इलेक्ट्रोस्टैटिक्स प्रश्न 12
प्रश्न 12 - 30 जनवरी - शिफ्ट 1
दो अलग-अलग धातु के ठोस गोले जिनकी त्रिज्या $R$ और $2 R$ है, इस प्रकार आवेशित किए जाते हैं कि दोनों के समान चार्ज घनत्व $\sigma$ हो। फिर इन गोलों को एक तंतु चालक तार से जोड़ दिया जाता है। यदि बड़े गोले का नया चार्ज घनत्व $\sigma^{\prime}$ है। तो $\frac{\sigma^{\prime}}{\sigma}$ का अनुपात है:
(1) $\frac{9}{4}$
(2) $\frac{4}{3}$
(3) $\frac{5}{3}$
(4) $\frac{5}{6}$
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उत्तर: (4)
समाधान:
$ \begin{aligned} Q_1 & = \sigma ,(4 \pi R^{2}) \ & = 4 \pi R^{2} \sigma \end{aligned} $
$ \begin{aligned} Q_2 & = \sigma ,(8 \pi R^{2}) \ & = 8 \pi R^{2} \sigma \end{aligned} $
$ \frac{Q_1}{4 \pi \varepsilon_0 R}=\frac{Q_2}{4 \pi \varepsilon_0(2 R)} $
$\therefore Q_2^{\prime}=2 Q_1^{\prime}$
$Q_1^{\prime}+Q_2^{\prime}=Q_1+Q_2$
$\therefore \frac{Q_2^{\prime}}{2}+Q_2^{\prime}=20 \pi R^{2} \sigma$
$\frac{3}{2} Q_2^{\prime}=20 \pi R^{2} \sigma$
$\therefore \frac{Q_2^{\prime}}{4 \pi(2 R)^{2}}=\frac{2}{3} \cdot \frac{20 \pi R^{2} \sigma}{16 \pi R^{2}}$
$\therefore \frac{\sigma^{\prime}}{\sigma}=\frac{5}{6}$