નીચેના કિસ્સાઓ માટે વિદ્યુતક્ષેત્રનું સૂત્ર મેળવો:
$(i)$ અનંત લંબાઈ ધરાવતી અને સમાન વિદ્યુતભાર વિતરણ ધરાવતી સમતલ શીટ.
$(ii)$ સમાન વિદ્યુતભાર વિતરણ ધરાવતી પાતળી ગોળીય કવચની બહારના બિંદુએ.
$(iii)$ સમાન વિદ્યુતભાર વિતરણ ધરાવતી પાતળી ગોળીય કવચની અંદરના બિંદુએ.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) $(i)$ ધારો કે અનંત સમતલ શીટની સમાન પૃષ્ઠ વિદ્યુતભાર ઘનતા $\sigma$ છે.
સમતલને લંબ $x$-અક્ષ લો. સંમિતિને કારણે,વિદ્યુતક્ષેત્ર $y$ અને $z$ યામ પર આધાર રાખશે નહીં અને દરેક બિંદુએ તેની દિશા $x$-દિશાને સમાંતર હશે.
આપણે આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ $A$ આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ધરાવતું લંબચોરસ સમાંતરફલક ગૌસિયન સપાટી તરીકે લઈ શકીએ.
માત્ર બે સપાટીઓ $1$ અને $2$ ફ્લક્સમાં ફાળો આપશે; વિદ્યુતક્ષેત્ર રેખાઓ અન્ય સપાટીઓને સમાંતર છે અને તે કુલ ફ્લક્સમાં ફાળો આપતી નથી.
સપાટી $1$ ને લંબ એકમ સદિશ $-x$-દિશામાં છે,જ્યારે સપાટી $2$ ને લંબ એકમ સદિશ $+x$-દિશામાં છે.
તેથી,બંને સપાટીઓમાંથી પસાર થતું ફ્લક્સ $\vec{E} \cdot \overrightarrow{\Delta S}$ સમાન છે અને તેનો સરવાળો થાય છે.
તેથી ગૌસિયન સપાટીમાંથી પસાર થતું કુલ ફ્લક્સ $2EA$ છે.
બંધ સપાટી દ્વારા ઘેરાયેલો વિદ્યુતભાર $\sigma A$ છે.
તેથી,ગૌસના નિયમ મુજબ,
$2 EA = \frac{\sigma A}{\epsilon_{0}}$
$\therefore E = \frac{\sigma}{2 \epsilon_{0}}$
$\therefore \vec{E} = \frac{\sigma}{2 \epsilon_{0}} \hat{n} \quad \dots(1)$
જ્યાં $\hat{n}$ એ સમતલને લંબ અને તેમાંથી દૂર જતો એકમ સદિશ છે.
જો $\sigma$ ધન હોય તો $E$ પ્લેટથી દૂર જાય છે અને જો $\sigma$ ઋણ હોય તો પ્લેટ તરફ હોય છે.
$(ii)$ ધારો કે $R$ ત્રિજ્યાની પાતળી ગોળીય કવચની સમાન પૃષ્ઠ વિદ્યુતભાર ઘનતા $\sigma$ છે.
કવચની બહાર ત્રિજ્યા સદિશ $\vec{r}$ ધરાવતું બિંદુ $P$ ધ્યાનમાં લો.
$P$ પર $\vec{E}$ ની ગણતરી કરવા માટે,આપણે $P$ માંથી પસાર થતી અને $O$ કેન્દ્ર ધરાવતી $r$ ત્રિજ્યાની ગોળીય ગૌસિયન સપાટી લઈએ છીએ.
ગૌસિયન સપાટીના દરેક બિંદુએ વિદ્યુતક્ષેત્રનું મૂલ્ય $E$ સમાન છે અને તે દરેક બિંદુએ ત્રિજ્યા સદિશની દિશામાં છે.
આમ,દરેક બિંદુએ $\vec{E}$ અને $\overrightarrow{\Delta S}$ સમાંતર છે અને દરેક ખંડમાંથી પસાર થતું ફ્લક્સ $E \Delta S$ છે.
બધા $\Delta S$ પર સરવાળો કરતા,ગૌસિયન સપાટીમાંથી પસાર થતું ફ્લક્સ $E \times 4 \pi r^{2}$ મળે છે.
ઘેરાયેલો વિદ્યુતભાર $q = \sigma \times 4 \pi R^{2}$ છે.
ગૌસના નિયમ મુજબ,
$E \times 4 \pi r^{2} = \frac{q}{\epsilon_{0}}$
$\therefore E = \frac{q}{4 \pi \epsilon_{0} r^{2}} = \frac{k q}{r^{2}}$
$\therefore \vec{E} = \frac{q}{4 \pi \epsilon_{0} r^{2}} \hat{r} = \frac{k q}{r^{2}} \hat{r}$
$(iii)$ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ,$R$ ત્રિજ્યાની ગોળીય કવચ પર પૃષ્ઠ વિદ્યુતભાર ઘનતા $\sigma$ છે.
બિંદુ $P$ કવચની અંદર છે. ગૌસિયન સપાટી $O$ કેન્દ્રિત અને $r$ ત્રિજ્યાની ગોળીય સપાટી છે જે $P$ માંથી પસાર થાય છે.
ગૌસિયન સપાટીમાંથી પસાર થતું ફ્લક્સ,અગાઉ ગણતરી કર્યા મુજબ $E \times 4 \pi r^{2}$ છે. આ કિસ્સામાં,ગૌસિયન સપાટી કોઈ વિદ્યુતભાર ઘેરતી નથી $(q = 0)$.
ગૌસનો નિયમ આપણને આપે છે,
$E \times 4 \pi r^{2} = 0$
$\therefore E = 0 \quad (r < R)$
આમ,સમાન રીતે વિદ્યુતભારીત પાતળી કવચને કારણે કવચની અંદરના તમામ બિંદુઓ પર વિદ્યુતક્ષેત્ર શૂન્ય હોય છે.

