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12 μ\muμ C और 8 μ\muμ C के दो धनात्मक बिंदु आवेश 10 cm की दूरी पर हैं। उन्हें 4 cm करीब, (ताकि वे 6 cm दूर हों) लाने में किया गया कार्य है
(1 / (4 π\piπ\varepsilon_0) = 9∗1099 * 10^99∗109 mF^-1)

20213M#mppsc-forest#pyq#mcq#2021
A.5·8 Jसही
B.2·8 J
C.1·5 J
D.0 J
व्याख्या एवं हल

सही उत्तर (A) 5·8 J है।

  • दो बिंदु आवेशों को समीप लाने में किया गया कार्य स्थिरवैद्युत स्थितिज ऊर्जा में वृद्धि के बराबर होता है:
  • W=ΔU=14πε0q1q2(1rf−1ri)W = Δ\DeltaΔ U = 14πε0\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}4πε0​1​ q_1 q_2 \left(1rf\frac{1}{r_f}rf​1​ - 1ri\frac{1}{r_i}ri​1​\right)W=ΔU=4πε0​1​q1​q2​(rf​1​−ri​1​)
  • यहाँ q1=12 μCq_1 = 12\ μ\muμC\text{C}Cq1​=12 μC, q2=8 μCq_2 = 8\ μ\muμC\text{C}Cq2​=8 μC, प्रारंभिक दूरी ri=0.10 mr_i = 0.10  m\text{ m} mri​=0.10 m और अंतिम दूरी rf=0.06 mr_f = 0.06  m\text{ m} mrf​=0.06 m है:
  • W=9×109×(96×10−12)×(10.06−10.10)=0.864×203=5.76 J≈5.8 JW = 9 ×\times× 10^9 ×\times× (96 ×\times× 10^{-12}) ×\times× \left(10.06\frac{1}{0.06}0.061​ - 10.10\frac{1}{0.10}0.101​\right) = 0.864 ×\times× 203\frac{20}{3}320​ = 5.76  J\text{ J} J ≈\approx≈ 5.8  J\text{ J} JW=9×109×(96×10−12)×(0.061​−0.101​)=0.864×320​=5.76 J≈5.8 J

In English (Question & Model Answer)

Two positive point charges of 12 μ\muμ C and 8 μ\muμ C (micro coulomb) respectively are 10 cm apart. The work done in bringing them 4 cm closer so that they are 6 cm apart is
(1 / (4 π\piπ\varepsilon_0) = 9∗1099 * 10^99∗109 mF^-1)

A.5.8 JCorrect
B.2.8 J
C.1.5 J
D.0 J

The correct answer is (A) 5.8 J.

  • The work done WWW in bringing two point charges closer is equal to the increase in electrostatic potential energy ΔUΔ\DeltaΔ UΔU:
  • W=Uf−Ui=14πε0q1q2(1rf−1ri)W = U_f - U_i = 14πε0\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}4πε0​1​ q_1 q_2 \left(1rf\frac{1}{r_f}rf​1​ - 1ri\frac{1}{r_i}ri​1​\right)W=Uf​−Ui​=4πε0​1​q1​q2​(rf​1​−ri​1​)
  • Here q1=12×10−6 Cq_1 = 12 ×\times× 10^{-6}  C\text{ C} Cq1​=12×10−6 C, q2=8×10−6 Cq_2 = 8 ×\times× 10^{-6}  C\text{ C} Cq2​=8×10−6 C, ri=10 cm=0.10 mr_i = 10  cm\text{ cm} cm = 0.10  m\text{ m} mri​=10 cm=0.10 m, and rf=10−4=6 cm=0.06 mr_f = 10 - 4 = 6  cm\text{ cm} cm = 0.06  m\text{ m} mrf​=10−4=6 cm=0.06 m:
  • 14πε0q1q2=(9×109)×(12×10−6)×(8×10−6)=0.864 N⋅m214πε0\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}4πε0​1​ q_1 q_2 = (9 ×\times× 10^9) ×\times× (12 ×\times× 10^{-6}) ×\times× (8 ×\times× 10^{-6}) = 0.864  N\text{ N} N⋅\cdot⋅m\text{m}m^24πε0​1​q1​q2​=(9×109)×(12×10−6)×(8×10−6)=0.864 N⋅m2
  • W=0.864×(10.06−10.10)=0.864×(503−10)=0.864×203=5.76 J≈5.8 JW = 0.864 ×\times× \left(10.06\frac{1}{0.06}0.061​ - 10.10\frac{1}{0.10}0.101​\right) = 0.864 ×\times× \left(503\frac{50}{3}350​ - 10\right) = 0.864 ×\times× 203\frac{20}{3}320​ = 5.76  J\text{ J} J ≈\approx≈ 5.8  J\text{ J} JW=0.864×(0.061​−0.101​)=0.864×(350​−10)=0.864×320​=5.76 J≈5.8 J
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