Questions

નીચેનાના જવાબ આપોઃ

$(a)$ પૃથ્વીની સપાટીથી ઊંચાઈ સાથે ઘટતા વિદ્યુતક્ષેત્રને અનુરૂપ વાતાવરણની ટોચ પરનું સ્થિતિમાન જમીનની સાપેક્ષે $400 \,kV$ છે. પૃથ્વીની સપાટીની નજીક ક્ષેત્ર $100\; Vm ^{-1}$ છે. તો પછી આપણા ઘરમાંથી બહાર ખુલ્લામાં પગ મૂકતાં આપણે વિદ્યુત આંચકો કેમ અનુભવતા નથી? (ઘરને એક સ્ટીલનું પાંજરું ધારો કે જેમાં અંદર કોઈ ક્ષેત્ર નથી !)

$(b)$ એક માણસ એક દિવસ સાંજે તેના ઘરની બહાર એક બે મીટર ઉંચાઈનું અવાહક ચોસલું $(Slab)$ ગોઠવે છે કે જેની ટોચ પર મોટું $1\; m ^{2}$ ક્ષેત્રફળનું એલ્યુમિનિયમનું પતરું રાખેલ છે. બીજે દિવસે સવારે જો તે ધાતુના પતરાને સ્પર્શ કરે તો તેને વિદ્યુતઆંચકો લાગશે?

$(c)$ હવાની નાની (ઓછી) વાહકતાને કારણે સમગ્ર પૃથ્વી પર વાતાવરણમાં સરેરાશ ડિચાર્જિંગ પ્રવાહ $1800 \;A$ જણાયો છે. તો પછી વાતાવરણ પોતે સમય જતાં સંપૂર્ણ ડિસ્ચાર્જ (વિદ્યુત વિભારિત) થઈને તટસ્થ કેમ બની જતું નથી ? બીજા શબ્દોમાં વાતાવરણ વિદ્યુતભારિત શાને લીધે રહે છે?

$(d)$ વાતાવરણમાં વીજળી $(Lightning)$ થવા દરમિયાન વિદ્યુતઊર્જા, ઊર્જાના ક્યા સ્વરૂપોમાં વિખેરાય છે ? (સૂચન : પૃથ્વીની સપાટી આગળ વિદ્યુતક્ષેત્ર લગભગ $100\; Vm ^{-1}$ અધોદિશામાં છે. જે વિદ્યુતભારની પૃષ્ઠઘનતા $=-10^{-9} \;C \,m ^{-2} $ ને અનુરૂપ છે. $50\; km$ સુધી વાતાવરણની હેજ વાહકતા (તેનાથી આગળ ઉપર તો તે સુવાહક છે)ને લીધે, સમગ્ર પૃથ્વીની અંદર દર સેકંડે લગભગ $+1800 \;C$ વિદ્યુતભાર દાખલ થાય છે. આમ છતાં પૃથ્વી ડિસ્ચાર્જ થઈ જતી નથી કારણ કે સમગ્ર પૃથ્વી પર થતી ગાજવીજને લીધે સમાન જથ્થાનો ઋણ વિધુતભાર પણ પૃથ્વીમાં દાખલ થાય છે.)

medium

Start a Free Trial Now

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