class 12 Physics 1st chapter notes PDF

कक्षा 12 फिजिक्स

इकाई 1: स्थिर विद्युतिकी (Electrostatics)

महत्वपूर्ण टॉपिक्स

1. वैद्युत आवेश (Electric Charge):

• परिभाषा: वह गुणधर्म जिसके कारण वस्तुएं वैद्युत बल का अनुभव करती हैं।
• प्रकार: धनात्मक आवेश (Positive charge), ऋणात्मक आवेश (Negative charge)।
• संरक्षण का नियम: कुल वैद्युत आवेश हमेशा संरक्षित रहता है।
• SI मात्रक: कूलॉम (Coulomb)।

2. कूलॉम नियम (Coulomb’s Law):

• दो बिन्दु आवेशों के बीच लगने वाला बल उनके आवेशों के गुणनफल के अनुक्रमानुपाती और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
  [
  F = k {q_1 q_2}/{r^2}
  ]
  जहाँ,
  (k = = शून्यावकाश की विद्युत पारगम्यता।

3. विद्युत क्षेत्र (Electric Field):

• परिभाषा: किसी आवेशित कण पर लगने वाले बल प्रति इकाई आवेश।
  [
  E = {F}{q}
  ]

4. विद्युत क्षेत्र रेखाएं (Electric Field Lines):

• दिशा: धनात्मक आवेश से ऋणात्मक आवेश की ओर।
• गुणधर्म:
• दो रेखाएं कभी नहीं काटती।
• रेखाओं का घनत्व क्षेत्र की तीव्रता को दर्शाता है।

5. गाउस नियम (Gauss’s Law):
[
_E = \{q_{\text{enclosed}}}{\epsilon_0}
]

• विद्युत फ्लक्स ((\Phi_E)) का किसी बंद पृष्ठ पर योग, पृष्ठ के भीतर समाहित कुल आवेश के बराबर होता है।

6. वैद्युत विभव (Electric Potential):

• किसी बिंदु पर एकाई धनात्मक आवेश को लाने में किए गए कार्य के बराबर।
  [
  V = \{kq}{r}
  ]

7. संधारित्र (Capacitor):

• दो चालक प्लेटों के बीच वैद्युत ऊर्जा संचित करने वाला यंत्र।
• धारिता:
  [
  C = {Q}{V}
  ]
• समानांतर पट्टिका संधारित्र की धारिता:
  [
  C = { A}{d}
  ]

महत्वपूर्ण सूत्र:

1. (F = k \{q_1 q_2}{r^2}) (कूलॉम बल)।
2. (E = \{F}{q}),
3. (E = k \{q}{r^2}) (विद्युत क्षेत्र)।
4. (\Phi_E = \{q_{\text{enclosed}}}{\epsilon_0}) (गाउस नियम)।
5. (V = \{kq}{r}) (विभव)।
6. (U = \{1}{2} C V^2) (संधारित्र में ऊर्जा)।

---

महत्वपूर्ण बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs):

प्रश्न 1: वैद्युत क्षेत्र का मात्रक क्या है?
(A) कूलॉम (C)
(B) न्यूटन/कूलॉम (N/C)
(C) वोल्ट (V)
(D) जूल (J)
उत्तर: (B) न्यूटन/कूलॉम।

प्रश्न 2: गाउस नियम का सही प्रकथन क्या है?
(A) बंद पृष्ठ के भीतर आवेश शून्य है।
(B) किसी बंद पृष्ठ से विद्युत फ्लक्स आवेश के समानुपाती है।
(C) फ्लक्स हमेशा ऋणात्मक होता है।
(D) यह केवल द्विध्रुवीय क्षेत्रों पर लागू होता है।
उत्तर: (B) किसी बंद पृष्ठ से विद्युत फ्लक्स आवेश के समानुपाती है।

प्रश्न 3: यदि समानांतर पट्टिका संधारित्र के बीच परावैद्युत पदार्थ रखा जाए, तो उसकी धारिता:
(A) बढ़ जाती है।
(B) घट जाती है।
(C) अपरिवर्तित रहती है।
(D) शून्य हो जाती है।
उत्तर: (A) बढ़ जाती है।

प्रश्न 4: किसी बिंदु आवेश (+q) के चारों ओर वैद्युत क्षेत्र रेखाएं कैसी होती हैं?
(A) वृत्ताकार।
(B) धनात्मक आवेश से बाहर की ओर।
(C) ऋणात्मक आवेश की ओर अंदर।
(D) सर्पिलाकार।
उत्तर: (B) धनात्मक आवेश से बाहर की ओर।

प्रश्न 5: कूलॉम नियम में बल की प्रकृति कैसी होती है?
(A) केवल आकर्षण।
(B) केवल प्रतिकर्षण।
(C) आकर्षण और प्रतिकर्षण दोनों।
(D) इनमें से कोई नहीं।
उत्तर: (C) आकर्षण और प्रतिकर्षण दोनों।

