$5 \times 10^{-8} \;C$ અને $-3 \times 10^{-8}\; C$ ના બે વિદ્યુતભારો એકબીજાથી $16 \,cm$ અંતરે રહેલા છે. આ બે વિદ્યુતભારોને જોડતી રેખા પરના કયા બિંદુ(ઓ)એ વિદ્યુતસ્થિતિમાન શૂન્ય છે? અનંત અંતરે સ્થિતિમાન શૂન્ય લો.

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

There are two charges,

$q_{1}=5 \times 10^{-8} \,C$

$q_{2}=-3 \times 10^{-8} \,C$

Distance between the two charges, $d =16 \,cm =0.16 \,m$

Consider a point $P$ on the line joining the two charges, as shown in the given figure.

$r=$ Distance of point $P$ from charge $q_{1}$ Let the electric potential $(V)$ at point $P$ be zero. Potential at point $P$ is the sum of potentials caused by charges $q_{1}$ and $q_{2}$ respectively.

Where, $\therefore V=\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{1}}{r}+\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{2}}{(d-r)} \dots(i)$

$\varepsilon_{0}=$ Permittivity of free space For $V =0,$ equation $(i)$ reduces to $0=\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{1}}{r}+\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{2}}{(d-r)}$

$\Rightarrow \frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{1}}{r}=-\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{2}}{(d-r)}$

$\Rightarrow \frac{q_{1}}{r}=-\frac{q_{2}}{(d-r)}$

$\Rightarrow \frac{5 \times 10^{-8}}{r}=-\frac{\left(-3 \times 10^{-8}\right)}{(0.16-r)}$

$\Rightarrow 5(0.16-r)=3 r$

$\Rightarrow 0.8=8 r \Rightarrow r=0.1 \,m =10 \,cm$

Therefore, the potential is zero at a distance of $10 \;cm$ from the positive charge between the charges. Suppose point $P$ is outside the system of two charges at a distance s from the negative charge, where potential is zero, as shown in the following figure.

For this arrangement, potential is given by,

Where, $V=\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{1}}{s}+\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{2}}{(s-d)} \ldots (ii)$

$\varepsilon_{0}=$ Permittivity of free space For $V=0,$ equation (ii) reduces to $0=\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{1}}{s}+\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{2}}{(s-d)}$

$\Rightarrow \frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{1}}{s}=-\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{q_{2}}{(s-d)}$

$\Rightarrow \frac{q_{1}}{s}=-\frac{q_{2}}{(s-d)}$

$\Rightarrow \frac{5 \times 10^{-8}}{s}=-\frac{\left(-3 \times 10^{-8}\right)}{(s-0.16)}$

$\Rightarrow 5(s-0.16)=3 \,s$

$\Rightarrow 0.8=2 \,s \Rightarrow s=0.4 \,m =40\, cm$

Therefore, the potential is zero at a distance of $40 \,cm$ from the positive charge outside the system of charges.

898-s11

Similar Questions

અવકાશમાં $\vec E\, = (25 \hat i + 30 \hat j)\,NC^{-1}$ જેટલું વિદ્યુતક્ષેત્ર પ્રવર્તે છે. જો ઉગમબિંદુ આગળ વિદ્યુતક્ષેત્ર શૂન્ય હોય તો $x\, = 2\, m, y\, = 2\, m$ બિંદુ આગળ વિદ્યુતસ્થિતિમાન $volt$ માં કેટલું મળે?

  • [JEE MAIN 2015]

એકબીજાથી $s$ અંતરે રહેલ બે પાતળી $a$ ત્રિજયાની સમઅક્ષીય રિંગ પર $+{Q}$ અને $-{Q}$ વિદ્યુતભાર છે. બે રિંગના કેન્દ્રો વચ્ચેનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત કેટલો કેટલો થાય?

  • [JEE MAIN 2021]

$a , b$ અને $c$ ત્રિજ્યા $[a < b < c]$ ના ત્રણ સમકેન્દ્રીય ગોળાકાર ધાતુ કવય $X , Y$ અને $Z$ ની પૃષ્ઠવિજભાર ધનતા અનુક્રમે $\sigma,-\sigma$ અને $\sigma$ છે.કવચ $X$ અને $Z$ સમાન સ્થિતિમાન ધરાવે છે. જો $X$ અને $Y$ ની ત્રિજ્યા અનુક્રમે $2\,cm$ અને $3\,cm$ હોય તો કવચ $Z$ ની ત્રિજ્યા $......\,cm$ છે.

  • [JEE MAIN 2023]

$R=10 \mathrm{~cm}$ ત્રિજયા અને $4 \mathrm{nCm}^{-1}$ જેટલી રેખીય વીજભાર ધનતા ધરાવતી એક અર્ધ રિંગના કેન્દ્ર આગળ સ્થિતિમાન $x \pi \mathrm{V}$ છે. $x$ નું મૂલ્ય.............. છે.

  • [JEE MAIN 2024]

$Q$ વિજભાર બે સમકેન્દ્રિય $r$ અને $R ( R > r)$ ત્રિજ્યા ધરાવતા પોલા ગોળા પર એવી રીતે પથરાયેલ છે કે જેથી બંને ગોળા પરની પૃષ્ઠ વિજભાર ઘનતા સમાન રહે. બંનેના સમાન કેન્દ્ર આગળ વિદ્યુતસ્થિતિમાન કેટલું મળે?

  • [JEE MAIN 2020]