నీట్ సాల్వ్డ్ పేపర్ 2015 ప్రశ్న 26
ప్రశ్న: ఒక సమాంతర పలకల గాలి కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ C ను ఒక ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ V కలిగిన సెల్కు కనెక్ట్ చేసి, తర్వాత దాని నుండి డిస్కనెక్ట్ చేయబడింది. డైఎలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకం K గల ఒక డైఎలెక్ట్రిక్ స్లాబ్, ఇది కెపాసిటర్ యొక్క గాలి ఖాళీని నింపగలదు, ఇప్పుడు దానిలో చేర్చబడుతుంది. కింది వాటిలో ఏది తప్పు?
ఎంపికలు:
A) పలకల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం K రెట్లు తగ్గుతుంది
B) కెపాసిటర్లో నిల్వ చేయబడిన శక్తి K రెట్లు తగ్గుతుంది
C) నిల్వ చేయబడిన శక్తిలో మార్పు $ \frac{1}{2}CV^{2}( \frac{1}{K}-1 ) $
D) కెపాసిటర్పై ఛార్జ్ సంరక్షించబడదు
Show Answer
సమాధానం:
సరైన సమాధానం: D
సాధన:
ఒక సమాంతర పలకల గాలి కెపాసిటర్ ఒక సెల్కు కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు, ఎలక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ V, అప్పుడు నిల్వ చేయబడిన ఛార్జ్ $ q=CV $ అవుతుంది
$ \Rightarrow \ V=\frac{q}{C} $ అలాగే నిల్వ చేయబడిన శక్తి $ U=\frac{1}{2}CV^{2}=\frac{q^{2}}{2C} $
కెపాసిటర్ నుండి బ్యాటరీ డిస్కనెక్ట్ చేయబడినందున, ఛార్జ్ నాశనం కాదు అంటే $ q’=q $
కెపాసిటర్ ఖాళీలో డైఎలెక్ట్రిక్ను ప్రవేశపెట్టడంతో కొత్త కెపాసిటెన్స్ $ C’=CK $ అవుతుంది
$ \Rightarrow $ $ V’=\frac{q}{C’}=\frac{q}{CK} $
కొత్తగా నిల్వ చేయబడిన శక్తి $ U’=\frac{q^{2}}{2CK} $ $ \Delta U=U’-U=\frac{q^{2}}{2C}( \frac{1}{K}-1 ) $
$ =\frac{1}{2}CV^{2}( \frac{1}{K}-1 ) $
అందువల్ల, ఎంపిక (d) తప్పు.