Explore More

Similar Questions

$r$ ત્રિજ્યા ધરાવતા એક પોલા ગોળાકાર કવચ પર સમાન વિદ્યુતભાર ઘનતા $\sigma$ છે. તેને $3r$ ધારવાળા સમઘનમાં એવી રીતે રાખવામાં આવે છે કે જેથી સમઘન અને કવચના કેન્દ્રો એકબીજા પર સંપાત થાય. તો સમઘનની એક સપાટીમાંથી બહાર આવતું વિદ્યુત ફ્લક્સ કેટલું હશે? ($\varepsilon_0$ - શૂન્યાવકાશની પરમિટિવિટી)

એક લાંબો, સીધો તાર એક પોલા, પાતળા, લાંબા ધાતુના નળાકારથી ઘેરાયેલો છે જેની અક્ષ તારની અક્ષ સાથે સંપાત થાય છે. તાર પર એકમ લંબાઈ દીઠ વિદ્યુતભાર $\lambda$ છે, અને નળાકાર પર એકમ લંબાઈ દીઠ કુલ વિદ્યુતભાર $2\lambda$ છે. નળાકારની ત્રિજ્યા $R$ છે. નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?

Difficult
View Solution

એક લાંબો, પોલો વાહક નળાકાર બીજા મોટા ત્રિજ્યાવાળા લાંબા, પોલા વાહક નળાકારની અંદર અક્ષીય રીતે રાખવામાં આવ્યો છે. શરૂઆતમાં બંને નળાકારો વિદ્યુતની દ્રષ્ટિએ તટસ્થ છે. તો

$100 \ eV$ ધરાવતા એક ઇલેક્ટ્રોનને $-2 \times 10^{-6} \ C \ m^{-2}$ પૃષ્ઠ ઘનતા ધરાવતી મોટી ધાતુની પ્લેટ તરફ સીધો ફેંકવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોનને કયા અંતરેથી ફેંકવો જોઈએ જેથી તે પ્લેટને અથડાયા વગર પાછો ફરે ($mm$ માં)?

ધારો કે એક ગોલીય સંમિત વિદ્યુતભાર વિતરણ છે,જેમાં વિદ્યુતભાર ઘનતા $\rho (r) = \rho _0 \left( \frac{5}{4} - \frac{r}{R} \right)$ છે,જ્યાં $r \le R$ માટે,અને $r > R$ માટે $\rho (r) = 0$ છે,જ્યાં $r$ એ ઉગમબિંદુથી અંતર છે. ઉગમબિંદુથી $r (r < R)$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલું હશે?

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo