Electric Charges and Coulomb's Law MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Electric Charges and Coulomb's Law - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

गणना:
मान लीजिए कि प्रत्येक गोले A और B पर आवेश q है और पृथक्करण d है।

इसलिए, गोलों A और B के बीच बल है:

F = (1 / (4πɛ₀)) x (q² / d²) ... (1)

जब गोले A और C को छुआ जाता है और फिर अलग किया जाता है, तो प्रत्येक पर आवेश होगा:

(q + 0) / 2 = q / 2

अब गोला B को गोले C के साथ छुआ जाता है। प्रत्येक पर आवेश होगा:

(q + q/2) / 2 = (3q) / 4

अब गोले A और गोले B के बीच बल होगा:

F' = (1 / (4πɛ₀)) × (q/2 × 3q/4) / d²

= (3/8) × (1 / (4πɛ₀)) × (q² / d²)

⇒ F' = (3/8) × F

गणना:
चित्र में दिखाया गया I-V अभिलक्षणिक धारा (I) और वोल्टता (V) के बीच एक अरैखिक संबंध का प्रतिनिधित्व करता है। इस प्रकार का आलेख गैर-ओमी चालकों का विशिष्ट है, जहाँ प्रतिरोध अनुप्रयुक्त वोल्टेज के साथ बदलता रहता है।

ओमी चालकों के विपरीत, जहाँ I-V आलेख एक सरल रेखा है (स्थिर प्रतिरोध का संकेत देता है), गैर-ओमी चालक एक वक्र प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि उनका प्रतिरोध वोल्टता के साथ बदलता है।

सही उत्तर: विकल्प 2 - गैर-ओमी चालक है। 

गणना:
दो आवेशों के बीच स्थिर वैद्युत बल कूलम्ब के नियम द्वारा दिया जाता है:

Fe = (k × |q1 × q2|) / r²

जहाँ:

• k कूलॉम नियतांक है (9 × 10⁹ N⋅m²/C²),
• q₁ और q₂ कणों पर आवेश हैं,
• r कणों के बीच की दूरी है।

दो द्रव्यमानों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम द्वारा दिया जाता है:

Fg = (G × m1 × m2) / r²

जहाँ:

• G गुरुत्वाकर्षण नियतांक है (6.67 × 10⁻¹¹ N⋅m²/kg²),
• m₁ और m₂ कणों के द्रव्यमान हैं,
• r कणों के बीच की दूरी है।

बल तब निरस्त होते हैं जब:

F_e = F_g

समीकरण को हल करने पर, हम पाते हैं कि आवेश अंतर Δe (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन आवेश के बीच का अंतर) 10⁻²⁰ C की कोटि का है।

सही उत्तर: विकल्प 4 - 10⁻²⁰ C है। 

गणना:

r = 8.0 सेमी

= (8.85 x 10^-12) x (-2 x 10⁴)

q = -17.7 x 10^-8 C

उत्तर (4)

हल:

विद्युत आवेश के मूल गुणधर्म हैं:

आवेश प्रकृति में योगात्मक होते हैं।

आवेश एक संरक्षित राशि है।

आवेश का क्वांटीकरण।

अवधारणा:

विद्युत स्थैतिकी में कूलम्ब का नियम -

• कूलम्ब के मियम के अनुसार दो स्थिर बिंदु आवेशों के बीच अन्तः  क्रिया का बल आवेशों के गुणनफल समान आनुपातिक है, और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती है और दोनो आवेशों को मिलाने वाली सीधी रेखा के साथ कार्य करता है।

बल (F) ∝ q₁ × q₂

जहां K एक नियतांक है = 9 × 10⁹ Nm²/C²

व्याख्या:

दिया गया है:

q₁ = 2 × 10^-7 C, q₂ = 3 × 10^-7 C और r = 30 cm = 30 × 10^-2 m

बल होगा-

अवधारणा:

• विद्युत आवेश: यह पदार्थ के प्राथमिक कणों का एक आंतरिक गुणधर्म है जो विभिन्न वस्तुओं के बीच विद्युत बल का निर्माण करता है।
• यह एक अदिश राशि है।
• विद्युत आवेश की SI इकाई कूलम्ब (C) है।

