અનંત લંબાઈના અને વિધુતભારની રેખીય ઘનતા વાળા સુરેખ તારથી ઉદ્ભવતા વિધુતક્ષેત્રનું સૂત્ર મેળવો.
અનંત લંબાઈના અને વિધુતભારની રેખીય ઘનતા વાળા સુરેખ તારથી ઉદ્ભવતા વિધુતક્ષેત્રનું સૂત્ર મેળવો.
સમાન રેખીય વિદ્યુતભાર ધનતા $\lambda$ ધરાવતા એક અનંત લંબાઈના પાતળા સુરેખ તારને આકૃતિમાં દર્શાવ્યો છે.
જો $O$ ને કેન્દ્ર અને $OP$ જેટલી ત્રિજ્યા તારની આસપાસ $P$ ને ફેરવીએ તો $P, P', P"...$ જેવાં બિદુઓ પરિધ પર મળે. આ બધા બિદુઓ પાસે વિદ્યુતક્ષેત્ર સમાન છે તેથી તે સમતુલ્ય છે.
દરેક બિંદુએ વિદ્યુતક્ષેત્રની દિશા $\lambda>0$ માટે બહારની તરફ અને $\lambda<0$ માટે અંદરની તરફ ત્રિજ્યાવર્તી હશે.
તાર અનંત લંબાઇનો હોવાથી વિદ્યુતક્ષેત્ર તારની લંબાઈ પર $P$ના સ્થાન પર આધારિત નથી.
વિદ્યુતક્ષેત્રની ગણતતરી કરવા માટે આકૃતિ $(b)$ માં દર્શાવ્યા અનુસાર એક નળાકાર ગોસિયન સપાટી વિચારો. તાર પરના દરેક બિદુઓ વિદ્યુતક્ષેત્ર ત્રિજ્યાવર્તી હોવાથી, નળાકાર ગોસિયન સપાટીના બે છેડાઓમાંથી પસાર ફલક્સ શૂન્ય હોય છે.
$(\because \overrightarrow{ E } \perp \overrightarrow{ S }$ જ્યાં $S$ ક્ષેત્રફળ)
નળાકારની વક્રસપાટી દરેક બિદુએ $\overrightarrow{ E }$ લંબ છે અને સમાન છે અને નળાકારની વક્રસપાટીના ક્ષેત્રફળને સમાંતર છે.
$\phi= E \times 2 \pi r l$
રેખીય વિદ્યુતભારની ઘનતા $\lambda$ હોવાથી $l$ લંબાઈ પરનો વિદ્યુતભાર $=\lambda l$
$\therefore$ ગોસના નિયમ મુજબ,
$E \times 2 \pi r l=\frac{\lambda l}{\epsilon_{0}}$
$\therefore E =\frac{\lambda}{2 \pi \epsilon_{0} r}$અથવા $E =\frac{2 k \lambda}{r}$ જ્યાં $k=\frac{1}{4 \pi \in_{0}}$સદીશ સ્વરૂપમાં $\overrightarrow{ E }=\frac{\lambda}{2 \pi \epsilon_{0} r} \cdot \hat{n}$
જ્યાં $\hat{n}$ એ તાર પરના બિદુથી લંબ એવો ત્રિજ્યાવર્તી એકમ સદિશ છે.
Similar Questions
$(a)$ દર્શાવો કે સ્થિરવિધુતક્ષેત્રના લંબ ઘટકનું, વિધુતભારિત સપાટીની એકબાજુથી બીજી બાજુ સુધી અસતતપણું
$\left( E _{2}- E _{1}\right) \cdot \hat{ n }=\frac{\sigma}{\varepsilon_{0}}$
દ્વારા અપાય છે. જ્યાં, ${\hat n}$ તે બિંદુએ સપાટીને લંબ એકમ સદિશ છે. $\sigma $ તે બિંદુએ વિધુતભારની પૃષ્ઠ ઘનતા છે. ( ${\hat n}$ ની દિશા બાજુ $1$ થી $2$ બાજુ તરફ છે. ) આ પરથી દર્શવો કે સુવાહકની તરત બહાર વિધુતક્ષેત્ર ${\sigma \hat n/{\varepsilon _0}}$ છે.
