Capacitor with a Dielectric MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Capacitor with a Dielectric - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें
Last updated on Apr 25, 2025
Latest Capacitor with a Dielectric MCQ Objective Questions
Capacitor with a Dielectric Question 1:
यदि बैटरी से जुड़े एक समानांतर पट्टिका संधारित्र की पट्टिकाओं को एक-दूसरे के करीब लाया जाता है, तो
A. इसमें संचित आवेश बढ़ता है।
B. इसमें संचित ऊर्जा घटती है।
C. इसकी धारिता बढ़ती है।
D. आवेश का विभव से अनुपात समान रहता है।
E. आवेश और वोल्टता का गुणनफल बढ़ता है।
नीचे दिए गए विकल्पों में से सबसे उपयुक्त उत्तर चुनें:
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 1 Detailed Solution
व्याख्या:
A. इसमें संचित आवेश बढ़ता है: यह सही है क्योंकि धारिता बढ़ती है और Q = CV जहाँ V स्थिर है।
B. इसमें संचित ऊर्जा घटती है: यह गलत है; संचित ऊर्जा बढ़ती है।
C. इसकी धारिता बढ़ती है: यह सही है क्योंकि धारिता C = ε0 A / d बढ़ती है क्योंकि d घटता है।
D. आवेश का विभव से अनुपात समान रहता है: यह गलत है; Q / V का अनुपात धारिता के समान है, जो बढ़ता है।
E. आवेश और वोल्टता का गुणनफल बढ़ता है: यह सही है क्योंकि यह संचित ऊर्जा के बराबर है, जो बढ़ती है।
∴ सही विकल्प 2) केवल A और C है।
Capacitor with a Dielectric Question 2:
एक आवेशित संधारित्र की पट्टिकाओं के बीच एक परावैद्युत स्लैब डाला जाता है। निम्नलिखित में से कौन सी राशि अपरिवर्तित रहती है?
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 2 Detailed Solution
संप्रत्यय:
परिचालक स्लैब सम्मिलित करने का प्रभाव:
- जब किसी आवेशित संधारित्र की पट्टिकाओं के बीच एक परावैद्युत स्लैब डाला जाता है, तो निम्नलिखित प्रभाव देखे जाते हैं:
- पदार्थ के परावैद्युतांक के कारण धारिता बढ़ जाती है।
- यदि संधारित्र पृथक है (बैटरी से जुड़ा नहीं है), तो पट्टिकाओं पर आवेश स्थिर रहता है, क्योंकि आवेश को बदलने के लिए कोई बाहरी स्रोत उपलब्ध नहीं है।
- पट्टिकाओं के बीच विभवांतर घट जाता है, क्योंकि परावैद्युत पट्टिकाओं के बीच प्रभावी विद्युत क्षेत्र को कम करता है।
- संधारित्र में संचित ऊर्जा घट जाती है क्योंकि ऊर्जा वोल्टता के वर्ग के समानुपाती होती है, और वोल्टता घट जाता है।
- संधारित्र के अंदर विद्युत क्षेत्र भी घट जाता है, क्योंकि परावैद्युत पट्टिकाओं के बीच क्षेत्र को कम करता है।
व्याख्या:
चूँकि संधारित्र पृथक है, इसलिए आवेश स्थिर रहता है। परावैद्युत का सम्मिलन केवल संधारित्र में विद्युत क्षेत्र, वोल्टता और संचित ऊर्जा को प्रभावित करता है। संधारित्र पर आवेश नहीं बदलता है क्योंकि आवेश की आपूर्ति या हटाने के लिए कोई बाहरी परिपथ नहीं है।
∴ संधारित्र पर आवेश अपरिवर्तित रहता है, जो विकल्प 1 से मेल खाता है।
Capacitor with a Dielectric Question 3:
तेल से भरे समांतर पट्टिका संधारित्र (तेल का परावैद्युतांक K = 2) की धारिता C है। यदि तेल निकाल दिया जाए, तो संधारित्र की धारिता हो जाएगी -
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 3 Detailed Solution
अवधारणा:
समांतर पट्टिका संधारित्र की धारिता:
