$1.5 \;\mu \,C$ અને $2.5\; \mu \,C$ વિધુતભાર ધરાવતા બે નાના ગોળાઓ એકબીજાથી $30 \;cm$ અંતરે રહેલા છે. નીચેના સ્થાનોએ સ્થિતિમાન અને વિધુતક્ષેત્ર શોધો.
$(a)$ બે વિધુતભારોને જોડતી રેખાના મધ્યબિંદુએ અને
$(b)$ આ રેખાના મધ્યબિંદુમાથી પસાર થતી અને રેખાને લંબ સમતલમાં મધ્યબિંદુથી અંતરે આવેલા બિંદુએ. .
Two charges placed at points $A$ and $B$ are represented in the given figure. $O$ is the midpoint of the line joining the two charges.
Magnitude of charge located at $A, q_{1}=1.5\, \mu \,C$
Magnitude of charge located at $B, q_{2}=2.5\, \mu\, C$
Distance between the two charges, $d=30 \,cm =0.3 \,m$
$(a)$ Let $v_{1}$ and $E_{1}$ are the electric potential and electric field respectively at $0 .$
$V _{1}=$ Potential due to charge at $A +$ Potential due to charge at $B$
$V_{1}=\frac{q_{1}}{4 \pi \epsilon_{0}\left(\frac{d}{2}\right)}+\frac{q_{2}}{4 \pi \epsilon_{0}\left(\frac{d}{2}\right)}$$=\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}\left(\frac{d}{2}\right)}\left(q_{1}+q_{2}\right)$
Where, $\epsilon_{0}=$ Permittivity of free space
$\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}}=9 \times 10^{9} NC ^{2} m ^{-2}$
$\therefore V_{1}=\frac{9 \times 10^{9} \times 10^{-6}}{\left(\frac{0.30}{2}\right)}(2.5+1.5)$$=2.4 \times 10^{5} V$
$E _{1}=$ Electric field due to $q _{2}-$ Electric field due to $q _{1}=\frac{q_{2}}{4 \pi \epsilon_{0}\left(\frac{d}{2}\right)^{2}}-\frac{q_{1}}{4 \pi \epsilon_{0}\left(\frac{d}{2}\right)^{2}}$
$=\frac{9 \times 10^{9}}{\left(\frac{0.30}{2}\right)^{2}} \times 10^{6} \times(2.5-1.5)$
$=4 \times 10^{5}\, V \,m ^{-1}$
Therefore, the potential at mid-point is $2.4 \times 10^{5}\, V$ and the electric field at mid-point is $4 \times 10^{5} \,V\, m ^{-1} .$ The field is directed from the larger charge to the smaller charge.
$(b)$ Consider a point $z$ such that normal distance $OZ=10 \,cm =0.1\, m ,$ as shown in the following figure.
$V_{2}$ and $E_{2}$ are the electric potential and electric field respectively at $z$
It can be observed from the figure that distance, $B Z=A Z=\sqrt{(0.1)^{2}+(0.15)^{2}}=0.18\, m$
$V _{2}=$ Electric potential due to $A +$ Electric Potential due to $B$
$=\frac{q_{1}}{4 \pi \epsilon_{0}( AZ )}+\frac{q_{1}}{4 \pi \epsilon_{0}( BZ )}$
$=\frac{9 \times 10^{9} \times 10^{-6}}{0.18}(1.5+2.5)$
$=2 \times 10^{5}\, V$
Electric field due to $q$ at $z$ $E_{ A }=\frac{q_{1}}{4 \pi \epsilon_{0}( AZ )^{2}}$
$=\frac{9 \times 10^{9} \times 1.5 \times 10^{-6}}{(0.18)^{2}}$
$=0.416 \times 10^{6} \,V / m$
Electric field due to $q_{2}$ at $Z$ $E_{ n }=\frac{q_{2}}{4 \pi \epsilon_{0}( BZ )^{2}}$
$=\frac{9 \times 10^{9} \times 2.5 \times 10^{-6}}{(0.18)^{2}}$
$=0.69 \times 10^{6} \,V\,m ^{-1}$
The resultant field intensity at $z$
$E=\sqrt{E_{A}^{2}+E_{ B }^{2}+2 E_{ A } E_{ B } \cos 2 \theta}$
Where, $2 \theta$ is the angle, $\angle A Z B$
From the figure, we obtain
$\cos \theta=\frac{0.10}{0.18}=\frac{5}{9}=0.5556$
$\theta=\cos ^{-1} \theta \cdot 5556=56.25$
$\therefore 2 \theta=112.5^{\circ}$
$\cos 2 \theta=-0.38$
$E=\sqrt{\left(0.416 \times 10^{4}\right)^{2} \times\left(0.69 \times 10^{6}\right)^{2}+2 \times 0.416 \times 0.69 \times 10^{12} \times(-0.38)}$
$=6.6 \times 10^{5} \,V\,m ^{-1}$
Therefore, the potential at a point $10 \,cm$ (perpendicular to the mid-point) is $2.0 \times 10^{5} \,V$ and electric field is
$6.6 \times 10^{5} \,V\, m ^{-1}$
ગોળાકાર કવચની અંદરના બિંદુએ સ્થિતિમાનનું સૂત્ર લખો.
બે વિદ્યુતભારીત ધાતુના ગોળા $S_{1}$ અને $\mathrm{S}_{2}$ જેની ત્રિજયા $\mathrm{R}_{1}$ અને $\mathrm{R}_{2}$ છે.$S_1$ ગોળાને $E_1$ અને $S_2$ ગોળાને $E_2$ વિદ્યુતક્ષેત્રમાં એવે રીતે મૂકવામાં આવે છે કે જેથી $\mathrm{E}_{1} / \mathrm{E}_{2}=\mathrm{R}_{1} / \mathrm{R}_{2} $ થાય. બંને ગોળા પરના વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો ગુણોત્તર $\frac{V_1}{V_2}$ કેટલો થાય?
$64$ એકસમાન ટીપાઓને $10\,mV$ સ્થિતિમાન સુધી વીજભારિત કરીને તેમનું એક મોટા ટીપામાં સંયોજન કરવામાં આવે છે. મોટા ટીપાનું સ્થિતિમાન $...........\,mV$ થશે.
$10 \,cm$ ની બાજુવાળા નિયમિત ષટકોણના દરેક શિરોબિંદુએ $5 \;\mu \,C$ વિદ્યુતભાર છે. પકોણના કેન્દ્ર પર સ્થિતિમાન ગણો.
એક વિસ્તારમાં વિદ્યુતક્ષેત્ર $\vec E = (Ax + B)\hat i$ $N\,C^{-1}$ મુજબ પ્રવર્તે છે જ્યાં $x$ મીટરમાં છે અચળાંકો $A = 20\, SI\, unit$ અને $B = 10\, SI\, unit$ છે.જો $x =1$ આગળ વિદ્યુતસ્થિતિમાન $V_1$ અને $x = -5$ આગળ વિદ્યુતસ્થિતિમાન $V_2$ હોય તો $V_1 -V_2$ કેટલા ......$V$ થશે?