$4\;V$ વિદ્યુતસ્થિતિમાનથી ચાર્જ કરેલા $C_1$ કેપેસીટરની ક્ષમતા ધરાવતા $n_1$ કેપેસીટરને શ્રેણીમાં જોડેલા છે. જ્યારે બીજા $V$ વિદ્યુતસ્થિતિમાનથી ચાર્જ કરેલા $C_2$ કેપેસીટરની ક્ષમતા ધરાવતા $n_2$ કેપેસીટરને સમાંતરમાં જોડવામાં આવે ત્યારે તેમાં સંગ્રહ થતી કુલ ઉર્જા પહેલા જોડાણમા સંગ્રહ થતી ઉર્જા જેટલી છે. તો $C_2$ નું મૂલ્ય $C_1$ ના પદમાં કેટલું થાય?
  • A$\frac{{2{C_1}}}{{{n_1}{n_2}}}$
  • B$16$ $\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\;{C_1}$
  • C$2$ $\frac{{{n_2}}}{{{n_1}}}\;{C_1}$
  • D$\;\frac{{16{C_1}}}{{{n_1}{n_2}}}$
AIPMT 2010,AIEEE 2012, Diffcult
Download our app for free and get startedPlay store
d
A series combination of \(n_{1}\) capacitors each of capacitance \(C_{1}\) are connected to \(4 V\) source as shown in the figure.

Total capacitance of the series combination of the capacitors is

\(\frac{1}{C_{s}}=\frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{1}}+\ldots \ldots \text { upto } n_{1} \text { terms }=\frac{n_{1}}{C_{1}}\)

or \(C_{s}=\frac{C_{1}}{n_{1}}.........(i)\)

Total energy stored in a series combination of the capacitors is

\(U_{s}=\frac{1}{2} C_{s}(4 V)^{2}=\frac{1}{2}\left(\frac{C_{1}}{n_{1}}\right)(4 V)^{2} \quad(\text { Using }(\mathrm{i})).........(ii)\)

A parallel combination of \(n_{2}\) capacitors each of capacitance \(C_{2}\) are connected to \(V\) source as shown in the figure.

Total capacitance of the parallel combination of capacitors is

\(C_{p}=C_{2}+C_{2}+\ldots \ldots \ldots+\text { upto } n_{2} \text { terms }=n_{2} C_{2}\)

or \(\quad C_{p}=n_{2} C_{2}.........(iii)\)

Total energy stored in a parallel combination of capacitors is

\(U_{p} =\frac{1}{2} C_{p} V^{2}\)

\(=\frac{1}{2}\left(n_{2} C_{2}\right)(V)^{2}.........\) (Using \((iii))...(iv)\)

According to the given problem,

\(U_{s}=U_{p}\)

Subst tuting the values of \(U_s,\) and \(U_p,\) from equations \((ii)\) and \((iv)\), we get

\(\frac{1}{2} \frac{C_{1}}{n_{1}}(4 V)^{2}=\frac{1}{2}\left(n_{2} C_{2}\right)(V)^{2}\)

or \(\quad \frac{C_{1} 16}{n_{1}}=n_{2} C_{2}\) or \(C_{2}=\frac{16 C_{1}}{n_{1} n_{2}}\)

art

Download our app
and get started for free

Experience the future of education. Simply download our apps or reach out to us for more information. Let's shape the future of learning together!No signup needed.*