- पट्टिकाओं के बीच एक परावैद्युत पदार्थ वाले समानांतर पट्टिका संधारित्र की धारिता C सूत्र द्वारा दी जाती है:
- C = (K x ε₀ x A) / d, जहाँ:
- K = पदार्थ का परावैद्युत स्थिरांक (विमाहीन)
- ε₀ = मुक्त स्थान की पारगम्यता (8.85 x 10⁻¹² F/m)
- A = पट्टिकाओं का क्षेत्रफल (m²)
- d = पट्टिकाओं के बीच की दूरी (m)
- जब पट्टिकाओं के बीच एक परावैद्युत पदार्थ (तेल) डाला जाता है, तो धारिता K (परावैद्युत स्थिरांक) के गुणक से बढ़ जाती है।
- यदि तेल हटा दिया जाता है (वायु या निर्वात के लिए K = 1), तो धारिता K के गुणक से कम हो जाएगी।
गणना:
प्रारंभ में, धारिता C = K x C₀ है, जहाँ C₀ तेल के बिना धारिता है।
यह दिया गया है कि तेल के साथ K = 2 है, धारिता C = 2 x C₀ हो जाती है।
जब तेल हटा दिया जाता है (K = 1), तो धारिता कम होकर हो जाती है:
C' = C / K = 2C₀ / 2 = C₀
∴ संधारित्र की धारिता C₀ हो जाती है, जो विकल्प 4 से मेल खाती है।
Capacitor with a Dielectric Question 4:
धारिता (कैपेसिटेंस) 2 μF और 3 μF के दो समानांतर प्लेट संधारित्र श्रेणी (सीरीज) में जुड़े हुए हैं, और यह संयोजन V वोल्ट की बैटरी से जुड़ा हुआ है । दोनों संधारित्रों में विभव के मान क्रमशः V1 और V2, और दोनों संधारित्रों में संग्रहीत ऊर्जा क्रमशः U1 और U2 _______ के रूप में संबंधित होते हैं।
नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर द्वारा रिक्त स्थान भरें ।
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 4 Detailed Solution
संप्रत्यय और सेटअप:
जब दो संधारित्र श्रेणीक्रम में जुड़े होते हैं, तो प्रत्येक में समान आवेश Q होता है। उनके धारिताओं को C1 = 3 μF और C2 = 2 μF से दर्शाते हैं। मान लीजिये:
V1, 3 μF संधारित्र पर वोल्टेज है।
V2, 2 μF संधारित्र पर वोल्टेज है।
U1, 3 μF संधारित्र में संचित ऊर्जा है।
U2, 2 μF संधारित्र में संचित ऊर्जा है।
1) वोल्टेज-अनुपात व्युत्पत्ति:
चूँकि श्रेणीक्रम में प्रत्येक संधारित्र पर समान आवेश Q होता है, इसलिए प्रत्येक पर वोल्टेज है
V1 = Q / C1, V2 = Q / C2।
इसलिए,
V1 / V2 = (Q/C1) / (Q/C2) = C2 / C1।
C1 = 3 μF और C2 = 2 μF के साथ, हमें मिलता है
V1 / V2 = 2/3।
2) ऊर्जा-अनुपात व्युत्पत्ति:
प्रत्येक संधारित्र में संचित ऊर्जा है
U = Q2 / (2C)
(एक समतुल्य सूत्र U = ½ C V² है, लेकिन Q² / 2C का उपयोग करना अक्सर सरल होता है जब समान आवेश प्रवाहित होता है)। इसलिए,
U1 = Q2 / (2 C1) और U2 = Q2 / (2 C2)।
इस प्रकार, उनका अनुपात है
U1 / U2 = [Q2 / (2C1)] / [Q2 / (2C2)] = C2 / C1।
फिर से, C1 = 3 μF और C2 = 2 μF के साथ, हमारे पास है
U1 / U2 = 2/3।
सभी को एक साथ रखना:
V1 / V2 = 2/3 (बड़ी धारिता में श्रेणीक्रम में छोटा वोल्टेज होता है)।
U1 / U2 = 2/3 (जब आवेश समान होता है तो बड़ी धारिता में कम ऊर्जा भी संचित होती है)।
अक्सर, पाठ्यपुस्तकें छोटे संधारित्र को “C1” और बड़े वाले को “C2” के रूप में लेबल कर सकती हैं, जिस स्थिति में समान सूत्र एक अलग प्रतीकात्मक अनुपात देते हैं। लेकिन कथन में लेबलिंग का पालन करते हुए (जहाँ V1, U1 3 μF संधारित्र को और V2, U2 2 μF को संदर्भित करते हैं), अंतिम परिणाम हैं:
V1 : V2 = 2 : 3
U1 : U2 = 2 : 3.
