धारिता C = 900 pF का एक संधारित्र 100 V बैटरी B द्वारा पूरी तरह से चार्ज किया जाता है जैसा कि चित्र (a) में दिखाया गया है। फिर इसे बैटरी से काट दिया जाता है और धारिता C  = 900 pF के एक अन्य अपरिवर्तित संधारित्र से जोड़ा जाता है जैसा कि चित्र (b) में दिखाया गया है। सिस्टम (b) द्वारा संचित स्थिरवैद्युत ऊर्जा है:

F1 Madhuri Others 08.08.2022 D9F1 Madhuri Others 08.08.2022 D10

  1. 1.5 × 10-6 J
  2. 4.5 × 10-6 J
  3. 3.25 × 10-6 J
  4. 2.25 × 10-6 J

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : 2.25 × 10-6 J
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CT 1: Botany (Cell:The Unit of Life)
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संकल्पना: 

संधारित्र में संचित ऊर्जा = \(\frac{1}{2}CV^{2} = \frac{1}{2}QV\)   ---- (1)

संधारित्र में संचित स्थिरवैद्युत ऊर्जा = \(\frac{1}{2}(C_{1} + C_{2})V^{2}\)    ---- (2)

उभयनिष्ट विभव \(V_{c} = \frac{C_{1}V_{1} + C_{2}V_{2}}{C_{1}+C_{2}}\) है।  ---- (3)

गणना:

दिया गया है: 

बैटरी का वोल्टेज = 100 V , संधारित्र की धारिता = C = 900 pF

F1 Madhuri Others 08.08.2022 D9

संधारित्र में संचित प्रारंभिक ऊर्जा = \(\frac{1}{2}CV^{2} = \frac{1}{2}QV\) = (1/2)× 900× 10-12 × (100)2 = 4.5× 10-6 J

जब संधारित्र को वियोजित कर दिया जाता है और 900 pF के दूसरे संधारित्र से जोड़ा जाता है जिसे इस प्रकार देखा जा सकता है:

F1 Madhuri Others 08.08.2022 D10 

प्रणाली पर आवेश Q' हो जाता है = 2Q

समीकरण (3) से हम प्राप्त करते हैं:

उभयनिष्ट विभव \(V_{c} = \frac{C_{1}V_{1} + C_{2}V_{2}}{C_{1}+C_{2}}\) है। 

⇒ \(V_{c} = \frac{C× 100 + C× 0}{C+C}\) = 50v

संधारित्र में संचित स्थिरवैद्युत ऊर्जा = \(\frac{1}{2}(C_{1} + C_{2})V^{2}\) = \(\frac{1}{2}900× 10^{-12}× 2×(50)^{2}\) = 2.25× 10-6 J

अतः विकल्प 4) सही है।

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