એક ગોળા પર એકસમાન વિજભાર પથરાયેલ છે તેની વિજભાર ઘનતા નીચે મુજબ આપવામાં આવે છે.

$\rho (r)\, = \,{\rho _0}\left( {1 - \frac{r}{R}} \right)$,  $r < R$ માટે

$\rho (r)\,=\,0$, $r\, \ge \,R$ માટે

જ્યાં $r$ એ વિજભાર વિતરણના કેન્દ્રથી અંતર અને $\rho _0$ અચળાંક છે. $(r < R)$ ના અંદરના બિંદુ પાસે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલું મળે?

  • A$\frac{{{\rho _0}}}{{4{\varepsilon _0}}}\left( {\frac{r}{3} - \frac{{{r^2}}}{{4R}}} \right)$
  • B$\frac{{{\rho _0}}}{{{\varepsilon _0}}}\left( {\frac{r}{3} - \frac{{{r^2}}}{{4R}}} \right)$
  • C$\frac{{{\rho _0}}}{{3{\varepsilon _0}}}\left( {\frac{r}{3} - \frac{{{r^2}}}{{4R}}} \right)$
  • D$\frac{{{\rho _0}}}{{12{\varepsilon _0}}}\left( {\frac{r}{3} - \frac{{{r^2}}}{{4R}}} \right)$
JEE MAIN 2014, Diffcult
Download our app for free and get startedPlay store
b
Let us consider a spherical shell of radius \(x\) and thickness \(dx.\)

Charge on this shell

\(\mathrm{dq}=\rho 4 \pi \mathrm{x}^{2} \mathrm{dx}=\rho_{0}\left(1-\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{R}}\right) .4 \pi \mathrm{x}^{2} \mathrm{dx}\)

\(\therefore\) Total charge in the spherical region from centre to \(r(r < R)\)

\(q=\int d q=4 \pi \rho_{0} \int_{0}^{T}\left(1-\frac{x}{R}\right) x^{2} d x\)

\(=4 \pi \rho_{0}\left[\frac{x^{3}}{3}-\frac{x^{4}}{4 R}\right]_{0}^{t}\)

\(=4 \pi \rho_{0}\left[\frac{r^{3}}{3}-\frac{r^{4}}{4 R}\right]\)

\(=4 \pi \rho_{0} r^{3}\left[\frac{1}{3}-\frac{r}{4 R}\right]\)

\(\therefore\) Electric field atr, \(\mathrm{E}=\frac{1}{4 \pi \varepsilon_{0}} \cdot \frac{\mathrm{q}}{\mathrm{r}^{2}}\)

\( = \frac{1}{{4\pi {\varepsilon _0}}} \cdot \frac{{4\pi {\rho _0}{r^3}}}{{{r^2}}} \cdot \left[ {\frac{1}{3} - \frac{r}{{4R}}} \right]\)

\(=\frac{\rho_{0}}{\varepsilon_{0}}\left[\frac{\tau}{3}-\frac{\tau^{2}}{4 R}\right]\)

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
    પાંચ વિદ્યુતભારો $+q,+5 q,-2 q,+3 q$ અને $-4 q$ ને આક્રૂત્તિમાં દર્શાવ્યા અનુસાર ગોઠવવામાં આવ્યા છે.

    સપાટી $s$ માંથી પસાર થતું આ વિદ્યુતભારોની ગોઠવણીને કારણે સંકળાયેલ ફ્લક્સ...........છે. 

    View Solution
  • 2
    $'a'$ બાજુ ધરાવતા ચોરસના ખૂણા (શિરોબિંદુ) $A, B$ અને $C$ ઉપર ત્રણ વિદ્યુતભારો $q/2, q$ અને $q/2$ મૂકેલા છે. (આકૃતિ જુઓ) બાકી રહેલા શિરોબિંદુ $D$ ઉપર વિદ્યુતક્ષેત્ર તીવ્રતાનું મૂલ્ય ........ હશે.
    View Solution
  • 3
    $10\, mg$ દળ ધરાવતાં બે નાના ગોળાઓને $0.5\, m$ લંબાઈની દોરી દ્વારા એક બિંદુ પરથી લટકાવવામાં આવ્યા છે. બંને પર એક સરખો વિજભાર છે અને એકબીજાને $0.20\, m$ અંતર સુધી અપાકર્ષિત કરે છે. દરેક ગોળા પરનો વિજભાર $\frac{ a }{21} \times 10^{-8} \, C$ છે તો $a$ નું મૂલ્ય ........ હશે. [$g=10 \,ms ^{-2}$ આપેલ છે. ]
    View Solution
  • 4
    દરેક $m$ જેટલું દળ અને $q$ જેટલો વિદ્યુતભાર ધરાવતા બે એકસમાન ટેનિસ બોલને $l$ લંબાઈની દોરી વડે જડિત બિંદુથી લટકવવામાં આવેલ છે. જ્યારે શિરોલંબ સાથે દરેક દોરી નાનો કોણ $\theta$ રચતી હોય તો ત્યારે સંતુલન સ્થિતિમાં અંતર .......... હશે?
    View Solution
  • 5
    વિદ્યુતભાર $Q$ અને $-3Q$ અમુક અંતરે મૂકેલા છે,$Q$ પર વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$ હોય,તો $-3Q$ પર વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલું થાય?
    View Solution
  • 6
    $R$ ત્રિજયાના ગોળીય કવચમાં કેન્દ્રથી અંતર નો વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$ વિરુધ્ધનો આલેખ કેવો થાય?
    View Solution
  • 7
    ધારો કે એક નક્કર ગોળાની ત્રિજ્યા $R$ અને તેના પરનો વિદ્યુતભાર $Q$ છે. આ ગોળાનું વિદ્યુત ઘનતા વિતરણ $\rho( r )=\frac{ Q }{\pi R ^{4}} \cdot r$ સૂત્ર વડે અપાય છે. આ ગોળાની અંદર ગોળાના કેન્દ્રથી $r _{1}$ અંતરે આવેલા બિંદુ $P$ આગળ વિદ્યુતક્ષેત્રનું મૂલ્ય કેટલું થાય?
    View Solution
  • 8
    $1\, g$ જેટલા સમાન દળના બે સમાન ગોળાઓ પરનો સમાન વિદ્યુતભાર $10^{-9}\, C$ છે. જેમને સમાન લંબાઈની દોરીઓ વડે મુક્ત કરવામાં આવે છે. જો ગોળાનો કેન્દ્રો વચ્ચેનું અંતર $0.3\, cm$ હોય તો દોરીના પ્રક્ષેપણ કોણ શિરોલંબ ઘટક સાથે ...... હશે.
    View Solution
  • 9
    જો ડાઇપોલની અક્ષ પર $x$ જેટલા અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્રની તિવ્રતા તેની વિષૃવરેખા પર $y$ જેટલા અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્રની તિવ્રતા સમાન હોય તો $x:y$ ....
    View Solution
  • 10
    $10\ cm$ ત્રિજયા ધરાવતા ગોળાથી $20\ cm$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર $100\ V/m$ છે.તો કેન્દ્રથી $3\ cm$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલા .....$V/m$ થાય?
    View Solution