Capacitor with a Dielectric Question 5:
2.5 μF धारिता वाले एक समांतर प्लेट संधारित्र की प्लेटों के बीच समय के साथ परिवर्तनशील विभवांतर लगाया जाता है। संधारित्र प्लेटों के बीच माध्यम का परावैद्युत स्थिरांक 1 है। यह संधारित्र प्लेटों के बीच के अंतराल में 0.25 mA की तात्कालिक विस्थापन धारा उत्पन्न करता है, विभवांतर के परिवर्तन की दर का परिमाण _______ Vs –1 होगा।
Answer (Detailed Solution Below) 100
Capacitor with a Dielectric Question 5 Detailed Solution
गणना:
\(\frac{\mathrm{CdV}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{I}_{\mathrm{d}}\)
\(\frac{\mathrm{dV}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{I}_{\mathrm{d}}}{\mathrm{C}}\)
= \(\frac{0.25 \times 10^{-3}}{2.5 \times 10^{-6}}\)
इस प्रकार,
dV/dt = 100
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यदि समानांतर प्लेट संधारित्र के बीच एक परावैद्युत स्थिरांक डाला जाता है तो धारिता-
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 6 Detailed Solution
Download Solution PDFअवधारणा:
एक संधारित्र (C) की धारिता -
- एक चालक की धारिता इसके आवेश मे वृद्धि (Q) और धारिता (V) का अनुपात है, अर्थात-
C = Q/V
- धारिता की इकाई फैराड है, (प्रतीक F)।
व्याख्या:
समानांतर प्लेट संधारित्र -
- समानांतर प्लेट संधारित्र में दो बड़े समतल क्षेत्रफल A की प्लेटों के समानांतर संवाहक प्लेट होती हैं और एक छोटी दूरी d के अंतराल पर रखी होती है।
- समानांतर प्लेट संधारित्र की धारिता के लिए गणितीय अभिव्यंजना है-
\(C = \frac{{{_o}A}}{d}\)
जहाँ C = धारिता, A = दो प्लेटों का क्षेत्रफल, ε =परावैद्युत स्थिरांक (सरलीकृत!), d = प्लेटों के बीच की दूरी
व्याख्या:
- जब समानांतर प्लेट संधारित्र के बीच मोटाई t और परावैद्युत स्थिरांक K पट्टिका के बीच डाला जाता है, तो धारिता होगी-
\(C = \frac{{{\epsilon_o}A}}{{d - t + \frac{t}{K}}}\)
- उपरोक्त समीकरण से, यह स्पष्ट है कि जब मोटाई t का परावैद्युत स्थिरांक पट्टिका के बीच डाला जाता है, तो समानांतर प्लेट संधारित्र के बीच प्रभावी दूरी कम हो जाती है, और इसलिए धारिता बढ़ जाती है। इसलिए विकल्प 2 सही है।
एक संघनक आवेशित किया जाता है और फिर बैटरी हटा दी जाती है, संघनक की प्लेटों के बीच एक परावैद्युत प्लेट डाली जाती है, फिर सही कथन क्या होगा ?