• चालक पर कुल आवेश q = It द्वारा दिया जाता है, जब कुछ समय के लिए चालक के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है।

जहाँ I = धारा और t = समय

गणना:

हमें दिया गया है- I = 5 A और t = 2 min = 120 s

• चालक पर कुल आवेश q = It द्वारा दिया जाता है

⇒ Q = It

⇒ Q = 5 × 120 = 600 C

मिलिकन का तेल बूंद प्रयोग:

• इस प्रयोग में, मिलिकन ने आवेशित किए गए छोटे तेल की बूंदों को एक विद्युत क्षेत्र में एक छेद से गुजरने की अनुमति देती है।
• विद्युत क्षेत्र की प्रबलता को अलग करके तेल की बूंद पर आवेश की गणना की गई थी, जो हमेशा एक इलेक्ट्रॉन पर आवेश के समाकल मान के रूप में प्राप्त होता है।

डेविसन-जर्मर प्रयोग:

• प्रारंभ में, विभिन्न वैज्ञानिकों द्वारा प्रस्तावित परमाणु मॉडल केवल इलेक्ट्रॉनों की कण प्रकृति की व्याख्या कर सकते थे लेकिन उनकी तरंग प्रकृति को समझाने में विफल रहे ।
• वर्ष 1927 में सी.जे. डेविसन और एल. एच. जर्मर एक प्रयोग करते हैं, जिसे डेविसन जर्मर के प्रयोग के रूप में जाना जाता है जिसके द्वारा वे इलेक्ट्रॉन विवर्तन के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की तरंग प्रकृति की व्याख्या करते हैं।

कॉम्पटन प्रकीर्णन प्रयोग:

• कॉम्पटन प्रभाव को उस प्रभाव के रूप में परिभाषित किया जाता है जो तब अवलोकन किया जाता है जब एक्स-रे या गामा किरणें तरंग दैर्ध्य में वृद्धि के साथ एक सामग्री पर विक्षेपण करती हैं।
• आर्थर कॉम्पटन ने वर्ष 1922 में इस प्रभाव का अध्ययन किया था।
• अध्ययन के दौरान कॉम्पटन ने पाया कि तरंगदैर्ध्य आपतन विकिरण की तीव्रता पर निर्भर नहीं करती है ।
• यह प्रकीर्णन कोण पर और आपतन पुंज की तरंगदैर्ध्य पर निर्भर है।

रमन प्रभाव: रमन प्रभाव को उच्च ऊर्जा स्तर पर उत्तेजित अणुओं द्वारा फोटॉनों के विक्षेपण के रूप में परिभाषित किया गया है।

अवधारणा :

• विद्युत आवेश: यह पदार्थ के प्राथमिक कणों का एक आंतरिक गुण है जो विभिन्न वस्तुओं के बीच विद्युत बल को जन्म देता है ।
• यह एक अदिश राशि है ।
• विद्युत आवेश की SI इकाई कूलम्ब (C) है ।
• चालक पर कुल आवेश q = It द्वारा दिया जाता है जब कुछ समय के लिए चालक से धारा प्रवाहित होती है।

जहां I = धारा और t = समय

व्याख्या:

• जब एक साबुन का बुलबुला आवेशित किया जाता है तो आवेशित किया गया कण समान रूप से साबुन के बुलबुले की सतह पर वितरित किया जाएगा ।
• इसलिए साबुन के बुलबुले की त्रिज्या बढ़ जाएगी क्योंकि आवेशित कणों को साबुन के बुलबुले पर समान रूप से वितरित किया जाता है और इससे उन्हें विद्युत्स्थैतिक बल के कारण एक दूसरे को प्रतिकर्षित करना पड़ेगा। इसलिए विकल्प 2 सही है।

अवधारणा:

विद्युत आवेश(q): विद्युत्स्थैतिक बल के लिए जिम्मेदार पदार्थ के गुण को विद्युत आवेश कहा जाता है।

आवेश की SI इकाई कूलम्ब (C) है।

विद्युत आवेश के प्रवाह की दर को विद्युत धारा कहा जाता है।
आवेश (q) = धारा(I) × समय (t)

व्याख्या:

दिया गया है;

