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An air field capacitor has capacitance 9PF. if it is complete filled with dielectric.

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40.5 pF\text{40.5 pF}

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4 steps
  1. दी गई जानकारी को पहचानें।

    एक वायु-भरे संधारित्र की धारिता C0=9 pFC_0 = 9 \, \text{pF} है।
    संधारित्र की प्लेटों के बीच की कुल दूरी dd है।
    इसमें दो परावैद्युत पदार्थ भरे गए हैं:
    पहला परावैद्युत: मोटाई d1=d3d_1 = \frac{d}{3}, परावैद्युतांक K1=3K_1 = 3
    दूसरा परावैद्युत: मोटाई d2=2d3d_2 = \frac{2d}{3}, परावैद्युतांक K2=6K_2 = 6
    यह व्यवस्था दो संधारित्रों को श्रेणी क्रम में जोड़ती है।

  2. प्रत्येक परावैद्युत खंड की धारिता ज्ञात करें।

    एक समांतर प्लेट संधारित्र की धारिता C=Kϵ0AtC = \frac{K \epsilon_0 A}{t} होती है, जहाँ AA प्लेटों का क्षेत्रफल और tt मोटाई है।
    वायु-भरे संधारित्र की धारिता C0=ϵ0AdC_0 = \frac{\epsilon_0 A}{d} है।

    पहले परावैद्युत खंड की धारिता C1C_1:

    C1=K1ϵ0Ad1=3ϵ0Ad/3=9ϵ0AdC_1 = \frac{K_1 \epsilon_0 A}{d_1} = \frac{3 \epsilon_0 A}{d/3} = \frac{9 \epsilon_0 A}{d}

    दूसरे परावैद्युत खंड की धारिता C2C_2:

    C2=K2ϵ0Ad2=6ϵ0A2d/3=18ϵ0A2d=9ϵ0AdC_2 = \frac{K_2 \epsilon_0 A}{d_2} = \frac{6 \epsilon_0 A}{2d/3} = \frac{18 \epsilon_0 A}{2d} = \frac{9 \epsilon_0 A}{d}
  3. श्रेणी क्रम में जुड़े संधारित्रों की समतुल्य धारिता ज्ञात करें।

    श्रेणी क्रम में समतुल्य धारिता CeqC_{eq} का सूत्र है: 1Ceq=1C1+1C2\frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}

    1Ceq=19ϵ0Ad+19ϵ0Ad\frac{1}{C_{eq}} = \frac{1}{\frac{9 \epsilon_0 A}{d}} + \frac{1}{\frac{9 \epsilon_0 A}{d}} 1Ceq=d9ϵ0A+d9ϵ0A\frac{1}{C_{eq}} = \frac{d}{9 \epsilon_0 A} + \frac{d}{9 \epsilon_0 A} 1Ceq=2d9ϵ0A\frac{1}{C_{eq}} = \frac{2d}{9 \epsilon_0 A} Ceq=9ϵ0A2dC_{eq} = \frac{9 \epsilon_0 A}{2d}
  4. C0C_0 के मान का उपयोग करके अंतिम धारिता ज्ञात करें।

    हम जानते हैं कि C0=ϵ0AdC_0 = \frac{\epsilon_0 A}{d}।
    इसलिए,

    Ceq=92(ϵ0Ad)=92C0C_{eq} = \frac{9}{2} \left(\frac{\epsilon_0 A}{d}\right) = \frac{9}{2} C_0

    दिए गए मान C0=9 pFC_0 = 9 \, \text{pF} को प्रतिस्थापित करने पर:

    Ceq=92×9 pFC_{eq} = \frac{9}{2} \times 9 \, \text{pF} Ceq=812 pFC_{eq} = \frac{81}{2} \, \text{pF} Ceq=40.5 pFC_{eq} = 40.5 \, \text{pF}

    अंतिम उत्तर है 40.5 pF\text{40.5 pF}

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