Physics-Electrostatics – Electric Field, Flux Questions

SCIENCE

विद्युत फ्लक्स (Electric Flux) का SI मात्रक क्या है?

• न्यूटन मीटर² प्रति कूलाम (N m²/C)
• कूलाम (C)
• वोल्ट (V)
• जूल (J)

Explanation:

• विद्युत फ्लक्स (Electric Flux) को Φ = E × A × cosθ द्वारा परिभाषित किया जाता है।
• SI मात्रक: Electric field E का मात्रक N/C और Area A का m² होने से कुल मात्रक N m²/C होता है।
• यह किसी सतह से गुजरने वाली विद्युत क्षेत्र रेखाओं (Electric field lines) की कुल संख्या को दर्शाता है।

विद्युत द्विध्रुव (Electric Dipole) का विद्युत आघूर्ण (Dipole Moment) क्या होता है?

• p = q × 2a
• p = q / a
• p = a / q
• p = q × a²

Explanation:

• विद्युत द्विध्रुव (Electric Dipole) दो बराबर और विपरीत आवेशों (+q और -q) से बना होता है।
• 2a = आवेशों के बीच दूरी (distance between charges)।
• Dipole moment p = q × d, जहाँ d = 2a होता है।
• यह एक सदिश राशि (vector quantity) है और इसकी दिशा -q से +q की ओर होती है।

विद्युत विभव (Electric Potential) की परिभाषा क्या है?

• एकांक आवेश को अनंत से किसी बिंदु तक लाने में किया गया कार्य
• आवेश प्रति क्षेत्रफल
• बल प्रति आवेश
• ऊर्जा प्रति समय

Explanation:

• विद्युत विभव V = W/q होता है, जहाँ W = कार्य (Work) और q = आवेश (Charge)।
• इसे अनंत से किसी बिंदु तक एक यूनिट पॉजिटिव चार्ज को लाने में किया गया कार्य माना जाता है।
• SI मात्रक वोल्ट (Volt) है, 1 V = 1 J/C।

यदि विद्युत क्षेत्र E = 5 × 10⁻³ N/C है और क्षेत्रफल A = 2 m² है तथा कोण θ = 0° है, तो विद्युत फ्लक्स (Electric Flux) कितना होगा?

• 1 × 10⁻² N m²/C
• 1 × 10⁻³ N m²/C
• 10 N m²/C
• 5 × 10⁻² N m²/C

Explanation:

• सूत्र: Φ = E × A × cosθ
• θ = 0° ⇒ cosθ = 1
• Φ = (5 × 10⁻³) × 2 × 1 = 10 × 10⁻³ = 1 × 10⁻² N m²/C
• यह दर्शाता है कि विद्युत क्षेत्र रेखाएँ सतह के लंबवत अधिकतम फ्लक्स उत्पन्न करती हैं।

विद्युत द्विध्रुव (Electric Dipole) का क्षेत्र (Axial Line) पर विद्युत विभव (Electric Potential) कितना होता है?

• V = (1/4πϵ₀) × (2p / r²)
• V = (1/4πϵ₀) × (p / r)
• V = (1/4πϵ₀) × (p² / r²)
• V = (1/4πϵ₀) × (r² / p)

Explanation:

• Axial line पर Electric Dipole का potential दूरी r पर निर्भर करता है।
• p = dipole moment (q × 2a)
• ϵ₀ = मुक्त स्थान की विद्युतशीलता (Permittivity of free space)।
• यह दर्शाता है कि दूरी बढ़ने पर विभव 1/r² के अनुपात में घटता है।

यदि एक बिंदु आवेश q = 2 × 10⁻⁶ C है और दूरी r = 0.5 m है, तो विद्युत विभव (Electric Potential) कितना होगा? (k = 9 × 10⁹ N m²/C²)

• 3.6 × 10⁴ V
• 3.6 × 10³ V
• 1.8 × 10⁴ V
• 9 × 10⁴ V

Explanation:

• सूत्र: V = kq / r
• V = (9 × 10⁹ × 2 × 10⁻⁶) / 0.5
• V = (18 × 10³) / 0.5 = 36 × 10³ = 3.6 × 10⁴ V
• यह बताता है कि विभव आवेश के समानुपाती और दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

दो आवेशों के बीच स्थितिज ऊर्जा (Potential Energy of Two Charges) क्या है?

