બે \(q\) વિજભાર ધરાવતા બિંદુવત કણને છત સાથે નહિવત દળ ધરાવતી સમાન લંબાઇની દોરી સાથે જોડેલા છે. તે જ્યારે સમતોલનમાં આવે ત્યારે દોરી શિરોલંબ સાથે \(\theta\) ખૂણો બનાવે છે.જો દરેક વિજભારિત કણનું દળ \(m\) હોય તો તે બંનેને જોડતી રેખા પર વિદ્યુતસ્થિતિમાન કેટલો મળે? \(\left( {\frac{1}{{4\pi { \in _0}}} = k} \right).\)

A \(2\sqrt {k\,\,mg\,\,\tan \theta } \)
B \(\sqrt {k\,\,mg\,\,\tan \theta } \)
C \(4\sqrt {k\,\,mg/\tan \theta } \)
D \(6\sqrt {k\,\,mg/\tan \theta } \)

Verified Solution

Answer & Solution

Correct Answer

(C) \(4\sqrt {k\,\,mg/\tan \theta } \)

Step-by-step Solution

Detailed explanation

In equilibrium, \(\mathrm{F}_{\mathrm{e}}=\mathrm{T} \sin \theta\) \(\mathrm{mg}=\mathrm{T} \cos \theta\) \(\tan \theta=\frac{F_{e}}{m g}=\frac{q^{2}}{4 \pi \epsilon_{0} x^{2} \times m g}\) \(\therefore x = \sqrt {\frac{{{q^2}}}{{4\pi {\varepsilon _0}\,\tan \,\theta \,mg}}} \)…

Apply the relevant identity from the chapter and substitute the values established in the previous step, keeping the original constraint in view.

Use the simplified expression to isolate the unknown, then plug the result back into the question setup to confirm the working is internally consistent.

Cross-check against a boundary or limiting case. Both the dimensional balance and the qualitative behaviour at the extreme should agree with the candidate answer.

Combine the steps above to identify the correct option. The remaining choices each fail at least one of the consistency, dimensional, or boundary checks.

Same subject

Explore more questions on app

From JEE Mains

Explore more questions on app