स्थिर विद्युतिकी (Electrostatics)

1. वैद्युत आवेश (Electric Charge)

• परिभाषा: यह पदार्थ का वह गुण है जिसके कारण वह विद्युत बल का अनुभव करता है।
• आवेश का संरक्षण नियम: आवेश न तो उत्पन्न होता है और न ही नष्ट होता है, यह केवल एक पिंड से दूसरे पिंड में स्थानांतरित होता है।
• कूलॉम नियम:
  [
  F = k {|q_1 q_2|}{r^2}
  ]
  जहाँ,
  (F) = बल,
  (q_1) और (q_2) = आवेश,
  (r) = आवेशों के बीच दूरी,
  (k) = स्थिरांक ((k = 9 \times 10^9 \, \text{Nm}^2/\text{C}^2))।
• अध्यारोपण सिद्धांत: यदि कई आवेशों के कारण बल ज्ञात करना हो, तो प्रत्येक बल का सदिश योग करें।
• सतत आवेश वितरण: जब आवेश समान रूप से किसी वस्तु पर फैला हो।

---

2. विद्युत क्षेत्र (Electric Field):

• परिभाषा: यह वह क्षेत्र है जहाँ आवेश पर बल कार्य करता है।
  [
  E = {F}{q} = k \frac{q}{r^2}
  ]
  (E) = विद्युत क्षेत्र, (F) = बल, (q) = परीक्षण आवेश।
• विद्युत क्षेत्र रेखाएँ:
• ये रेखाएँ आवेश के चारों ओर बनी होती हैं।
• धनात्मक आवेश से बाहर की ओर और ऋणात्मक आवेश की ओर जाती हैं।
• दो रेखाएँ आपस में कभी नहीं काटती।
• विद्युत द्विध्रुव (Electric Dipole):
• परिभाषा: समान परिमाण और विपरीत प्रकृति के दो बिंदु आवेशों का जोड़ा।
• द्विध्रुवीय आघूर्ण,
  [
  p = q d
  ]
  जहाँ (q) = आवेश, (d) = आवेशों के बीच दूरी।
• एक समान क्षेत्र में द्विध्रुव पर बल और आघूर्ण।

---

3. वैद्युत फ्लक्स (Electric Flux):
[
{E} = E A
]
(E) = क्षेत्र की तीव्रता, (A) = सतह का क्षेत्रफल।

गाउस नियम:
किसी बंद सतह पर कुल वैद्युत फ्लक्स का मान बंद सतह के भीतर कुल आवेश का अनुपात होता है।
[
\phi = \frac{q}{\epsilon_0}

]
इसके अनुप्रयोग:

1. अनन्त लंबाई के सीधे तार के लिए:
   [
   E = \{\lambda}{2\pi \epsilon_0 r}
   ]
2. अनन्त समतल चादर:
   [
   E = \{\sigma}{2\epsilon_0}
   ]
3. गोलीय खोल के भीतर और बाहर:
   [
   E = \{k Q}{r^2} \quad (\text{बाहर}); \quad E = 0 \quad (\text{भीतर})
   ]

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4. वैद्युत विभव (Electric Potential):

• परिभाषा: यह बिंदु पर इकाई आवेश को लाने में किए गए कार्य के बराबर है।
  [
  V = \{k q}{r}
  ]
• समविभव पृष्ठ: वे पृष्ठ जहाँ विभव समान हो।
• स्थिति ऊर्जा:
  [
  U = \{k q_1 q_2}{r}
  ]

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5. चालक और विद्युत रोधी (Conductors and Insulators):

• चालक: जिनमें विद्युत आवेश स्वतंत्र रूप से चल सकते हैं।
• रोधी: जिनमें आवेश स्थिर रहते हैं।
• परावैद्युत पदार्थ: इन पदार्थों में विद्युत ध्रुवण होता है।

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6. संधारित्र (Capacitor):

• धारिता (Capacitance):
  [
  C = \{Q}{V}
  ]
• संधारित्रों का संयोजन:
• श्रेणीक्रम:
  [
  \frac{1}{C_{\text{eq}}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \dots
  ]
• समानांतर क्रम:
  [
  C_{\text{eq}} = C_1 + C_2 + \dots
  ]
• संधारित्र की ऊर्जा:
  [
  U = \{1}{2} C V^2
  ]
• समानांतर पट्टिका संधारित्र:
  [
  C = \{\epsilon_0 A}{d}
  ]
  यदि परावैद्युत सामग्री हो:
  [
  C = \{k \epsilon_0 A}{d}
  ]
  जहाँ (k) = परावैद्युत नियामक।

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महत्वपूर्ण प्रश्न:

संधारित्र में ऊर्जा के भंडारण का सिद्धांत।

गाउस नियम का उपयोग करके अनन्त तार के चारों ओर विद्युत क्षेत्र ज्ञात करें।

एक समान क्षेत्र में विद्युत द्विध्रुव पर बल और आघूर्ण का विश्लेषण करें।

समानांतर पट्टिका संधारित्र की धारिता पर परावैद्युत का प्रभाव समझाएँ।

कूलॉम नियम का उपयोग करके तीन आवेशों के बीच बल का मान ज्ञात करें।

समविभव पृष्ठों की विशेषताएँ।

विद्युत विभव और विद्युत क्षेत्र के बीच संबंध।

गाउस नियम का उपयोग करते हुए गोलक के भीतर और बाहर विद्युत क्षेत्र का विश्लेषण करें।

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नीचे स्थिर विद्युतिकी पर आधारित 50 महत्वपूर्ण बहुविकल्पीय प्रश्न और उनके उत्तर व्याख्या सहित दिए गए हैं।

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स्थिर विद्युतिकी के बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs)

1. कूलॉम का नियम किस पर निर्भर करता है?

A) आवेश के मान और दूरी
B) माध्यम के गुणांक
C) दोनों A और B
D) केवल दूरी
उत्तर: C
व्याख्या: कूलॉम का नियम आवेश के मान, उनके बीच की दूरी, और माध्यम के गुणांक (परमिटिविटी) पर निर्भर करता है।

2. आवेश संरक्षण का अर्थ है:

A) आवेश नष्ट हो सकता है।
B) आवेश का कुल मान स्थिर रहता है।
C) आवेश केवल स्थानांतरित हो सकता है।
D) B और C सही हैं।
उत्तर: D
व्याख्या: आवेश का कुल मान स्थिर रहता है और यह केवल स्थानांतरित होता है, न तो उत्पन्न होता है और न नष्ट।

3. दो बिंदु आवेशों के बीच कूलॉम बल का मान है:

A) ( \frac{kq_1q_2}{r} )
B) ( \frac{kq_1q_2}{r^2} )
C) ( \frac{q_1q_2}{r} )
D) ( kq_1q_2r )
उत्तर: B
व्याख्या: कूलॉम का नियम ( F = k \frac{q_1q_2}{r^2} ) से बल की गणना करता है।

4. यदि दो आवेशों के बीच की दूरी दोगुनी हो जाए, तो बल होगा:

A) चार गुना कम
B) आधा
C) समान
D) चार गुना अधिक
उत्तर: A
व्याख्या: दूरी दोगुनी होने पर बल ( \frac{1}{r^2} ) के नियम से ( \frac{1}{4} ) हो जाता है।

5. 1 कूलॉम आवेश का अर्थ है:

A) ( 6.25 \times 10^{18} ) इलेक्ट्रॉनों का आवेश
B) ( 1.6 \times 10^{-19} ) कूलॉम
C) ( 6.25 \times 10^{-18} ) इलेक्ट्रॉनों का आवेश
D) उपरोक्त में से कोई नहीं
उत्तर: A
व्याख्या: ( 1 \, \text{कूलॉम} = 6.25 \times 10^{18} ) इलेक्ट्रॉनों के बराबर है।

6. किसी माध्यम में कूलॉम बल का मान वैक्यूम की तुलना में:

A) कम होगा
B) अधिक होगा
C) समान रहेगा
D) माध्यम पर निर्भर करेगा
उत्तर: A
व्याख्या: माध्यम में कूलॉम बल कम हो जाता है क्योंकि माध्यम की सापेक्ष अभिदिशा (( \epsilon_r )) बल को कम करती है।

7. आवेश का SI मात्रक है:

A) एम्पीयर
B) कूलॉम
C) न्यूटन
D) वोल्ट
उत्तर: B
व्याख्या: आवेश का मानक मात्रक कूलॉम है।

8. अध्यारोपण सिद्धांत का क्या अर्थ है?

A) बल शून्य हो जाते हैं।
B) बल स्वतंत्र रूप से जोड़े जा सकते हैं।
C) बल घटाए जाते हैं।
D) बल को मापा नहीं जा सकता।
उत्तर: B
व्याख्या: अध्यारोपण सिद्धांत के अनुसार, प्रत्येक आवेश द्वारा उत्पन्न बल स्वतंत्र रूप से जोड़कर कुल बल निकाला जा सकता है।

9. गाउस का नियम किस पर आधारित है?

A) इलेक्ट्रिक फ्लक्स और चार्ज के संबंध पर
B) कूलॉम बल पर
C) आवेश के संरक्षण पर
D) ऊर्जा संरक्षण पर
उत्तर: A
व्याख्या: गाउस का नियम इलेक्ट्रिक फ्लक्स और कुल चार्ज के बीच संबंध स्थापित करता है।

10. विद्युत क्षेत्र की रेखाएं कहाँ समाप्त होती हैं?

A) धनात्मक चार्ज पर
B) ऋणात्मक चार्ज पर
C) अनंत पर
D) ऋणात्मक चार्ज या अनंत पर
उत्तर: D
व्याख्या: विद्युत क्षेत्र की रेखाएं ऋणात्मक चार्ज या अनंत पर समाप्त होती हैं।

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