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 7 Detailed Solution
Download Solution PDFसही उत्तर विकल्प 1 है अर्थात Q स्थिर रहेगा V और U घटेगा
अवधारणा:
- संघनित्र: एक संघनित्र एक विद्युत घटक है जिसमें दो टर्मिनलों का उपयोग विद्युत स्थैतिक क्षेत्र के रूप में आवेश संग्रह करने के लिए किया जाता है।
- इसमें दो समानांतर प्लेटें होती हैं जिसमे समान और विपरीत आवेश हैं, जो एक परावैद्युतांक से अलग होते हैं।
- धारिता एक संघनित्र में आवेश संग्रह करने की क्षमता है। धारिता C आवेश Q और वोल्टेज V से संबंधित है:
C = \(\frac{Q}{V}\)
धारिता इस प्रकार है: C = \(\frac{kAϵ_0}{d}\)
जहां A समानांतर प्लेट का क्षेत्रफल है, d समानांतर प्लेटों के बीच की दूरी है, ϵ0 परावैद्युत है और k परावैद्युतांक है।
-
एक इकाई आवेश को एक प्लेट से दूसरी प्लेट में ले जाने में किया गया कार्य वोल्टेज द्वारा किया जाता है। इसलिए किया कार्य = V.dQ = संघनित्र में संग्रहीत ऊर्जा ।कार्य = \(\int_0^QV.dQ = \int_0^Q \frac{Q}{C} dQ = \int_0^Q \frac{1}{C}[\frac{Q^2}{2}]_0^Q = \frac{1}{2}\frac{Q^2}{C}\)
- आवेशित होने के बाद जब कोई संघनित्र बैटरी से अलग हो जाता है तो वह उसी आवेश को बरकरार रखेगा। इसलिए, q स्थिर रहता है।
- जब प्लेटों के बीच में एक परावैद्युत रखा जाता है, तो विभव परावैद्युतांक k के कारक से बढ़ जाती है।
C =\(\frac{kAϵ_0}{d}\) से, C कारक k द्वारा बढ़ती है।
इसलिए, C = \(\frac{Q}{V}\) से, Q नियत है और C बढ़ता है ⇒ V घटता है
ऊर्जा = \(\frac{1}{2}\frac{Q^2}{C}\), Q नियत है और C बढ़ता है. ⇒ ऊर्जा (U) घटती है।
एक संधारित्र (संघनित्र) का उपयोग विद्युत परिपथ में_________के लिए किया जाता है।
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 8 Detailed Solution
Download Solution PDFअवधारणा:
- संधारित्र: एक संधारित्र एक उपकरण है जो विद्युत क्षेत्र में विद्युत ऊर्जा को संग्रहित करता है।
- यह दो टर्मिनलों के साथ एक निष्क्रिय विद्युत घटक है।
- संधारित्र के प्रभाव को धारिता के रूप में जाना जाता है।
- धारिता: धारिता इसमें आवेश संग्रह करने के लिए संधारित्र की क्षमता है। दो चालक एक दाहित्र (परावैद्युत) द्वारा अलग किए जाते हैं और जब एक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो विद्युत ऊर्जा को आवेश के रूप में संग्रहीत किया जाता है।
- एक संधारित्र (C) की धारिता: एक चालक की धारिता, आवेश एवं विभव वृद्धि का अनुपात है, अर्थात
- C = Q/V
- धारिता की इकाई फेराड (प्रतीक F) है।
- फेराड एक बड़ी इकाई है इसलिए आम तौर पर, हम μF का उपयोग करते हैं।
व्याख्या:
