$\mathrm{R}$ ત્રિજ્યાના ગોળાનો વિચાર કરો કે જેના પર વિધુતભાર ઘનતાનું વિતરણ $p\left( r \right){\rm{ }} = {\rm{ }}kr,{\rm{ }}r \le R{\rm{ }} = {\rm{ }}0$ અને $r\, >\, R$. 

$(a)$ $\mathrm{r}$ જેવાં અંતરે આવેલાં બધા બિંદુઓએ વિધુતક્ષેત્ર શોધો. 

$(b)$ ધારોકે, ગોળા પરનો કુલ વિધુતભાર $2\mathrm{e}$ છે જ્યાં $\mathrm{e}$ એ ઇલેક્ટ્રોન પરનો વિધુતભાર છે. બે પ્રોટોન્સને કયાં જડિત કરી ( મૂકી ) શકાય કે જેથી તેમની દરેક પર લાગતું બળ શૂન્ય છે. એવું ધારી લો કે, પ્રોટોનને દાખલ કરવાથી ઋણ વિધુતભાર વિતરણમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store

$(a)$ ધારોકે, $R$ ત્રિજ્યાવાળો ગોળો $5$ છે અને બે ધારેલા ગોળાઓની ત્રિજ્યા $r< R$ અને $r> R$ છે

હવે $r< R$ બિદુ માટે વિદ્યુતક્ષેત્રની તીવ્રતા, $\iint \overrightarrow{ E } \cdot d \overrightarrow{ S }=\frac{1}{\epsilon_{0}} \int \rho d V \quad\left[\because \Sigma q=\int \rho d V \right]$

પણ $કદ V =\frac{4}{3} \pi r^{3}$

$\therefore d V =\frac{4}{3} \pi \times 3 r^{2} d r$

$=4 \pi r^{2} d r$

અને $\rho(r)=k r \quad(r< R$ માટે $)$

$\therefore \int \overrightarrow{ E } \cdot d \overrightarrow{ S }=\frac{1}{\epsilon_{0}} 4 \pi k \int_{0}^{r} r^{3} d r \quad[\rho=k r]$

$\therefore E \int d s=\frac{4 \pi k}{\epsilon_{0}}\left[\frac{r^{4}}{4}\right]_{0}^{r}$

$\therefore E \left(4 \pi r^{2}\right)=\frac{4 \pi k}{\epsilon_{0}} \cdot \frac{r^{4}}{4}$

$\therefore E =\frac{1}{4 \epsilon_{0}} \cdot k r^{2}$

અહી વિદ્યુતભાર ધનતા ધન છે તેથી વિદ્યુતક્ષેત્ર $\overrightarrow{ E }$ ત્રિજ્યાવર્તી બહાર તરફ છે.

Similar Questions

$ + \sigma $ અને $ - \sigma $ પૃષ્ઠ વિધુતભાર ઘનતા ધરાવતા અનંત લંબાઈના સમતલને સૂક્ષ્મ અંતરે સમાંતર મૂકેલા છે બંને પ્લેટ વચ્ચે શૂન્યઅવકાશ છે જો ${\varepsilon _0}$ એ શૂન્યાવકાશની પરમિટિવિટી હોય તો બે પ્લેટ વચ્ચેના અવકાશમાં વિધુતક્ષેત્ર .............. મળે 

  • [AIIMS 2005]

$R$ ત્રિજ્યા ધરાવતા વાહક ગોળામાં વિધુતભાર સમાન રીતે વિતરિત કરેલ છે તો કેન્દ્ર $x$ અંતર ($x < R$) માટે વિધુતક્ષેત્ર કોના સમપ્રમાણમાં હોય ? 

  • [AIIMS 1997]

સમાન વિરૂદ્ધ નિશાની ધરાવતી પૃષ્ઠ વિદ્યુતભાર ઘનતા ($\sigma$ $= 26.4 \times  10^{-12} \ C/m^2$) વાળી બે સમાંતર વિશાળ પાતળી ધાતુની તકતી છે. આ તકતી વચ્ચેનું વિદ્યુતક્ષેત્ર ........$N/C$ છે.

$R$ ત્રિજ્યાની ગોળીય કવચ પર $Q$ વિધુતભાર વિતરીત છે. તે $q$ વિધુતભાર પર $F$ બળ લગાડે છે. જો $q$ વિધુતભાર ગોળીય કવચ થી $r$ અંતરે હોય તો બળ $F$ માટે કયું વિધાન સાચું છે.

  • [JEE MAIN 2020]

$10\ cm$ ત્રિજયા ધરાવતા ગોળાથી $20\ cm$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર $100\ V/m$ છે.તો કેન્દ્રથી $3\ cm$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલા .....$V/m$ થાય?