गाउस नियम का उपयोग किए बिना किसी एकसमान रैखिक आवेश घनत्व $\lambda$ के लंबे पतले तार के कारण विध्युत क्षेत्र के लिए सूत्र प्राप्त कीजिए
Take a long thin wire $XY$ (as shown in the following figure) of uniform linear charge density $\lambda$
Consider a point $A$ at a perpendicular distance $l$ from the mid-point $O$ of the wire, as shown in the following figure.
Let $E$ be the electric field at point $A$ due to the wire,$ XY$.
Consider a small length element $d x$ on the wire section with $OZ =x$
Let $q$ be the charge on this piece.
$=\lambda d x$
Electric field due to the piece,
$d E=\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \cdot \frac{\lambda d x}{(A Z)^{2}}$
However, $A Z=\sqrt{l^{2}+x^{2}}$
$\therefore d E=\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \cdot \frac{\lambda d x}{\left(l^{2}+x^{2}\right)}$
The electric field is resolved into two rectangular components. $d E \cos \theta$ is the perpendicular component and $d E \sin \theta$ is the parallel component. When the whole wire is considered, the component $d E \sin \theta$ is cancelled. Only the perpendicular component $d E \cos \theta$ affects point $A$ Hence, effective electric field at point $A$ due to the element dx is $dE_{1}.$
In $\Delta AZO$
$\therefore d E_{1}=\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \cdot \frac{\lambda d x \cdot \cos \theta}{\left(l^{2}+x^{2}\right)} \dots \ldots(1)$
$\tan \theta=\frac{x}{l} \Rightarrow x=l \cdot \tan \theta \ldots \ldots (2)$
On differentiating equation $(2),$ we obtain $\frac{d x}{d \theta}=l \sec ^{2} \theta \Rightarrow d x$$=l \sec ^{2} \theta d \theta \ldots \ldots (3)$
From equation $(2),$ we have $x^{2}+l^{2}=l^{2} \tan ^{2} \theta+l^{2}=l^{2}\left(\tan ^{2} \theta+1\right)$$=l^{2} \sec ^{2} \theta \ldots \ldots (4)$
Putting equations $(3)$ and $(4)$ in equation $(1),$ we obtain
$d E_{1}=\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \cdot \frac{\lambda l \sec ^{2} \theta d \theta \cdot \cos \theta}{l^{2} \sec ^{2} \theta}$
$= \frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \cdot \frac{\lambda \cos \theta d \theta}{l} \ldots \ldots(5)$
The wire is so long that $\theta$ tends from $-\frac{\pi}{2}$ to $\frac{\pi}{2} .$
By integrating equation $(5),$ we obtain the value of field $E _{1}$ as,
$\int\limits_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} d E_{1}=\int\limits_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \frac{\lambda}{l} \cos \theta d \theta$
$\Rightarrow E_{1}=\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \frac{\lambda}{l}[\sin \theta]_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}}$
$\Rightarrow E_{1}=\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \frac{\lambda}{l} \times 2$
$\Rightarrow E_{1}=\frac{\lambda}{2 \pi \epsilon_{0} l}$
Therefore, the electric field due to long wire is $\frac{\lambda}{2 \pi \epsilon_{0} l}$
अनन्त लम्बाई और चौडाई वाले दो समतलों के बीच $30^{\circ}$ का कोण बना हुआ है और उन पर एक समान पृष्ठ घनत्व $+\sigma$ का आवेश है। इन समतलों के बीच दिखाये गये क्षेत्र मे विधुत क्षेत्र होगा:
$6\,m$ त्रिज्या वाले एक गोले का आयतन आवेश घनत्व $2\,\mu C cm ^{-3}$ है। गोले के पृष्ठ से बाहर आ रही बल रेखाओं की प्रति इकाई पृष्ठ क्षेत्रफल संख्या $........\times 10^{10}\,NC ^{-1}$ होगी। [दिया है : निर्वात का परावैद्युतांक $\left.\epsilon_0=8.85 \times 10^{-12} C ^2 N ^{-1}- m ^{-2}\right]$
एक $R$ त्रिज्या का कुचालक गोला एकसमान रूप् से आवेशित है। विद्युत क्षेत्र की तीव्रता केन्द्र से $r$ दूरी पर
दो ${r_A}$ और ${r_B}$ त्रिज्याओं $({r_B} > {r_A})$ के संकेन्द्रीय पतले चालक गोलीय कोशों (spherical shells) $A$ और $B$ को ${Q_A}$ और $ - {Q_B}$ $(|{Q_B}|\, > \,|{Q_A}|)$ आवेश दिया गया है। केन्द्र से गुजरती हुयी रेखा के साथ-साथ (along) विद्युत क्षेत्र किस ग्राफ से अनुरुप परिवर्तित होगा
दो अनन्त लम्बाई के समान्तर तार जिन पर रेखीय आवेश घनत्व क्रमश: ${\lambda _1}$ और ${\lambda _2}$ हैं, $R$ मीटर की दूरी पर रखे हैं। उनमें से किसी एक की एकांक लम्बाई पर बल होगा $\left( {K = \frac{1}{{4\pi {\varepsilon _0}}}} \right)$