इलेक्ट्रिक चार्ज: व्यायाम (टिप्पणियों के साथ)

विद्युत आवेश कणों का वह गुण है जो दूसरों को आकर्षित करता है या नहीं आकर्षित करता है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन को आकर्षित करते हैं, जबकि न्यूट्रॉन इलेक्ट्रॉनों द्वारा न तो आकर्षित होते हैं और न ही पीछे हटते हैं।

एक पिंड तटस्थ होगा जब उसके पास समान मात्रा में इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन होंगे। जब इसमें प्रोटॉन की तुलना में इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिक होती है तो यह नकारात्मक रूप से विद्युतीकृत होता है। दूसरी ओर, जब इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉन की संख्या से कम होती है, तो इसे सकारात्मक रूप से विद्युतीकृत किया जाएगा।

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के इस विषय पर अपनी शंकाओं को दूर करने के लिए हल किए गए और टिप्पणी किए गए प्रश्नों का लाभ उठाएं।

हल किए गए मुद्दे

1) यूएफआरजीएस - 2018

एक ऋणात्मक आवेश Q एक रोधित, विद्युतीय रूप से उदासीन संवाहक गोले के सन्निकट है। फिर गोले को एक लेड वायर से ग्राउंड किया जाता है। नीचे दिए गए कथन में रिक्त स्थानों को सही ढंग से भरने वाले विकल्प की जाँच करें, जिस क्रम में वे दिखाई देते हैं। यदि गेंद को ग्राउंड करते समय चार्ज Q को बहुत दूर ले जाया जाता है, और फिर जमीन को जमीन से हटा दिया जाता है, तो गेंद ________ बन जाएगी। दूसरी ओर, यदि पहले जमीन को हटाया जाता है और फिर आवेश Q को हटा दिया जाता है, तो गोला ________ होगा।

ए) विद्युत रूप से तटस्थ - सकारात्मक चार्ज
बी) विद्युत रूप से तटस्थ - नकारात्मक चार्ज
सी) सकारात्मक चार्ज - विद्युत रूप से तटस्थ
डी) सकारात्मक चार्ज - नकारात्मक चार्ज
ई) नकारात्मक चार्ज - सकारात्मक चार्ज

उत्तर देखो

जब एक तटस्थ संवाहक क्षेत्र से एक ऋणात्मक आवेश आता है, तो एक प्रतिकारक बल इलेक्ट्रॉनों को आवेश से दूर गोले के क्षेत्र में जमा करने का कारण बनता है।

इस प्रकार, गोले के निकटतम क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है। पहली स्थिति में, भार को हटाते समय गेंद को ग्राउंडिंग करने से गेंद पर भार वापस तटस्थ हो जाता है।

दूसरी स्थिति में, चूंकि जमीन को हटाने के बाद भार को हटा दिया जाता है, इससे अतिरिक्त भार होता है। गोले के एक छोर पर संचित ऋणात्मक राशियाँ पृथ्वी पर प्रवाहित हो जाती हैं, जिससे गोला सकारात्मक हो जाता है लदा हुआ।

वैकल्पिक: ए) विद्युत रूप से तटस्थ - सकारात्मक चार्ज

2) फुवेस्ट - 2017

एक धात्विक वस्तु, X, जो विद्युत रूप से रोधित है, पर ऋणात्मक आवेश 5.0 x 10. है^-12 सी। एक दूसरी धात्विक वस्तु, Y, तटस्थ, पृथ्वी के संपर्क में रखी जाती है, पहले के करीब लाई जाती है और उनके बीच एक चिंगारी होती है, बिना उन्हें छुए। चिंगारी की अवधि 0.5 s है और इसकी तीव्रता 10. है^-11 द. इस प्रक्रिया के अंत में, वस्तुओं X और Y के कुल विद्युत आवेश क्रमशः हैं,

ए) शून्य और शून्य।
बी) शून्य और - 5.0 x 10^-12 सी।
ग) - २.५ x १०^-12 सी और - 2.5 x 10^-12 सी।
घ) - २.५ x १०^-12 सी और + 2.5 x 10^-12 सी।
ई) + 5.0 x 10^-12 सी और शून्य

उत्तर देखो

प्रस्तुत स्थिति में स्थानांतरित किए गए कार्गो की मात्रा की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

संकेतित मानों को प्रतिस्थापित करते हुए, हमारे पास है:

इस प्रकार, वस्तु y को 5.10. का आवेश प्राप्त हुआ^-12 सी, लेकिन चूंकि यह ग्राउंडेड है, इसलिए यह अतिरिक्त चार्ज खत्म हो जाएगा और वस्तु का कुल चार्ज शून्य के बराबर होगा।

जैसा कि हमने गणना की थी, वस्तु x पर ऋणात्मक आवेशों की अधिकता पूरी तरह से वस्तु y में स्थानांतरित हो गई थी। इसलिए, आपका कुल चार्ज भी शून्य के बराबर होगा।

वैकल्पिक: क) शून्य और शून्य

3) पीयूसी/आरजे - 2015

दो समान धातु की छड़ें 9.0 µC के आवेश से आवेशित होती हैं। उन्हें एक तीसरी छड़ी के संपर्क में रखा जाता है, वह भी अन्य दो के समान, लेकिन जिसका शुद्ध चार्ज शून्य है। उनके बीच संपर्क स्थापित होने के बाद, तीन छड़ें अलग हो जाती हैं। तीसरी छड़ पर µC में शुद्ध आवेश कितना है?

ए) 3.0
बी) 4.5
ग) 6.0
घ) 9.0
ई) 18

उत्तर देखो

संपर्क विद्युतीकरण में, जब निकाय समान होते हैं, तो आवेश को निकायों के बीच समान रूप से विभाजित किया जाएगा।

इस प्रकार, 18 µC (9 + 9) के आवेश को 3 से विभाजित किया जाएगा, इसलिए प्रत्येक छड़, संपर्क के बाद, 6 µC (18: 3) का शुद्ध चार्ज होगा।

वैकल्पिक: सी) 6.0

4)यूएफआरजीएस - 2015

एक भौतिकी वर्ग में, दो समान धातु के गोले का उपयोग किया गया था, X और Y: X को a. द्वारा निलंबित किया गया है एक पेंडुलम के रूप में इन्सुलेट तार और एक इन्सुलेटिंग समर्थन पर तय वाई, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है बोलो। क्षेत्रों को शुरू में अलग रखा गया है, जिसमें X धनात्मक रूप से आवेशित है और Y विद्युत रूप से तटस्थ है।

संभावित विद्युतीकरण प्रक्रियाओं को प्रदर्शित करने के लिए दो सरल प्रक्रियाओं के नीचे दिए गए विवरण पर विचार करें और फिर उस विकल्प को चिह्नित करें जो कथनों में रिक्त स्थानों को सही ढंग से भरता है, जिस क्रम में प्रकट।

I - गोले को बिना छुए Y, X के करीब है। इस मामले में, यह प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित किया जाता है कि क्षेत्र X, गोले Y द्वारा _________ है।
II - गोले को छुए बिना, Y को X के सन्निकटित किया गया है। इस स्थिति में रहते हुए, वाई-बॉल का पृथ्वी से कनेक्शन लीड तार का उपयोग करके किया जाता है। अभी भी X के करीब इस स्थिति में, Y पृथ्वी से संपर्क तोड़ देता है और फिर Y को फिर से X से दूर ले जाता है। इस स्थिति में, गोला Y _________ हो जाता है।

ए) आकर्षित - विद्युत रूप से तटस्थ
बी) आकर्षित - सकारात्मक चार्ज
सी) आकर्षित - नकारात्मक चार्ज
d) विकर्षित - धनात्मक रूप से आवेशित
ई) निरस्त - नकारात्मक चार्ज

उत्तर देखो

प्रक्रिया I में, जब गोले Y के पास X, जो कि धनात्मक रूप से आवेशित है, की ओर जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों को X के निकटतम क्षेत्र की ओर आकर्षित किया जाएगा। इस प्रकार, गोला X, गोले की ओर आकर्षित होता है।

दूसरी प्रक्रिया में, Y क्षेत्र को एक संवाहक तार से जोड़ने पर, जो क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों की कमी के साथ छोड़ दिया गया था, उस पर ऋणात्मक आवेश प्राप्त होगा। इस संबंध को तोड़ने पर, गोला Y ऋणात्मक रूप से आवेशित हो जाएगा।

वैकल्पिक: सी) आकर्षित - नकारात्मक चार्ज

अधिक जानने के लिए देखें इलेक्ट्रोस्टाटिक्स तथा इलेक्ट्रोस्टैटिक्स: व्यायाम.

