JEE Mains · Physics · STD 12 - स्थिरवैद्युत विभव तथा धारिता
- JEE Mains 2026
- कठिन
- संख्यात्मक
एक तीन कूलॉम आवेश एक विद्युत क्षेत्र में, जिसे \(\vec{E} = 2x\hat{i} + 3y^2\hat{j} + 4\hat{k}\) N/C के रूप में व्यक्त किया गया है, बिंदु \((0, -2, -5)\) से बिंदु \((5, 1, 2)\) तक गति करता है। आवेश को स्थानांतरित करने में किया गया कार्य _______ J है।
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उत्तर और हल
सही उत्तर
(D) 186
चरण-दर-चरण हल
विस्तृत व्याख्या
विद्युत क्षेत्र में आवेश द्वारा अनुभव किया गया बल \(\vec{F} = q\vec{E}\) द्वारा दिया जाता है।
दिया गया है \(q = 3\) C और \(\vec{E} = 2x\hat{i} + 3y^2\hat{j} + 4\hat{k}\) N/C, बल है:
\(\vec{F} = 3(2x\hat{i} + 3y^2\hat{j} + 4\hat{k}) = 6x\hat{i} + 9y^2\hat{j} + 12\hat{k}\) N
आवेश को स्थानांतरित करने में विद्युत क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य है:
\(W = \int \vec{F} \cdot d\vec{r} = \int_{x_1}^{x_2} F_x dx + \int_{y_1}^{y_2} F_y dy + \int_{z_1}^{z_2} F_z dz\)
प्रारंभिक बिंदु \((0, -2, -5)\) से अंतिम बिंदु \((5, 1, 2)\) तक सीमाओं को प्रतिस्थापित करने पर:
\(W = \int_{0}^{5} 6x dx + \int_{-2}^{1} 9y^2 dy + \int_{-5}^{2} 12 dz\)
प्रत्येक समाकलन को अलग-अलग हल करने पर:
\(\int_{0}^{5} 6x dx = \left[ 3x^2 \right]_{0}^{5} = 3(5^2 - 0^2) = 75\) J
\(\int_{-2}^{1} 9y^2 dy = \left[ 3y^3 \right]_{-2}^{1} = 3(1^3 - (-2)^3) = 3(1 - (-8)) = 3(9) = 27\) J
\(\int_{-5}^{2} 12 dz = \left[ 12z \right]_{-5}^{2} = 12(2 - (-5)) = 12(7) = 84\) J
कुल किया गया कार्य \(W = 75 + 27 + 84 = 186\) J.
उत्तर: \(186\)
दिया गया है \(q = 3\) C और \(\vec{E} = 2x\hat{i} + 3y^2\hat{j} + 4\hat{k}\) N/C, बल है:
\(\vec{F} = 3(2x\hat{i} + 3y^2\hat{j} + 4\hat{k}) = 6x\hat{i} + 9y^2\hat{j} + 12\hat{k}\) N
आवेश को स्थानांतरित करने में विद्युत क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य है:
\(W = \int \vec{F} \cdot d\vec{r} = \int_{x_1}^{x_2} F_x dx + \int_{y_1}^{y_2} F_y dy + \int_{z_1}^{z_2} F_z dz\)
प्रारंभिक बिंदु \((0, -2, -5)\) से अंतिम बिंदु \((5, 1, 2)\) तक सीमाओं को प्रतिस्थापित करने पर:
\(W = \int_{0}^{5} 6x dx + \int_{-2}^{1} 9y^2 dy + \int_{-5}^{2} 12 dz\)
प्रत्येक समाकलन को अलग-अलग हल करने पर:
\(\int_{0}^{5} 6x dx = \left[ 3x^2 \right]_{0}^{5} = 3(5^2 - 0^2) = 75\) J
\(\int_{-2}^{1} 9y^2 dy = \left[ 3y^3 \right]_{-2}^{1} = 3(1^3 - (-2)^3) = 3(1 - (-8)) = 3(9) = 27\) J
\(\int_{-5}^{2} 12 dz = \left[ 12z \right]_{-5}^{2} = 12(2 - (-5)) = 12(7) = 84\) J
कुल किया गया कार्य \(W = 75 + 27 + 84 = 186\) J.
उत्तर: \(186\)
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