$l$ લંબાઈનો એક લાંબો સીધો કેબલ $z-$ અક્ષ પર સપ્રમાણ રીતે મૂકવામાં આવ્યો છે અને તેની ત્રિજ્યા $a (a << l)$ છે. કેબલ એક પાતળા તાર અને કો-એક્સિયલ વાહક નળીનો બનેલો છે. એક અલ્ટરનેટિંગ પ્રવાહ $I(t) = I_0 \sin(2\pi \nu t)$ કેન્દ્રના પાતળા તારમાંથી વહે છે અને કો-એક્સિયલ વાહક નળી દ્વારા પાછો ફરે છે. કેબલની અંદર તારથી $s$ અંતરે પ્રેરિત વિદ્યુતક્ષેત્ર $\vec{E}(s,t) = \mu_0 I_0 \nu \cos(2\pi \nu t) \ln(s/a) \hat{k}$ છે.
$(i)$ કેબલની અંદર સ્થાનાંતર પ્રવાહ ઘનતાની ગણતરી કરો.
$(ii)$ કુલ સ્થાનાંતર પ્રવાહ $I_d$ શોધવા માટે કેબલના આડછેદ પર સ્થાનાંતર પ્રવાહ ઘનતાનું સંકલન કરો.
$(iii)$ વહન પ્રવાહ $I_0$ ની સ્થાનાંતર પ્રવાહ $I_d$ સાથે સરખામણી કરો.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) $(i)$ સ્થાનાંતર પ્રવાહ ઘનતા $\vec{J}_d = \epsilon_0 \frac{\partial \vec{E}}{\partial t}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આપેલ છે $\vec{E}(s,t) = \mu_0 I_0 \nu \cos(2\pi \nu t) \ln(s/a) \hat{k}$.
$\vec{J}_d = \epsilon_0 \frac{\partial}{\partial t} [\mu_0 I_0 \nu \cos(2\pi \nu t) \ln(s/a) \hat{k}] = \epsilon_0 \mu_0 I_0 \nu \ln(s/a) \hat{k} \cdot \frac{d}{dt} [\cos(2\pi \nu t)]$.
કારણ કે $\epsilon_0 \mu_0 = 1/c^2$,આપણને મળે છે $\vec{J}_d = \frac{1}{c^2} I_0 \nu \ln(s/a) \hat{k} \cdot (-2\pi \nu \sin(2\pi \nu t)) = -\frac{2\pi \nu^2 I_0}{c^2} \ln(s/a) \sin(2\pi \nu t) \hat{k}$.
$\lambda = c/\nu$ નો ઉપયોગ કરતા,$\vec{J}_d = \frac{2\pi I_0}{\lambda^2} \ln(a/s) \sin(2\pi \nu t) \hat{k}$.
$(ii)$ કુલ સ્થાનાંતર પ્રવાહ $I_d = \int \vec{J}_d \cdot d\vec{A} = \int_0^a J_d (2\pi s ds)$.
$I_d = \int_0^a \frac{2\pi I_0}{\lambda^2} \ln(a/s) \sin(2\pi \nu t) (2\pi s ds) = \frac{4\pi^2 I_0 \sin(2\pi \nu t)}{\lambda^2} \int_0^a s \ln(a/s) ds$.
ધારો કે $x = s/a$,તો $ds = a dx$. સંકલન $a^2 \int_0^1 x \ln(1/x) dx = a^2 \int_0^1 -x \ln x dx = a^2 [1/4] = a^2/4$ બને છે.
આમ,$I_d = \frac{4\pi^2 I_0 \sin(2\pi \nu t)}{\lambda^2} \cdot \frac{a^2}{4} = I_0 \sin(2\pi \nu t) (\frac{\pi a}{\lambda})^2$.
$(iii)$ $I_d$ ની $I(t) = I_0 \sin(2\pi \nu t)$ સાથે સરખામણી કરતા,આપણને $I_d = I(t) (\frac{\pi a}{\lambda})^2$ મળે છે. કારણ કે $a << \lambda$,સ્થાનાંતર પ્રવાહ વહન પ્રવાહ કરતા ઘણો નાનો છે.

Explore More

Similar Questions

$C$ કેપેસિટન્સ ધરાવતા કેપેસિટરને $V = V_{0} \sin \omega t$ દ્વારા આપવામાં આવતા $V$ વોલ્ટેજના $AC$ સ્ત્રોત સાથે જોડવામાં આવે છે. તો કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચેનું સ્થાનાંતર પ્રવાહ (displacement current) નીચેનામાંથી કયું હશે?

$1\, m$ ત્રિજ્યા ધરાવતી ગોળાકાર પ્લેટો ધરાવતા સમાંતર પ્લેટ કેપેસિટરનું કેપેસિટન્સ $1 \;nF$ છે. $t=0$ સમયે,તેને $2 \;V$ ની બેટરી સાથે $R=1 \;M \Omega$ ના અવરોધક સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે (આકૃતિ). $t=10^{-3}\; s$ પછી,પ્લેટોના કેન્દ્ર અને પરિઘની વચ્ચે આવેલા બિંદુ $P$ પર ચુંબકીય ક્ષેત્રની ગણતરી કરો.
($t$ સમયે કેપેસિટર પરનો વિદ્યુતભાર $q(t)=C V[1-\exp (-t / \tau)]$ છે,જ્યાં ટાઈમ કોન્સ્ટન્ટ $\tau = C R$ છે.)

નીચેનામાંથી કયું મેક્સવેલનું સમીકરણ સમય સાથે બદલાતી પરિસ્થિતિઓ માટે માન્ય છે પરંતુ સ્થિર પરિસ્થિતિઓ માટે માન્ય નથી?

સૌપ્રથમ કોણે શોધ્યું કે બદલાતા વિદ્યુતક્ષેત્ર દ્વારા ચુંબકીય ક્ષેત્ર મેળવી શકાય છે?

જ્યારે કેપેસિટર ચાર્જ થઈ રહ્યું હોય ત્યારે તેની અંદર કયો પ્રવાહ વહે છે? સમજાવો.

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