धारा (I) = 0.5 A

समय (t) = 20 मिनट = 20 × 60 सेकंड = 1200 सेकंड

विद्युत आवेश की मात्रा (q) = धारा (I) × समय (t) = 0.5 × 1200 = 600 C

धारणा:

• आवेशन: आवेशन का अर्थ है इलेक्ट्रॉन प्राप्त करना या खोना। किसी पदार्वथ को तीन तरीकों से आवेशित किया जा सकता है, घर्षण द्वारा आवेशित करना, संपर्क द्वारा आवेशित करना और इंडक्शन द्वारा आवेशित करना।
• घर्षण द्वारा आवेशन: जब आप एक पदार्थ को दूसरे में रगड़ते हैं, तो वे घर्षण द्वारा आवेशित किए जाते हैं। इलेक्ट्रॉन खोने वाली वस्तु  को सकारात्मक रूप से आवेशित किया जाता है और इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने वाले को नकारात्मक आवेशित किया जाता है। प्राप्त और खोए हुए इलेक्ट्रॉन की मात्रा एक दूसरे के बराबर होती है।

• संपर्क द्वारा आवेशन:एक उदासीन पदार्थ में इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन की समान संख्या होती है। अगर कुछ इस संतुलन को बदलता है तो हम कह सकते हैं कि यह आवेश है।
  • ‘A 'आवेशित निकाय (जैसे सकारात्मकआवेश मेटल कैन) को अनावेशित निकाय ' B 'के संपर्क में लाया जाता है। संपर्क में होने पर, अनावेशित शरीर से नकारात्मक आवेश धातु के सकारात्मक आवेशों द्वारा आकर्षित होते हैं। अंत में, निकाय 'B' शुद्ध सकारात्मक आवेश के साथ रहेगा। इसलिए, निकाय 'B' को सकारात्मक आवेशित किया जाता है।

• प्रेरण द्वारा आवेशित  करना: एक आवेशित वस्तु को पास लाया जाता है लेकिन चालक को स्पर्श नहीं करता है। अंत में, चालक का आवेश वस्तु के आवेश के विपरीत होता है। यह प्रेरण द्वारा आवेशित करने की प्रक्रिया है।

स्पष्टीकरण:

• घर्षण द्वारा आवेशित करने की प्रक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रॉनों को एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित किया जाता है।
• जब एक इलेक्ट्रॉन को उदाहरण के लिए कांच से रेशम के कपड़े में स्थानांतरित किया जाता है, तो क्रमशः कांच को सकारात्मक और रेशम के कपड़े को नकारात्मक आवेश से आवेशित किया जाता है।
• ऊनी कपड़े, फुलाया हुआ गुब्बारा और प्लास्टिक स्केल को घर्षण विधि द्वारा आसानी से आवेशित किया जा सकता है।
• लेकिन तांबे की छड़ एक चालक है, इसलिए इसे घर्षण द्वारा आसानी से आवेशित नहीं किया जा सकता है।

अतः, जब हम घर्षण द्वारा तांबे की छड़ को चार्ज करने की कोशिश करते हैं, तो यह इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करता है क्योंकि यह एक अच्छा कंडक्टर है।

संकल्पना:

• आवेश: पदार्थ का वह गुण आवेश कहलाता है जो विद्युतीय घटना के लिए जिम्मेदार होता है। आवेश दो प्रकार के होते हैं - धनात्मक और ऋणात्मक। 
• आवेश संरक्षण का नियम: आवेश को ना तो बनाया और ना ही नष्ट किया जा सकता है; इसलिए इसे केवल एक प्रणाली से दूसरे प्रणाली तक स्थानांतरित किया जा सकता है। 

वर्णन:

• दो गोले का कुल आवेश, आवेश संरक्षण के नियम द्वारा संरक्षित होगा। 
• लेकिन ऊर्जा को संरक्षित नहीं किया जा सकता है क्योंकि यदि वे अलग-अलग आकार या अलग-अलग आवेश के होते हैं, तो उनकी कुछ ऊर्जा आवेश के पुनर्वितरण में खो सकती है। 
• अंतिम विभव की स्थिति में यह सदैव वास्तविक विभव का औसत नहीं होता है क्योंकि आवेश के पुनर्वितरण के दौरान कुछ नुकसान होते हैं, लेकिन दोनों गोलों पर अंतिम विभव सदैव बराबर होता है। 