Similar Questions

  • 1
    એક નળાકારીય કેપેસિટર પાસે $1.4\,cm$ અને $1.5 \,cm$ ત્રિજ્યાના અને $15\,cm$ લંબાઈ ધરાવતા બે નળાકારો છે. બાહ્ય નળાકારને જમીન સાથે જોડેલ છે. અને અંદરના નળાકારને $3.5\ \mu C$ નો વિદ્યુતભાર આપેલ છે. તંત્રનો કેપેસિટન્સ અને અંદરના નળાકારનો સ્થિતિમાન અનુક્રમે. . . . . .
    View Solution
  • 2
    ડિફાઈબ્રીલેટરમાં $40\ \mu F$ કેપેસિટરને $3000\, V$ સુધી વિદ્યુતભારિત કરેલ છે.$2$ મિ.લિ સેંકડ અવધિના સ્પંદ દરમિયાન કેપેસિટરની સંગ્રહિત ઉર્જાને દર્દીં મારફતે મોકલવામાં આવે તો તે દર્દીંને આપવામાં આવેલ પાવર કેટલા ........$kW$ છે ?
    View Solution
  • 3
    $R_1$ ત્રિજ્યાનો ઘન વાહક ગોળો $R_2$ ત્રિજ્યાના પોલા વાહક ગોળા વડે ઘેરાયેલો (આવત્ત) છે. તો આ સમૂહનો કેપેસિટન્સ ........ ના સમપ્રમાણમાં છે.
    View Solution
  • 4
    બે અલગ કરેલા વાહકોને એક વાહકમાંથી બીજા વાહકમાં ઈલેકટ્રોન પસાર કરી ચાર્જ કરેલ છે. એક વાહકમાંથી બીજા વાહકમાં $6.25 \times  10^{15}$ ઈલેકટ્રોન પસાર કરતા $100\, V$ નો વિદ્યુત સ્થિતિમાન ઉત્પન્ન થાય તો તંત્રની કેપેસિટિ કેટલા ........$\mu F$ હશે ?
    View Solution
  • 5
    સમાંતર પ્લેટ કેપેસિટરનું કેપેસિટન્સ ${C_0}$ છે,સાપેક્ષ પરમીટીવીટી ${\varepsilon _r}$ ધરાવતા અને બે પ્લેટ વચ્ચેના ચોથા ભાગની જાડાઇ ધરાવતો ડાઇઇલેકટ્રિક દાખલ કરતાં નવું કેપેસિટન્સ $C$ છે,તો $\frac{C}{{{C_0}}}=$
    View Solution
  • 6
    જો ગોળાનો પરીઘ $2\,m$ હોય તો પાણીમાં ગોળાનું કેપેસીટન્સ...$pF$
    View Solution
  • 7
    સમાન $1.5 \times 10^3\,NC ^{-1}$ ધરાવતા વીજક્ષેત્રમાં એક $6.0 \times 10^{-6}\,Cm$ દ્વિ-ધ્રુવીય ચાકમાત્રા ધરાવતા વીજ દ્વિ-ધ્રુવને એવી રીતે મૂકવામાં આવે છે કે જેથી દ્રી-ધ્રુવીય ચાકમાત્રા વીજક્ષેત્રની દિશામાં રહે. આ ક્ષેત્રમાં $180^{\circ}$ પર ફરતા દ્વિ-ધ્રુવ પર થતું કાર્ય $.........\,mJ$ હશે.
    View Solution
  • 8
    $5\, \mu F$ કેપેસિટન્સ ધરાવતાં કેપેસિટરમાં ડાઇઇલેકિટ્રક પ્લેટ મૂકતાં વિદ્યુતસ્થિતિમાન $1/8^{th}$ માં ભાગનું થાય છે.તો ડાઇઇલેકિટ્રક નો ડાઇઇલેકિટ્રક  અચળાંક કેટલો હશે?
    View Solution
  • 9
    એક $8\; mC$ વિધુતભાર ઉગમબિંદુએ રહેલો છે. એક નાના $-2 \times 10^{-9} \;C$ વિધુતભારને $P (0,0,3\; cm )$ બિંદુથી $R (0,6\; cm , g \;cm )$ બિંદુએ થઈ $Q (0,4\; cm , 0),$ બિંદુએ લાવવા માટે કરેલું કાર્ય શોધો..
    View Solution
  • 10
    સમાંતર પ્લેટો કેપિસિટરની બે ધાતુની પ્લેટો છે. એક પ્લેટને $+q$ વિદ્યુતભાર આપેલો છે. જ્યારે બીજાને જમીન સાથે જોડેલ છે. સંલગ્ન આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે $P, P_1$ અને $P_2$ બિંદુઓ લીધેલા છે. તો કયા બિંદુએ વિદ્યુત ક્ષેત્ર શૂન્ય નથી ?
    View Solution