- उपरोक्त से, यह स्पष्ट है कि एक संधारित्र (संघनित्र) का उपयोग विद्युत परिपथ में विद्युत आवेश को संग्रह करने के लिए किया जाता है। इसलिए विकल्प 3 सही है।
नोट:
- एक विद्युतमीटर विद्युत आवेश या विद्युत विभव अंतर को मापने के लिए एक विद्युत उपकरण है।
ट्रांसफार्मर:
- एक विद्युत उपकरण जिसका उपयोग विद्युत ऊर्जा को एक विद्युत परिपथ से दूसरे में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, उसे ट्रांसफॉर्मर कहा जाता है।
- विभव बढ़ाने वाले ट्रांसफार्मर को उच्चायी ट्रांसफार्मर कहा जाता है।
- जो ट्रांसफार्मर विभव को कम करता है उसे अपचायी ट्रांसफार्मर कहा जाता है।
1 μF धारिता की गोलाकार बूंद समान त्रिज्या की आठ बूंदों में टूट जाती है। फिर, प्रत्येक छोटी बूंद की धारिता____ है।
Answer (Detailed Solution Below)
1/2 μF
Capacitor with a Dielectric Question 9 Detailed Solution
Download Solution PDFअवधारणा:
- एक संधारित्र एक उपकरण है जहां दो सुचालक एक कुचालक माध्यम से अलग होते हैं जिसका उपयोग विद्युत ऊर्जा या विद्युत आवेश को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है।
- धारिता को आवेश भंडारित करने की क्षमता के रूप में अथवा यह संधारित्र में प्रति इकाई विभव में संग्रहीत आवेशों की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है।
- धारिता इस प्रकार होगी-
\(\Rightarrow C=\frac{Q}{V}\)
जहां Q = आवेश और V = विभव अंतर
- एक आवेशित गोले पर विभव इस प्रकार है-
\(\Rightarrow V = \frac{K Q}{R}\)
जहां K = परावैद्युत स्थिरांक Q = आवेश, R = त्रिज्या
गणना:
मान लीजिये, r = विभाजन के बाद त्रिज्या, R = विभाजन से पहले त्रिज्या
- एक आवेशित गोले पर विभव इस प्रकार है
\(\Rightarrow V = \frac{K Q}{R}\)
उपरोक्त समीकरण को निम्न प्रकार से लिखा जा सकता है
\(\Rightarrow \frac{Q}{V} = \frac{R}{K}\)
हम जानते है, \(C=\frac{Q}{V}\), तो उपरोक्त समीकरण के रूप में लिखा जा सकता है
\(\Rightarrow C = \frac{R}{K}\)
चूंकि यह दिया गया है, C = 1 μF, तब
\(\Rightarrow \frac{R}{K} = 1 \ \mu F\)
विभाजन के बाद,
\(\Rightarrow 8\times (\frac{4}{3}\pi r^3)=\frac{4}{3}\pi R^3\)
\(\Rightarrow r=\frac{R}{2}\)
- सबसे छोटी बूंद की धारिता निम्न द्वारा दी जाती है-
\(\Rightarrow V = \frac{r}{K}\)
उपरोक्त समीकरण में r के मान को प्रतिस्थापन करने पर
\(\Rightarrow V = \frac{R}{2 K}\)
\(\frac{R}{K} = 1 \ \mu F\) का मान उपरोक्त समीकरण में रखने पर
\(\Rightarrow V = \frac{1}{2 }\mu F\)
इसलिए, विकल्प 1 उत्तर है।
पारद्युतिक स्थिरांक का मान किस सीमा तक होता है?
