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Class 12
PHYSICS
सिद्ध कीजिए कि किसी बंद पृष्ठ से गुजरने ...

सिद्ध कीजिए कि किसी बंद पृष्ठ से गुजरने वाला संपूर्ण वैद्युत फ्लक्स उस बंद पृष्ठ के अंदर उपस्थित कुल आवेश का `1/epsilon_0` गुना होता है, जहाँ `epsilon_0` निर्वात की विद्युतशीलता है।

लिखित उत्तर

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गॉस का नियम-इस नियम के अनुसार, किसी बंद पृष्ठ से गुजरने वाला संपूर्ण वैद्युत फ्लक्स उस बंद पृष्ठ के अंदर निर्वात में उपस्थित कुल आवेश का `1/epsilon_0` गुना होता है।
जहाँ `epsilon_0` निर्वात की विद्युतशीलता है।
यदि किसी बंद पृष्ठ के अंदर निर्वात में उपस्थित कुल आवेश q हो, तो गाउस प्रमेय से उस बंद पृष्ठ से गुजरने वाला संपूर्ण वैद्युत फ्लक्स
`phi_E=phi_S vecE . vec(dS)=q/epsilon_0`
निगमन (Derivation)-मानलो कोई बिंदु आवेश q किसी गोले के केंद्र O पर रखा है गोले की त्रिन्या r है। तब गोले के पृष्ठ पर स्थित किसी बिंदु P पर विद्युत क्षेत्र का परिमाण
`E=1/(4piepsilon_0).q/r^2`....(1)
इस क्षेत्र `vecE` की दिशा क्रिन्यीय (Redially) `vec(OP)` के अनुदिश बाहर की ओर होगी।
गोले को कई छोटे क्षेत्रफल अवयवों में विभाजित करते हैं ।
अब यदि बिंदु P को घेरे छोटे क्षेत्रफल अवयव `dvecS` की कल्पना करें तो इसकी दिशा भी `vecOP` के अनुदिश बाहर को ओर होगी। फलस्वरूप `vecE` और `dvecS` के बीच कोण `theta = 0^@` होगा।
अत: क्षेत्रफल अवयव dS से गुजरने वाला वैद्युत फ्लक्स
`dphi_E=vecE.dvecS=EdS cos theta `
`d phi_E=EdS cos 0^@=EdS`
समी. (1) से मान रखने पर,
`dphi_E=1/(4piepsilon_0).q/r^2 .dS`....(2)
गोले के पृष्ठ के प्रत्येक बिंदु पर `vecE` और `dvecS` के बीच का कोण `0^@` है।

अत: गोले के पृष्ठ से गुजरने वाला संपूर्ण वैद्युत फ्लक्स
`phi_E=phi_Sdphi_E`
समी. (2) से मान रखने पर,
`phi_E=phi_S 1/(piepsilon_0).q/r^2.dS`
`=1/(4piepsilon_0).q/r^2 phi_S dS`
किंतु `phi_S dS=4pir^2` गोले का कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल
`therefore phi_E=1/(4piepsilon_0).q/r^2 xx 4 pir^2`
`phi_E=q/epsilon_0`
यही गाउस का नियम ( प्रमेय) है।
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