​

• व्यक्ति गलती से सोचते हैं कि एक वस्तु अतिरिक्त धनात्मक आवेश प्राप्त करके एक धनात्मक आवेश प्राप्त करते हैं, यह धनात्मक बनाने के लिए ऋणात्मक आवेश (इलेक्ट्रॉन) खोता है। 

संकल्पना:

• कूलॉम नियम: यदि दो आवेशों को आवेशों के बीच दूरी r बल द्वारा अलग किए गए बिंदुओं पर रखा जाता है, तो

1. उत्पाद आवेशों के सीधे समानुपाती
2. दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती

• परावैद्युत स्थिरांक पदार्थ की विद्युत्शीलता और निर्वात की विद्युत्शीलता का अनुपात है।

  जहां, ϵ - पदार्थ की विद्युत्शीलता और ϵ₀ - निर्वात की विद्युत्शीलता

व्याख्या:

• प्रथम स्थिति में, आवेश वायु में हैं

 .................. (1)

• फिर आवेशों को उस पदार्थ में रखा जाता है जहाँ बल 4F होता है

​.....................(2)

• परावैद्युत स्थिरांक (K) 16 है इसलिए किसी सामग्री की विद्युत्शीलता इसके द्वारा दी जाती है
• ϵ = K ϵ₀ = 16 ϵ₀ 
• समीकरण 2 में ϵ का प्रतिस्थापन मान

 ..............(3)

• समीकरण 1 को समीकरण 3 से विभाजित करें

​

• अतः विकल्प 1 सही है।

सही उत्तर है, इसकी त्रिज्या बढ़ जाती है।

• क्या होता है जब साबुन के बुलबुले पर कुछ आवेश लगाया जाता है तो इसकी त्रिज्या बढ़ जाती है।

Key Points

• बुलबुले की त्रिज्या का विस्तार होगा क्योंकि इस पर वितरित आवेशित कण समान रूप से विद्युत्स्थैतिक बल के कारण एक दूसरे को पीछे हटाने का कारण बनते हैं।
• घटना धनात्मक और ऋणात्मक रूप से आवेश किए गए बुलबुले के कारण होती है क्योंकि इस पर आवेश होता है।

Additional Information

• साबुन का बुलबुला व्यतिकरण की परिघटना को प्रदर्शित करता है।
• जब विभिन्न सुसंगत स्रोतों से दो प्रकाश तरंगें एक साथ मिलती हैं, तो एक लहर के कारण ऊर्जा का वितरण दूसरे से विक्षुब्ध होता है।
• दो प्रकाश तरंगों के अध्यारोपण के कारण प्रकाश ऊर्जा के वितरण में संशोधन को "प्रकाश का व्यतिकरण" कहा जाता है।
• टी. यंग द्वारा प्रकाश तरंगों के व्यतिकरण सिद्धांत को प्रवर्तित किया गया था।
• प्रकाशिक व्यतिकरण प्रकाश की तरंग प्रकृति को दर्शाता है।

अवधारणा

विद्युत क्षेत्र तीव्रता:

• किसी भी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की सामर्थ्य है।
• इसे उस बिंदु पर रखे गए इकाई धन आवेश द्वारा अनुभवी बल के रूप में परिभाषित किया गया है।

जहाँ F = बल और qo = छोटा परीक्षण आवेश

• विद्युत क्षेत्र का परिमाण है

जहां K= नियतांक है जिसे विद्युत स्थैतिक बल कहा जाता है, q = स्रोत आवेश और r = दूरी

गणना:

दिया गया है:

दूरी r = 0.2 m, आवेश (q) = 1.6 × 10^-7 C

गेंद के केंद्र से एक बिंदु 0.2 m पर विद्युत क्षेत्र

जहाँ ε₀ = निर्वात की विद्युत्शीलता

∴ लोहे की गेंद के केंद्र से एक बिंदु 0.2 m पर विद्युत क्षेत्र = 3.6 × 10⁴ NC^-1

Mistake Pointsयहां 'r' लोहे की गेंद के केंद्र से दूरी है, यानी 0.2 मीटर। यह गेंद की त्रिज्या नहीं है।