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JEE Mains · Physics · STD 12 - स्थिरवैद्युत विभव तथा धारिता
  • JEE Mains 2024
  • कठिन
  • संख्यात्मक

एक संधारित्र जिसकी धारिता \(10 \mu \mathrm{F}\) है, जिसकी प्लेटें वायु के माध्यम से \(10 \mathrm{~mm}\) की दूरी पर अलग की गई हैं और प्रत्येक प्लेट का क्षेत्रफल \(4 \mathrm{~cm}^2\) है, अब उसे चित्र में दर्शाए अनुसार \(\mathrm{K}_1=2, \mathrm{~K}_2=3\) के दो परावैद्युत माध्यमों से समान रूप से भरा गया है। यदि प्लेटों के बीच नया बल \(8 \mathrm{~N}\) है, तो आपूर्ति वोल्टेज _______ \(\times 10^{-4}\)V है।

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सही उत्तर

(B) \(93\)

चरण-दर-चरण हल

विस्तृत व्याख्या

\(\mathrm{C}_{\mathrm{eq}}=\mathrm{C}_1+\mathrm{C}_2\)

\(\mathrm{C}_1=\frac{2 \epsilon_0 \mathrm{~A}}{2 \times \mathrm{d}}=10 \mu \mathrm{F}\)

\(\mathrm{C}_2=\frac{3 \epsilon_0 \mathrm{~A}}{2 \mathrm{~d}}=15 \mu \mathrm{F}\)

\(\mathrm{C}_{\mathrm{eq}}=25 \mu \mathrm{F}\)

अब आवेश

\(\mathrm{C}_1=10 \mathrm{~V} \mu \mathrm{c}\)

\(\mathrm{C}_2=1.5 \mathrm{~V} \mu \mathrm{C}.\)

अब प्लेटों के बीच बल \(\left[\mathrm{F}=\frac{\mathrm{Q}^2}{2 \mathrm{~A} \epsilon_0}\right]\)

\(\frac{100 \mathrm{~V}^2 \times 10^{-12}}{2 \times 2 \times 10^{-4} \epsilon_0}+\frac{225 \mathrm{~V}^2 \times 10^{-12}}{2 \times 2 \times 10^{-4} \times \epsilon_0}=8\)

\(325 \mathrm{~V}^2=8 \times 4 \times 10^{-4} \times 8.85\)

\(\mathrm{~V}^2-\frac{32 \times 8.85 \times 10^{-4}}{325}\)

\(\therefore \mathrm{V}=\sqrt{\frac{283.2 \times 10^{-4}}{325}}\)

\(\mathrm{~V}=0.93 \times 10^{-2}\)

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