IGNOU BSC PHE 7 Electric and Magnetic Phenomena Solved Assignment English

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PHE 7 2025 - English

Tutor Marked Assignment

ELECTRIC AND MAGNETIC PHENOMENA

Course Code: PHE-07

Assignment Code: PHE-07/TMA/2025

Max. Marks: 100

Note: Attempt all questions. The marks for each question are indicated against it. Symbols have their usual meanings. 1. a) Determine the electrostatic force and electrostatic field on a charged particle located at A in the Figure given below due to the charged particles situated at B and C. The value of the charge on each of these particles is indicated in the Figure.

 

 

Express your result both in the unit vector notation and as magnitude. 

b) Explain with the help of diagrams what spherically and cylindrically symmetric charge distributions are. What is the electric field at a point inside a hollow metallic sphere of radius R having volume charge densityp?

c) Two particles carrying 4C and -2C charges are placed on a 1 m long straight wire. Determine the point on the line joining these particles where the electric potential is zero with reference to the positively charged particle.

2. a) Explain the phenomenon of polarisation of a dielectric. Show that, when a dielectric material is filled between the plates of a capacitor, the value of capacitance increases by factor of K, the dielectric constant of the material.

b) Determine the value of equivalent capacitance between points A and B for the combination of capacitors shown in the Figure below:

 

c) The energy of a capacitor is 4.0 J after it has been charged by a 1.5 V battery. Calculate its energy when it is charged by a 6.0 V battery.

3. a) Obtain an expression to show that the change in the quantity of charge enclosed in an arbitrary volume is accompanied by a net flow of charge inwards or outward across the surface of the enclosed volume.

b) A horizontal, straight wire carrying 12.0 A current from west to east is in the earth’s magnetic field B. At this place, B is parallel to the surface of the earth, points to the north and its magnitude is 0.04 mT. Determine the magnetic force on 1 m length of the wire. If mass of this length of wire is 50 g, calculate the value of current in the wire so that its weight is balanced by the magnetic force.

c) A current is flowing in an infinitely long straight wire. Using Biot-Savart law, show that the resultant magnetic field at a point along a line perpendicular to the wire is inversely proportional to the distance of the point from the wire.

4. a) Using Maxwell’s equations in free space, derive the wave equation for the xcomponent of the electric field vector.

b) A uniform plane wave of 100 kHz travelling in free space strikes a large block of a material having  and Q = 0 normal to the surface. If the incident electric field vector is given by

E = 100 sin () xˆ V

write the complete expressions for the incident, reflected, and transmitted field vectors.

 

PHE 7 2025 - Hindi

सत्रीय कार्य अध्यापक जाँच सत्रीय कार्य वैद्युत् और चुम्बकीय परिघटनाएं

पाठ्यक्रम कोड: PHE-07

सत्रीय कार्य कोड: PHE-07/TMA/2025

अधिकतम अंक 100

नोट: सभी प्रश्नों के उत्तर लिखें। प्रत्येक प्रश्न के अंक उसके सामने दिए गए हैं। प्रतीकों के अपने सामान्य अर्थ हैं।

1. क) निम्नलिखित चित्र में दिखाए गए आवेशित कण 4 पर आवेशित कणों B और C के कारण आरोपित स्थिर वैद्युत् बल तथा विद्युत् क्षेत्र निर्धारित करें। इन कणों पर स्थित आवेशों के मान चित्र में दिखाए गए हैं।

आप अपना उत्तर एकक सदिश निरूपण तथा परिमाण दोनों पदों में लिखें।

ख) चित्रों की मदद से समझाएं कि गोलीय तथा बेलनी सममिति वाले आवेश वितरणों का क्या अर्थ है। त्रिज्या R वाले एक खोखले धात्विक गोले का, जिस पर आयतन आवेश घनत्व है, गोले के भीतर एक बिंदु पर विद्युत् क्षेत्र प्राप्त करें।

ग) 4C और -2C आवेश वाले दो आवेशित कणों को 1 m लम्बे एक सीधे तार पर रखा गया है। आवेशों को जोड़ने वाली रेखा पर वह बिंदु निर्धारित करें जिस पर निकाय का विद्युत् विभव धन आवेश के सापेक्ष शून्य हो।

2.क) परावैद्युत पदार्थ के ध्रुवण से आप क्या समझते हैं? सिद्ध करें कि जब किसी संधारित्र की प्लेटों के बीच परावैद्युत पदार्थ भर दिया जाता है तो उसकी धारिता का मान K गुना बढ़ जाता है जहां K पदार्थ का परावैद्युतांक है।

ख) नीचे चित्र में दिखाए गए संधारित्र समूह के लिए बिन्दुओं A तथा B के बीच तुल्य धारिता का मान निर्धारित करें :

ग) 1.5 V बैटरी द्वारा आवेशित करने के फलस्वरूप किसी संधारित्र की ऊर्जा का मान 4.0 µJ है। यदि इस संधारित को 6.0 V बैटरी द्वारा आवेशित किया जाए तो इसकी ऊर्जा का मान परिकलित करें।

3. क) सिद्ध करें कि किसी स्वेच्छ आयतन में परिबद्ध आवेश की मात्रा में परिवर्तन के संगत परिबद्ध आयतन की सतह से अंदर की ओर अथवा बाहर की ओर आवेश का एक नेट प्रवाह होता है।

ख) एक क्षैतिज, सीधा तार, जिसमें पश्चिम से पूर्व दिशा में 12.0 A धारा प्रवाहित हो रही है, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र B में रखा है। इस स्थान पर B पृथ्वी की सतह के समांतर है। B का परिमाण तथा इसकी दिशा क्रमशः 0.04 mT तथा उत्तर की ओर है। तार की 1m लंबाई पर लगने वाला चुंबकीय बल परिकलित करें। यदि तार की इस लंबाई का द्रव्यमान 50 g है तो तार में प्रवाहित धारा का वह मान परिकलित करें जिसके कारण उत्पन्न चुंबकीय बल, तार के भार को संतुलित कर सके।

ग) एक अनंत लंबे सीधे तार में विद्युत् धारा प्रवाहित हो रही है। बायो-सावर्ट नियम का अनुप्रयोग कर सिद्ध करें कि तार के लंबवत् दिशा में स्थित किसी बिन्दु पर इस धारा के कारण उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र, तार से इस बिन्दु की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती है।

4. क) मुक्त आकाश में मैक्सवेल समीकरणों का प्रयोग करके विद्युत् क्षेत्र सदिश के x-घटक के लिए तरंग समीकरण व्युत्पन्न करें।

ख) मुक्त आकाश में संचरण कर रही एक एकसमान समतल तरंग एक पिंड पर लंबवत् आपतित होती है जिसके लिए  = 9 0, μ = 4 μο और =0 हैं। तरंग की आवृत्ति 100 kHz है और उसका विद्युत् क्षेत्र सदिश हैः

तरंग के लिए आपतित, परावर्तित और पारगमित (transmitted) क्षेत्र सदिशों के सम्पूर्ण व्यंजक लिखें।

 

 

 

 

 

 

 

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