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Three capacitors of capacitances 3 µF, 9 µF and 18 µF are connected (i) in series and (ii) in parallel. Find the ratio of equivalent capacitance in the two cases. AIEEE 2005

Physics

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4 steps
  1. दिए गए संधारित्रों की धारिता के मान लिखें।

    C1=3μFC_1 = 3 \mu F
    C2=9μFC_2 = 9 \mu F
    C3=18μFC_3 = 18 \mu F

  2. जब संधारित्र श्रेणी क्रम में जुड़े हों, तो समतुल्य धारिता (CsC_s) की गणना करें।

    श्रेणी क्रम में संधारित्रों के लिए सूत्र है:

    1Cs=1C1+1C2+1C3\frac{1}{C_s} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3}

    मानों को प्रतिस्थापित करने पर:

    1Cs=13μF+19μF+118μF\frac{1}{C_s} = \frac{1}{3 \mu F} + \frac{1}{9 \mu F} + \frac{1}{18 \mu F}

    लघुत्तम समापवर्त्य (LCM) 18 है:

    1Cs=618μF+218μF+118μF\frac{1}{C_s} = \frac{6}{18 \mu F} + \frac{2}{18 \mu F} + \frac{1}{18 \mu F} 1Cs=6+2+118μF\frac{1}{C_s} = \frac{6+2+1}{18 \mu F} 1Cs=918μF\frac{1}{C_s} = \frac{9}{18 \mu F} 1Cs=12μF\frac{1}{C_s} = \frac{1}{2 \mu F} Cs=2μFC_s = 2 \mu F
  3. जब संधारित्र समानांतर क्रम में जुड़े हों, तो समतुल्य धारिता (CpC_p) की गणना करें।

    समानांतर क्रम में संधारित्रों के लिए सूत्र है:

    Cp=C1+C2+C3C_p = C_1 + C_2 + C_3

    मानों को प्रतिस्थापित करने पर:

    Cp=3μF+9μF+18μFC_p = 3 \mu F + 9 \mu F + 18 \mu F Cp=30μFC_p = 30 \mu F
  4. Cs/CpC_s / C_p का अनुपात ज्ञात करें।

    CsCp=2μF30μF\frac{C_s}{C_p} = \frac{2 \mu F}{30 \mu F} CsCp=115\frac{C_s}{C_p} = \frac{1}{15}

    अतः, अनुपात 1:151:15 है।

    सही विकल्प है:
    [A] 1:15\boxed{\text{1:15}}

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