પરમાણુના એક પ્રારંભિક મોડેલમાં તેને $Ze$ વિદ્યુતભાર ધરાવતા ધન વિદ્યુતભારીત બિંદુવત ન્યુક્લિયસ તરીકે ગણવામાં આવે છે,જે $R$ ત્રિજ્યા સુધી ઋણ વિદ્યુતભારની સમાન ઘનતાથી ઘેરાયેલું છે. સમગ્ર પરમાણુ તટસ્થ છે. આ મોડેલ માટે,ન્યુક્લિયસથી $r$ અંતરે વિદ્યુતક્ષેત્ર કેટલું હશે?

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) ઉકેલ:
આ પરમાણુ મોડેલ માટે વિદ્યુતભારનું વિતરણ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ છે. $R$ ત્રિજ્યાના સમાન ગોલીય વિદ્યુતભાર વિતરણમાં કુલ ઋણ વિદ્યુતભાર $-Ze$ હોવો જોઈએ,કારણ કે પરમાણુ (ન્યુક્લિયસનો વિદ્યુતભાર $Ze$ + ઋણ વિદ્યુતભાર) તટસ્થ છે. આના પરથી આપણને ઋણ વિદ્યુતભાર ઘનતા $\rho$ મળે છે,કારણ કે:
$\frac{4}{3} \pi R^{3} \rho = -Ze$
$\rho = -\frac{3Ze}{4 \pi R^{3}}$
ન્યુક્લિયસથી $r$ અંતરે આવેલા બિંદુ $P$ પર વિદ્યુતક્ષેત્ર $E(r)$ શોધવા માટે,આપણે ગૌસના નિયમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. વિદ્યુતભાર વિતરણની ગોલીય સંમિતિને કારણે,વિદ્યુતક્ષેત્ર $E(r)$ નું મૂલ્ય માત્ર ત્રિજ્યાવર્તી અંતર $r$ પર આધાર રાખે છે. તેની દિશા ઉગમબિંદુથી બિંદુ $P$ તરફના ત્રિજ્યા સદિશની દિશામાં હોય છે. ગૌસિયન સપાટી એ ન્યુક્લિયસ પર કેન્દ્રિત ગોલીય સપાટી છે. આપણે બે પરિસ્થિતિઓ ધ્યાનમાં લઈએ છીએ: $r < R$ અને $r > R$.
$(i)$ $r < R$: ગોલીય સપાટી દ્વારા ઘેરાયેલું વિદ્યુત ફ્લક્સ $\phi = E(r) \times 4 \pi r^{2}$ છે. ગૌસિયન સપાટી દ્વારા ઘેરાયેલો વિદ્યુતભાર $q$ એ ધન ન્યુક્લિયર વિદ્યુતભાર અને $r$ ત્રિજ્યાના ગોળાની અંદરનો ઋણ વિદ્યુતભાર છે,એટલે કે $q = Ze + \frac{4}{3} \pi r^{3} \rho$. વિદ્યુતભાર ઘનતા $\rho$ ની કિંમત મૂકતા,આપણને $q = Ze - Ze \frac{r^{3}}{R^{3}}$ મળે છે. ગૌસના નિયમ મુજબ $E(r) \times 4 \pi r^{2} = \frac{q}{\varepsilon_{0}}$,તેથી $E(r) = \frac{Ze}{4 \pi \varepsilon_{0}} \left( \frac{1}{r^{2}} - \frac{r}{R^{3}} \right)$. વિદ્યુતક્ષેત્ર ત્રિજ્યાવર્તી બહારની દિશામાં હોય છે.
$(ii)$ $r > R$: આ કિસ્સામાં,ગૌસિયન ગોલીય સપાટી દ્વારા ઘેરાયેલો કુલ વિદ્યુતભાર શૂન્ય છે કારણ કે પરમાણુ તટસ્થ છે. તેથી,ગૌસના નિયમ મુજબ,$E(r) \times 4 \pi r^{2} = 0$,જેનો અર્થ છે કે $r > R$ માટે $E(r) = 0$.

Explore More

Similar Questions

એક લાંબા સમાન રીતે વિદ્યુતભારીત તારનું સ્થિત વિદ્યુતક્ષેત્ર અંતર $r$ સાથે કયા સંબંધ મુજબ બદલાય છે?

બે મોટી,પાતળી ધાતુની પ્લેટો એકબીજાની સમાંતર અને નજીક છે. તેમની અંદરની સપાટીઓ પર,પ્લેટો વિરુદ્ધ ચિહ્નો ધરાવતી અને $17.0 \times 10^{-22} \; C/m^2$ મૂલ્યની સપાટી વિદ્યુતભાર ઘનતા ધરાવે છે. $E$ નું મૂલ્ય કેટલું હશે:
$(a)$ પ્રથમ પ્લેટના બહારના વિસ્તારમાં,
$(b)$ બીજી પ્લેટના બહારના વિસ્તારમાં,અને
$(c)$ પ્લેટોની વચ્ચે?

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ,એક બોલ $B$ ને મોટી વિદ્યુતભારીત પ્લેટ $P$ પરથી દોરી $S$ વડે એવી રીતે લટકાવવામાં આવ્યો છે કે તે પ્લેટ સાથે $\theta$ ખૂણો બનાવે છે. પ્લેટની પૃષ્ઠ વિદ્યુતભાર ઘનતા નીચેનામાંથી કોના સમપ્રમાણમાં છે?

Difficult
View Solution

એક વિસ્તારમાં સ્થિત વિદ્યુત ક્ષેત્ર ત્રિજ્યાવર્તી બહારની તરફ છે જેનું મૂલ્ય $E = \alpha r$ છે,જ્યાં $\alpha$ એ અચળાંક છે અને $r$ એ ત્રિજ્યાવર્તી અંતર છે. આ વિસ્તારમાં (ઉગમબિંદુ પર કેન્દ્રિત) $R$ ત્રિજ્યાના ગોળામાં સમાયેલ વિદ્યુતભાર કેટલો હશે?

$100 \ mg$ દળ અને $+10 \ \mu C$ વિદ્યુતભાર ધરાવતા એક નાના ગોળાને $1 \ m$ લંબાઈની અવાહક દોરી સાથે બાંધેલ છે. તેને આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ $\sigma$ પૃષ્ઠ ઘનતા ધરાવતી અનંત લંબાઈની અવાહક પ્લેટની નજીક લાવવામાં આવે છે. જો સંતુલન સ્થિતિમાં દોરી પ્લેટ સાથે $45^{\circ}$ નો ખૂણો બનાવતી હોય,તો પ્લેટની પૃષ્ઠ ઘનતા કેટલી હશે ($nC/m^2$ માં)? (આપેલ છે,$\varepsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} \ F/m$ અને ગુરુત્વપ્રવેગ $g = 10 \ m/s^2$):

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo