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Q.1
Physics CUET UG 16-05-2024 Shift 3 Set A Paper (Q.2)
MCQ (Single Correct) +5 −1
Two parallel plate capacitors of capacitances $2\,\mu\text{F}$ and $3\,\mu\text{F}$ are joined in series and the combination is connected to a battery of $V$ volts. The values of potential across the two capacitors $V_1$ and $V_2$ and energy stored in the two capacitors $U_1$ and $U_2$ respectively are related as _______________________.
धारिता $2\,\mu\text{F}$ और $3\,\mu\text{F}$ के दो समानांतर प्लेट संधारित्र श्रेणीक्रम में जुड़े हुए हैं, और यह संयोजन $V$ वोल्ट की बैटरी से जुड़ा हुआ है। दोनों संधारित्रों पर विभव के मान क्रमशः $V_1$ और $V_2$, तथा दोनों संधारित्रों में संचित ऊर्जा क्रमशः $U_1$ और $U_2$ के मध्य सही संबंध ___________ है।

In a series combination of capacitors, both capacitors acquire the same charge $Q$ ($Q_1 = Q_2 = Q$).

  • Potential difference across a capacitor is $V = \frac{Q}{C}$:
    $$\frac{V_1}{V_2} = \frac{Q/C_1}{Q/C_2} = \frac{C_2}{C_1} = \frac{3\,\mu\text{F}}{2\,\mu\text{F}} = \frac{3}{2}$$
  • Stored electrostatic energy in terms of charge $Q$ is $U = \frac{Q^2}{2C}$:
    $$\frac{U_1}{U_2} = \frac{Q^2/(2C_1)}{Q^2/(2C_2)} = \frac{C_2}{C_1} = \frac{3\,\mu\text{F}}{2\,\mu\text{F}} = \frac{3}{2}$$
Thus, both ratios are equal: $$\frac{V_1}{V_2} = \frac{U_1}{U_2} = \frac{3}{2}$$ Hence, option 1 is the correct answer.

संधारित्रों के श्रेणीक्रम संयोजन में दोनों संधारित्रों पर आवेश $Q$ समान रहता है ($Q_1 = Q_2 = Q$)।

  • विभवांतर $V = \frac{Q}{C}$ के अनुसार:
    $$\frac{V_1}{V_2} = \frac{C_2}{C_1} = \frac{3}{2}$$
  • संचित ऊर्जा $U = \frac{Q^2}{2C}$ के अनुसार:
    $$\frac{U_1}{U_2} = \frac{C_2}{C_1} = \frac{3}{2}$$
अतः दोनों अनुपात परस्पर समान हैं: $$\frac{V_1}{V_2} = \frac{U_1}{U_2} = \frac{3}{2}$$ अतः विकल्प 1 सही उत्तर है।
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