5) फुवेस्ट - 2015

भौतिकी प्रयोगशाला वर्ग में, विद्युत आवेशों के गुणों का अध्ययन करने के लिए, एक प्रयोग किया गया जिसमें छोटे विद्युतीकृत गोले एक कक्ष के ऊपरी भाग में, एक निर्वात में अंतःक्षेपित किया जाता है, जहाँ एक समान विद्युत क्षेत्र उसी दिशा और दिशा में होता है जैसे गुरुत्वाकर्षण। यह देखा गया कि, 2 x 10. के बराबर मापांक के विद्युत क्षेत्र के साथ³ V/m, गोले में से एक, द्रव्यमान 3.2 x 10^-15 किलो, कक्ष के अंदर निरंतर गति से बना रहा। इस गोले में है

a) इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन की समान संख्या।
b) प्रोटॉन से 100 अधिक इलेक्ट्रॉन।
c) प्रोटॉन से 100 इलेक्ट्रॉन कम।
d) प्रोटॉन से 2000 अधिक इलेक्ट्रॉन।
e) प्रोटॉन से 2000 इलेक्ट्रॉन कम।

नोट करें और अपनाएं: इलेक्ट्रॉन चार्ज = - 1.6 x 10^-19 सी; प्रोटॉन चार्ज = + 1.6 x 10⁺¹⁹ सी; गुरुत्वाकर्षण का स्थानीय त्वरण = 10 m/s²

उत्तर देखो

चूंकि आवेश निरंतर वेग से कक्ष के अंदर रहता है, इसका अर्थ है कि शुद्ध बल शून्य के बराबर है।

चूंकि भार बल और विद्युत बल भार पर कार्य करने वाले बल हैं, इसलिए उनकी तीव्रता और विपरीत दिशाएँ समान होनी चाहिए ताकि परिणामी बल शून्य के बराबर हो।

विद्युत बल की गणना सूत्र F. द्वारा की जाती है_{बिजली} = क्यू। E, P = mg द्वारा दिया गया बल भार है, इसलिए हमारे पास है:

जैसा कि चार्ज q = n.e द्वारा दिया गया है, हमारे पास है:

विद्युत बल का भार बल की विपरीत दिशा में होने के लिए, आवेश का ऋणात्मक होना आवश्यक होगा, इस प्रकार, बल विद्युत क्षेत्र के विपरीत दिशा में होगा। तो हमारे पास अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होने जा रहे हैं।

वैकल्पिक: b) प्रोटॉन से 100 इलेक्ट्रॉन अधिक।

इसके बारे में और जानने के लिए, यह भी देखें बिजली क्षेत्र तथा विद्युत क्षेत्र व्यायाम.

6) यूएफएलए - 2010

दो समान निर्वहन प्रवाहकीय क्षेत्र 1 और 2 एक दूसरे के संपर्क में हैं और एक इन्सुलेट सतह पर समर्थित हैं। उनमें से एक को बिना छुए एक धनात्मक विद्युतीकृत बैटन से संपर्क किया जाता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। फिर गेंदों को हटा दिया जाता है और विद्युतीकृत रॉड को हटा दिया जाता है।

यह कहना सही है कि

a) गोले अनलोड रहते हैं, क्योंकि छड़ी और गोले के बीच आवेशों का स्थानांतरण नहीं होता है।
b) गोला 1, छड़ी के सबसे निकट, धनावेशित हो जाता है और गोला 2 ऋणात्मक रूप से आवेशित हो जाता है।
ग) गोले समान आवेशों और विपरीत चिन्हों से विद्युतीकृत होते हैं।
d) गोले पर समान चिह्न और दोनों पर एक ऋणात्मक चिह्न होता है, क्योंकि छड़ विपरीत आवेशों को आकर्षित करती है।

उत्तर देखो

छड़ पर धनात्मक आवेश ऋणात्मक आवेशों को गोले 1 की ओर आकर्षित करेगा और गोले 2 में इलेक्ट्रॉनों की कमी होगी।

दोनों गोलों को अलग करने पर डंडे को एक ही स्थिति में रखने से गोला 1 ऋणात्मक रूप से विद्युतीकृत हो जाएगा और गोला 2 धनावेशित हो जाएगा।

वैकल्पिक: c) गोले समान आवेशों और विपरीत चिह्नों से विद्युतीकृत होते हैं।