• इलेक्ट्रोस्टैटिक स्थितिज ऊर्जा (Electrostatic Potential Energy) वह ऊर्जा है जो दो आवेशों (Charges) के बीच उनकी स्थिति के कारण उत्पन्न होती है।
• सूत्र: U = k q₁ q₂ / r
• यहां k = 9 × 10⁹ N m²/C² (Coulomb constant – कूलॉम्ब स्थिरांक)
• q₁ और q₂ = आवेश (Charge) और r = दूरी (Distance)

दो बिंदु आवेशों के बीच स्थितिज ऊर्जा का सही सूत्र क्या है?

• U = k q₁ q₂ / r
• U = k q₁ q₂ r
• U = k q₁ / q₂ r
• U = k r / q₁ q₂

Explanation:

• कूलॉम्ब का नियम (Coulomb’s Law) के अनुसार स्थितिज ऊर्जा का सूत्र U = k q₁ q₂ / r होता है।
• यहां U = Potential Energy (स्थितिज ऊर्जा)
• k = 9 × 10⁹ N m²/C² (Coulomb constant)
• r बढ़ने पर ऊर्जा घटती है, इसलिए दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

यदि दो समान धनात्मक आवेश एक-दूसरे से दूर हों तो स्थितिज ऊर्जा कैसी होगी?

• धनात्मक (Positive)
• ऋणात्मक (Negative)
• शून्य (Zero)
• अनंत (Infinite)

Explanation:

• समान आवेश (Like charges) एक-दूसरे को प्रतिकर्षित (Repel) करते हैं।
• q₁ q₂ धनात्मक होने पर U भी धनात्मक होती है।
• इसलिए स्थितिज ऊर्जा Positive होती है।

 यदि q₁ = 2 × 10⁻⁶ C, q₂ = 3 × 10⁻⁶ C और r = 0.3 m हो तो स्थितिज ऊर्जा U क्या होगी? (k = 9 × 10⁹ N m²/C²)

• 0.18 J
• 0.018 J
• 1.8 J
• 18 J

Explanation:

• सूत्र: U = k q₁ q₂ / r
• U = (9 × 10⁹) × (2 × 10⁻⁶) × (3 × 10⁻⁶) / 0.3
• U = (9 × 6 × 10⁻³) / 0.3
• U = 54 × 10⁻³ / 0.3 = 0.054 / 0.3 = 0.18 J
• अतः सही उत्तर 0.18 जूल है।

 स्थितिज ऊर्जा किस पर निर्भर करती है?

• आवेश और दूरी (Charge and Distance)
• केवल आवेश (Only Charge)
• केवल द्रव्यमान (Only Mass)
• केवल समय (Only Time)

Explanation:

• सूत्र U = k q₁ q₂ / r से स्पष्ट है कि ऊर्जा आवेश और दूरी दोनों पर निर्भर करती है।
• q₁, q₂ बढ़ने पर ऊर्जा बढ़ती है।
• r (distance) बढ़ने पर ऊर्जा घटती है।

यदि दो विपरीत आवेश (Opposite charges) पास हों तो स्थितिज ऊर्जा कैसी होगी?

• ऋणात्मक (Negative)
• धनात्मक (Positive)
• शून्य (Zero)
• अनंत (Infinite)

Explanation:

• विपरीत आवेश (Unlike charges) एक-दूसरे को आकर्षित (Attract) करते हैं।
• q₁ q₂ ऋणात्मक होने पर U भी ऋणात्मक होती है।
• इसलिए स्थितिज ऊर्जा Negative होती है।

विद्युत क्षेत्र (Electric Field) की परिभाषा क्या है?

• वह क्षेत्र जिसमें किसी आवेश (charge) पर बल (force) कार्य करता है
• वह क्षेत्र जिसमें केवल चुंबकीय बल कार्य करता है
• वह क्षेत्र जिसमें केवल द्रव्यमान कार्य करता है
• वह क्षेत्र जिसमें कोई बल कार्य नहीं करता

Explanation:

• विद्युत क्षेत्र (Electric Field): किसी आवेश के चारों ओर का वह क्षेत्र जहाँ अन्य आवेश पर बल लगता है।
• सूत्र आधारित अवधारणा: Electric Field = Force / Charge
• यह क्षेत्र सदैव धनात्मक परीक्षण आवेश (positive test charge) पर आधारित होता है।

विद्युत क्षेत्र की तीव्रता (Intensity of Electric Field) का SI मात्रक क्या है?

• न्यूटन प्रति कूलाम (N/C)
• जूल (J)
• वोल्ट (V)
• कूलाम (C)

Explanation:

• Electric Field Intensity = बल / आवेश
• SI Unit = N/C (Newton per Coulomb)
• यह दर्शाता है कि 1 कूलाम आवेश पर कितना बल कार्य कर रहा है।

बिंदु आवेश (Point Charge) के कारण विद्युत क्षेत्र का सूत्र क्या है?

• E = kQ / r²
• E = Q / r
• E = k / Qr
• E = r² / kQ

Explanation:

• E = Electric Field Intensity (विद्युत क्षेत्र तीव्रता)
• k = Coulomb constant = 9 × 10⁹ N m²/C²
• Q = आवेश (charge), r = दूरी (distance)
• यह व्युत्क्रम वर्ग नियम (Inverse Square Law) पर आधारित है।

विद्युत क्षेत्र रेखाएँ (Electric Field Lines) कभी भी एक-दूसरे को क्यों नहीं काटती हैं?

• क्योंकि एक बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की केवल एक दिशा होती है
• क्योंकि वे हमेशा वृत्ताकार होती हैं
• क्योंकि वे हमेशा समानांतर होती हैं
• क्योंकि वे स्थिर नहीं होती हैं

Explanation:

• Electric Field Line: यह वह काल्पनिक रेखाएँ हैं जो विद्युत क्षेत्र की दिशा दर्शाती हैं।
• यदि रेखाएँ काटें तो एक बिंदु पर दो दिशाएँ हो जाएँगी, जो असंभव है।
• इसलिए field lines कभी intersect नहीं करतीं।

यदि किसी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता 2 × 10³ N/C है और आवेश 5 × 10⁻⁶ C है, तो बल कितना होगा?

• 1 × 10⁻² N
• 1 × 10⁻⁸ N
• 1 × 10⁻³ N
• 1 × 10⁻¹ N

Explanation:

• सूत्र: Force = Electric Field × Charge
• F = (2 × 10³) × (5 × 10⁻⁶)
• F = 10 × 10⁻³ = 1 × 10⁻² N
• यह गणना विद्युत बल (Electric Force) की मूल अवधारणा को दर्शाती है।

विद्युत क्षेत्र रेखाएँ (Electric Field Lines) धनात्मक आवेश से कैसी होती हैं?

• बाहर की ओर (Outward)
• अंदर की ओर (Inward)
• वृत्ताकार (Circular)
• अनियमित (Irregular)

Explanation:

• धनात्मक आवेश (Positive Charge) से field lines बाहर निकलती हैं।
• ऋणात्मक आवेश (Negative Charge) में वे अंदर की ओर जाती हैं।
• यह विद्युत क्षेत्र की दिशा (Direction of Electric Field) को दर्शाता है।