अंतरिक्ष का एक घन क्षेत्र कुछ समान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों से भरा होता है। एक इलेक्ट्रॉन घन में उसके एक फलक के आर-पार v वेग से प्रवेश करता है और एक पॉज़िट्रॉन विपरीत फलक से वेग -v से प्रवेश करता है। इस क्षण में,

  1. दोनों कणों पर विद्युत बल समान त्वरण उत्पन्न करते हैं।
  2. दोनों कणों पर चुंबकीय बल समान त्वरण का कारण बनते हैं।
  3. दोनों कण समान दर पर ऊर्जा प्राप्त करते हैं या कम करते हैं।
  4. द्रव्यमान केंद्र (CM) की गति अकेले B द्वारा निर्धारित की जाती है।

Answer (Detailed Solution Below)

Option :

Detailed Solution

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व्याख्या:

→जब कोई आवेश एकसमान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र में गति कर रहा हो,

यह एक बल का अनुभव करता है जिसे लोरेंत्ज़ बल कहा जाता है,

⇒ \( \overrightarrow{F} = q\overrightarrow{E} + q(\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B})\)

→इसके दो भाग हैं,

→विद्युत् बल \(q\overrightarrow{E} \), जो वेगों से स्वतंत्र है और केवल आवेशों पर निर्भर है.

इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के विपरीत आवेश होते हैं इसलिए दोनों कणों पर विद्युत बल विपरीत और समान होते हैं।

साथ ही, दोनों आवेशों पर कुल बल शून्य है।

अत: विकल्प (1) गलत है।

→चुंबकीय बल, Fm = \(q(\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B})\)

इलेक्ट्रॉन के लिए, Fm = \(-e (\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B})\)

पॉज़िट्रान के लिए, Fp = \(e(-\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B}) =- e(\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B}) \) 

इसलिए दोनों कणों पर चुंबकीय बल समान त्वरण का कारण बनते हैं।

अत: विकल्प (2) सही है।

→ चूँकि दोनों कणों का द्रव्यमान समान है, परिमाण और त्वरण में आवेश समान हैं।

तो, दोनों कण एक ही दर पर ऊर्जा प्राप्त करेंगे या खो देंगे।

अत: विकल्प (3) सही है।

→कणों के द्रव्यमान केंद्र (CM) में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

और  विद्युत बल शून्य है।

तो, द्रव्यमान के केंद्र (CM) की गति अकेले B द्वारा निर्धारित की जाती है।

अत: विकल्प (4) सही है।

तो, सही उत्तर विकल्प (2), (3), और (4) हैं।

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