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 10 Detailed Solution
Download Solution PDFअवधारणा :
पारद्युतिक स्थिरांक
- पारद्युतिक एक ऐसी सामग्री है जिसमें खराब विद्युत चालकता होती है लेकिन इसमें विद्युत आवेश को बनाए रखने या ग्रहण करने की क्षमता होती है।
- किसी दी गई सामग्री के पारद्युतिक स्थिरांक (k) को सामग्री की विद्युतशीलता (ϵ) एवं निर्वात की विद्युतशीलता (ϵ0) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।
- पारद्युतिक स्थिरांक,
\(\Rightarrow k = \frac{ϵ}{ϵ_0}\)
- किसी सामग्री के पारद्युतिक स्थिरांक K को इस रूप में परिभाषित किया गया है
\(⇒ K=\frac {\sigma}{\sigma - \sigma_p}\)
जहां σ चालक के मामले में प्रेरित आवेश घनत्व है और σp उसी बाहरी विद्युत क्षेत्र में पारद्युतिक के मामले में आवेश घनत्व है।
शोषण:
- चूंकि पारद्युतिक स्थिरांक K है
\(⇒ K=\frac {σ}{σ - σ_p}\)
जहां σ चालक के मामले में प्रेरित आवेश घनत्व है और σp उसी बाहरी विद्युत क्षेत्र में पारद्युतिक के मामले में आवेश घनत्व है।
- σ और σp धनात्मक हैं
- σ > σp
- इसलिए K हमेशा 1 से अधिक है । इसलिए विकल्प 4 सही है
Additional Information
चालक और पारद्युतिक
- एक चालक में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं ।
- जब एक चालक को बाहरी विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है तो ये मुक्त इलेक्ट्रॉन एक प्रेरित आवेश घनत्व σ बनाने के लिए खुद को स्थानांतरित और संरेखित करते हैं जो एक प्रेरित विद्युत क्षेत्र का उत्पादन करता है जैसे कि चालक के अंदर का शुद्ध क्षेत्र शून्य है ।
- पारद्युतिक गैर-चालन पदार्थ हैं। उनमें मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं।
- जब एक पारद्युतिक बाहरी विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो इसके अणु खुद को इस तरह से संरेखित करते हैं कि आवेश पारद्युतिक की सतहों पर आवेश घनत्व σp के साथ प्रेरित होते हैं, और इस प्रकार एक विद्युत क्षेत्र पारद्युतिक के अंदर बनाया जाता है।
- यह प्रेरित विद्युत क्षेत्र Ein में बाहरी विद्युत क्षेत्र की तुलना में कम मान रखते है।
- इन दोनों क्षेत्रों में विपरीत दिशाएँ हैं।
- इसलिए एक पारद्युतिक के अंदर शुद्ध विद्युत क्षेत्र का परिमाण बाहरी विद्युत क्षेत्र की तुलना में कम है।
- पारद्युतिक के अंदर शुद्ध विद्युत क्षेत्र की दिशा बाहरी विद्युत क्षेत्र के समान है।
समांतर प्लेट संधारित्र में विद्युत आवेश कहाँ संग्रहित किया जाता है?
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 11 Detailed Solution
Download Solution PDF- संधारित्र: एक संधारित्र एक दो-टर्मिनल ऊर्जा भंडारण का उपकरण है जो धनात्मक अर्ध चक्र के दौरान एक स्थैतिक विद्युत क्षेत्र के रूप में ऊर्जा संग्रहीत करता है और आपूर्ति के ऋृणात्मक अर्ध चक्र के दौरान इसे दे देता है।
- समानांतर प्लेट संधारित्र: जब दो समानांतर प्लेटों को एक बैटरी के साथ संयोजित किया जाता है, तो प्लेटों को आवेशित किया जाता है और उनके बीच एक विद्युत क्षेत्र स्थापित किया जाता है, और इस सेटअप को समानांतर प्लेट संधारित्र के रूप में जाना जाता है।
- समांतर प्लेट संधारित्र की धारिता: धारिता संधारित्र की वह क्षमता होती है जो आवेश संग्रहित करता है। दो संधारित्र को एक विद्युतरोधक (परावैद्युत) द्वारा अलग किया जाता है और जब एक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो विद्युत ऊर्जा आवेश के रूप में संग्रहित करती है।
