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JEE Mains · Physics · STD 12 - स्थिरवैद्युत विभव तथा धारिता
  • JEE Mains 2021
  • कठिन
  • MCQ

एक समान्तर प्लेट धारित्र के बीच भरे पदार्थ की प्रतिरोधकता \(200\, \Omega \,m\) है। धारित्र के धारिता का मान \(2 \,pF\) है। यदि धारित्र की प्लेटों के बीच \(40\) वोल्ट विभवान्तर लगाया जाए, तो धारित्र से बाहर बहने वाली क्षरण धारा का मान होता है। (पदार्थ की सापेक्षीय चुम्बकशीलता \(50\) दी गयी है)

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सही उत्तर

(C) \(0.9 \,{mA}\)

चरण-दर-चरण हल

विस्तृत व्याख्या

\(\rho=200\, \Omega {m}\)

\({C}=2 \times 10^{-12}\, {F}\)

\({V}=40\, {V}\)

\({K}=56\)

\(C =\frac{ K \varepsilon_0 A }{ d }\) (\(K\) is the dielectric constant or relative permittivity) and

\(R =\frac{\rho d }{ A }\)

Now, charge will be discharged through the resistance between the plates.

Now, time constant ( \(( T )\) of discharging,

\(\tau= RC =\frac{\rho d }{ A } \times \frac{ K \varepsilon_0 A }{ d }\)

\(\tau=\rho K \varepsilon_0\)

For a given R-C circuit, the discharged current is given by

\(i =\frac{ Q }{ RC } e ^{-\frac{ t }{ RC }}\)

\(i =\frac{ Q }{ pK \varepsilon_0} e ^{-\frac{ t }{ pK \varepsilon_0}}\)

The above discharge current is the leakage current,

\(i _{\text {leakage }}=\frac{ Q }{\rho K \varepsilon_0} e ^{-\frac{ t }{\rho K \varepsilon_0}}\)

Maximum leakage current,

\(\left( i _0\right)_{\text {leakage }} =\frac{ Q }{\rho K \varepsilon_0}=\frac{ CV }{\rho K \varepsilon_0}\)

\(=\frac{2 \times 10^{-12} \times 40}{200 \times 50 \times 8.85 \times 10^{-12}}\)

\(=903 \mu A =0.9 mA\)

\(\left( i _0\right)_{\text {leakage }} =0.9 \;mA\)

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