$(b)$ દર્શાવો કે સ્થિતવિદ્યુત ક્ષેત્રનો સ્પર્શીય $(Tangential)$ ઘટક, વિદ્યુતભારિત સપાટીની એક બાજુથી બીજી બાજુ સુધી સતત હોય છે. [ સૂચનઃ $(a)$ માટે ગોસના નિયમનો ઉપયોગ કરો. $(b)$ માટે સ્થિત વિદ્યુત ક્ષેત્ર વડે બંધ ગાળા પર કરેલું કાર્ય શૂન્ય છે તે હકીકતનો ઉપયોગ કરો. ]
$(a)$ દર્શાવો કે સ્થિરવિધુતક્ષેત્રના લંબ ઘટકનું, વિધુતભારિત સપાટીની એકબાજુથી બીજી બાજુ સુધી અસતતપણું
$\left( E _{2}- E _{1}\right) \cdot \hat{ n }=\frac{\sigma}{\varepsilon_{0}}$
દ્વારા અપાય છે. જ્યાં, ${\hat n}$ તે બિંદુએ સપાટીને લંબ એકમ સદિશ છે. $\sigma $ તે બિંદુએ વિધુતભારની પૃષ્ઠ ઘનતા છે. ( ${\hat n}$ ની દિશા બાજુ $1$ થી $2$ બાજુ તરફ છે. ) આ પરથી દર્શવો કે સુવાહકની તરત બહાર વિધુતક્ષેત્ર ${\sigma \hat n/{\varepsilon _0}}$ છે.
$(b)$ દર્શાવો કે સ્થિતવિદ્યુત ક્ષેત્રનો સ્પર્શીય $(Tangential)$ ઘટક, વિદ્યુતભારિત સપાટીની એક બાજુથી બીજી બાજુ સુધી સતત હોય છે. [ સૂચનઃ $(a)$ માટે ગોસના નિયમનો ઉપયોગ કરો. $(b)$ માટે સ્થિત વિદ્યુત ક્ષેત્ર વડે બંધ ગાળા પર કરેલું કાર્ય શૂન્ય છે તે હકીકતનો ઉપયોગ કરો. ]
$R$ ત્રિજયા ધરાવતા વિદ્યુતભારીત વાહક ગોળીય કવચના કેન્દ્રથી $\frac{{3R}}{2}$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર $E\; V/m$ છે. તેના કેન્દ્રથી $\frac{R}{2}$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલું થાય?
$R$ ત્રિજયા ધરાવતા વિદ્યુતભારીત વાહક ગોળીય કવચના કેન્દ્રથી $\frac{{3R}}{2}$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર $E\; V/m$ છે. તેના કેન્દ્રથી $\frac{R}{2}$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલું થાય?
- [AIPMT 2010]
નીચે આપેલા સમાન રીતે વિધુતભારિત ઉદ્ભવતાં વિધુતક્ષેત્રનું સૂત્ર મેળવો.
$(i)$ અનંત સમતલ વડે
$(ii)$ પાતળી ગોળાકાર કવચને લીધે તેની બહારના બિંદુએ
$(iii)$ પાતળી ગોળાકાર કવચના લીધે તેની અંદરના બિંદુએ
નીચે આપેલા સમાન રીતે વિધુતભારિત ઉદ્ભવતાં વિધુતક્ષેત્રનું સૂત્ર મેળવો.
$(i)$ અનંત સમતલ વડે
$(ii)$ પાતળી ગોળાકાર કવચને લીધે તેની બહારના બિંદુએ
$(iii)$ પાતળી ગોળાકાર કવચના લીધે તેની અંદરના બિંદુએ
$R$ ત્રિજયાના ગોળા પર $2Q$ જેટલો કુલ વિદ્યુતભાર છે જેની વિદ્યુતભાર ઘનતા $\rho(r) = kr$ જ્યાં $r$ એ કેન્દ્રથી અંતર છે. બે વિદ્યુતભાર $A$અને $B$ જેનો વિદ્યુતભાર $-Q$ છે તેને ગોળાના વ્યાસ પર કેન્દ્ર થી સમાન અંતર પર છે. જો $A$ અને $B$ પર કોઈ બળ લાગતું ના હોય તો.....
$R$ ત્રિજયાના ગોળા પર $2Q$ જેટલો કુલ વિદ્યુતભાર છે જેની વિદ્યુતભાર ઘનતા $\rho(r) = kr$ જ્યાં $r$ એ કેન્દ્રથી અંતર છે. બે વિદ્યુતભાર $A$અને $B$ જેનો વિદ્યુતભાર $-Q$ છે તેને ગોળાના વ્યાસ પર કેન્દ્ર થી સમાન અંતર પર છે. જો $A$ અને $B$ પર કોઈ બળ લાગતું ના હોય તો.....
- [JEE MAIN 2019]
સમાન વિદ્યુતભારતી ગોળીય કવચના $q_1$ અને $q_2$ ખંડને લીધે $P$ બિંદુ આગળ ચોખ્ખું વિદ્યુતક્ષેત્ર ...... છે. $( C $ એ કવચનું કેન્દ્ર આપેલ છે.$)$
સમાન વિદ્યુતભારતી ગોળીય કવચના $q_1$ અને $q_2$ ખંડને લીધે $P$ બિંદુ આગળ ચોખ્ખું વિદ્યુતક્ષેત્ર ...... છે. $( C $ એ કવચનું કેન્દ્ર આપેલ છે.$)$