- संधारित्र में धातु प्लेटों का उपयोग परावैद्युत माध्यम के बीच एक वोल्टेज स्रोत को जोड़ने के लिए किया जाता है। इसलिए, विद्युत आवेश का उत्पादन परावैद्युत माध्यम की उपस्थिति के कारण होता है और इसे उस परावैद्युत माध्यम में ही संग्रहित किया जाता है।
एक 4μF संधारित्र को 400 वोल्ट तक आवेशित किया जाता है और फिर इसकी प्लेटों को 1 kΩ के प्रतिरोध से संलग्न किया जाता है। प्रतिरोध में उत्पादित ऊष्मा है:
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 12 Detailed Solution
Download Solution PDFअवधारणा:
जब संधारित्र अवरोधक के माध्यम से डिस्चार्ज होता है, तो सभी संग्रहीत ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाएगी। इस प्रकार, प्रतिरोधक में उत्पन्न ऊष्मा प्रारंभ में संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा के बराबर होगी।
- संधारित्र (C) की संधारिता : विद्युत आवेश को संचय करने की संधारित्र की क्षमता को संधारिता कहते हैं।
- एक चालक की संधारिता इसके विभव (V) में वृद्धि के द्वारा इसके लिए आवेश (Q) का अनुपात होता है।
- C = Q/V
- संधारिता की इकाई फराड, (प्रतीक F ) है।
- संधारित्र में संग्रहीत ऊर्जा (U) द्वारा दी गई है:
\(U = \frac{1}{2}C{V^2} = \frac{1}{2}\frac{{{Q^2}}}{C} = \frac{1}{2}\;QV\)
जहाँ Q = संधारित्र में संग्रहीत आवेश, U = संधारित्र में संचित ऊर्जा, C = संधारित्र की संधारिता और V = विद्युत विभवान्तर
गणना:
दिया हुआ है,
C = 4 μF = 4 × 10-6 F
अनुप्रयुक्त वोल्टेज = 400 V
संग्रहित ऊर्जा = प्रतिरोध के माध्यम से उत्पादित ऊष्मा ऊर्जा
\(U = \frac{1}{2}C{V^2} = \frac{1}{2} × {(4 × 10^{-6})} × {(400^2)}\)
⇒ उत्पन्न ऊष्मा = 32 × 10-2 जूल
⇒ उत्पन्न ऊष्मा = 0.32 जूल
दो धातु प्लेटों में आवेश q और \(\frac{q}{2}\) हैं। यदि दोनों धातु की प्लेटों को एक साथ लाया जाता है, तो यह व्यवस्था संधारित्र C की धारिता के रूप में कार्य करेगी, तो धातु प्लेटों के बीच विभवांतर क्या होगा?
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 13 Detailed Solution
Download Solution PDFअवधारणा:
- एक संधारित्र दो आवेशित धातु प्लेटों का उपयोग करके विद्युत आवेश और विद्युत ऊर्जा को संग्रहित करने के लिए बनाई गई व्यवस्था है, जो एक परावैद्युत माध्यम से अलग होती है।
- एक संधारित्र को धातु प्लेटों के बीच एक विभवांतर V को लागू करके आवेशित किया जाता है। जबकि आवेशित आवेश दोनों धातु प्लेट पर स्टोर किए जाएंगे
- मान लीजिए कि आवेश q1 और q2 वाले दो धातु प्लेटों को एक संधारित्र बनाने की व्यवस्था की जाती है, जिसमें धारिता C होती है, तो प्लेटों के बीच विभवांतर निम्न द्वारा दिया जाता है
\(V = \frac{q_{1} - q_{2}}{2C}\)
जहाँ q1,q2 = धातु प्लेटों पर आवेश, V = विभवांतर, C = संधारित्र की धारिता
गणना:
माना C = संधारित्र की धारिता,
दिया गया है कि - q1 = q, \(q_{2}= \frac{q}{2}\)
- अलग-अलग आवेश के साथ धातु प्लेटों के बीच विभवांतर निम्न द्वारा दिया गया है
\(V = \frac{q_{1} - q_{2}}{2C}\)
उपर्युक्त समीकरण में दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करना
\(\Rightarrow V = \frac{q- \frac{q}{2}}{2C} = \frac{q}{4C}\)
- इसलिए विकल्प 2 उत्तर है
डिफिब्रिलेटर में 50μf का संधारित्र 3000V तक आवेशित किया जाता है। संधारित्र में संग्रहित ऊर्जा को पीड़ित के माध्यम से 2 ms की अवधि के दौरान भेजा जाता है; स्पंद की शक्ति ___________ के निकट है।
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 14 Detailed Solution
Download Solution PDFसंकल्पना:
संघनित्र में संग्रहित ऊर्जा:
एक संधारित्र एक उपकरण है जो ऊर्जा को आवेश के रूप में संग्रहित करता है।
एक संधारित्र को आवेशित करने की प्रक्रिया में एक प्लेट से दूसरे में विद्युत आवेशों का स्थानांतरण शामिल है।
संधारित्र में संग्रहित ऊर्जा है:
\(U = \;\frac{1}{2}\frac{{{Q^2}}}{C} = \frac{1}{2}C{V^2} = \frac{1}{2}QV\)
जहाँ,
Q = संधारित्र पर संग्रहित आवेश
U = संधारित्र में संग्रहित ऊर्जा
C = संधारित्र की धारिता
V = विद्युत विभवान्तर
ऊर्जा: कार्य करने की क्षमता को ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया गया है।
शक्ति: इसे किए गए कार्य से लिए गए समय के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है
शक्ति = कार्य / समय
तो, ऊर्जा = शक्ति × समय ----(2)
गणना:
दिया हुआ:
C = 50μf, V = 3000V, t = 2 ms
समीकरण (1) से;
\(U=\frac{1}{2}\times50\times 10^{-6}\times(3000)^2\)
U = 225 J
समीकरण (2) से;
\(Power = \frac{225}{2\times 10^{-3}}\)
शक्ति = 112.5 किलोवाट
एक समान्तर प्लेट संधारित्र की प्लेटों पर शुद्ध आवेश होता है:
Answer (Detailed Solution Below)
Capacitor with a Dielectric Question 15 Detailed Solution
Download Solution PDFअवधारणा :
संधारित्र:
- संधारित्र एक ऐसा उपकरण है जिसमें विद्युत उर्जा को संग्रहीत जा सकता है।
- एक संधारित्र में दो चालन प्लेटें एक दूसरे के समानांतर जुड़ी होती हैं और समान परिमाण और विपरीत प्रकार के आवेश वहन करती हैं और एक विद्युत् रोधी माध्यम से अलग होती हैं।
- दो प्लेटों के बीच की जगह या तो निर्वात या विद्युत रोधी जैसे कांच, कागज, वायु या अर्धचालक हो सकता है जिसे परावैद्युत कहाँ जाता है।
समानांतर प्लेट संधारित्र:
- एक समानांतर प्लेट संधारित्र में दो बड़े समतल समांतर चालन प्लेटें होते हैं जो एक छोटी दूरी से अलग होते हैं।
- दो प्लेटों के बीच की जगह या तो एक निर्वात या वैद्युत वैद्युतरोधक हो सकती है जैसे कि ग्लास, पेपर, वायु, या अर्धचालक जिसे परावैद्युत कहा जाता है।
- समानांतर प्लेट संधारित्र के बाहरी क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र की तीव्रता हमेशा शून्य होती है जो प्लेट पर आवेशित होती है।
- समानांतर प्लेट संधारित्र की प्लेटों के बीच आंतरिक क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र की तीव्रता हर बिंदु पर समान रहती है।
- समानांतर क्षेत्र संधारित्र की प्लेटों के बीच के आंतरिक क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र की तीव्रता इस प्रकार दी गई है,
\(\Rightarrow E=\frac{σ}{\epsilon_o}=\frac{Q}{A\epsilon_o}\)
- प्लेटों के बीच विभवांतर निम्नानुसार है,
\(\Rightarrow V=\frac{Qd}{A\epsilon_o}\)
- समांतर प्लेट संधारित्र की धारिता C निम्नानुसार दिया जाता है,
\(\Rightarrow C=\frac{Q}{V}=\frac{A\epsilon_o}{d}\)
जहां A = प्लेटों का क्षेत्रफल, d = प्लेटों के बीच दूरी, Q = प्लेटों पर आवेश, और σ = सतह आवेश घनत्व
स्पष्टीकरण:
- हम जानते हैं कि समानांतर प्लेट संधारित्र के बाहरी क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र की तीव्रता प्लेट पर जो भी आवेश होता है, वह हमेशा शून्य होती है।
- इसलिए जब एक समानांतर प्लेट संधारित्र की प्लेटों पर आवेश बढ़ जाता है, तो प्लेटों के बाहरी तरफ विद्युत क्षेत्र की तीव्रता शून्य रहेगी।