2018 A/L Physics Past Paper · Question 50 (Sinhala Medium)

තහඩු හතරක් අතර ඉලෙක්ට්‍රෝනය — v–t වක්‍රය සඳහා වෝල්ටීයතා

A,B,CA, B, C සහ DD මගින් දක්වා ඇත්තේ කඩදාසියේ තලයට අභිලම්බව තබා ඇති සමාන්තර සර්වසම සෘජුකෝණාස්‍රාකාර ලෝහ තහඩු හතරක සිරස් හරස්කඩවල් ය. B,CB, C සහ DD තහඩුවල එක එකෙහි මධ්‍ය ලක්ෂ්‍යයේ කුඩා සිදුරක් තිබේ. (a) රූපයේ පෙන්වා ඇති පරිදි තහඩු තුන තබා ඇත්තේ ඒවායේ සිදුරු සමාක්ෂව පිහිටන ලෙස ය. AA තහඩුව භූගත කර සම්පූර්ණ පද්ධතියම රික්තයක තබා තිබේ. පෙන්වා ඇති පරිදි සිදුරු හරහා ඇති අක්ෂය මත OO ස්ථානයේ කාලය t=0t = 0 දී නිශ්චල ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ඇති කරනු ලැබේ. ඉලෙක්ට්‍රෝනය සඳහා (b) රූපයේ පෙන්වා ඇති ප්‍රවේග (v)(v) – කාල (t)(t) වක්‍රය ලබාගැනීමට තහඩුවලට යෙදිය යුත්තේ කිනම් VB,VCV_B, V_C හා VDV_D වෝල්ටීයතාවන් ද? (දී ඇති වෝල්ටීයතාවන් ප්‍රායෝගිකව යොදාගැනීමට සුදුසු බව හා ගැටි ඵල සහ ගුරුත්වාකර්ෂණ බලපෑම් නොසලකා හැරිය හැකි බව උපකල්පනය කරන්න.)

  1. (1) VB=−3V_B = -3 kV, VC=+2.6V_C = +2.6 kV, VD=0V_D = 0 V
  2. (2) VB=+2.5V_B = +2.5 kV, VC=−2.6V_C = -2.6 kV, VD=+3V_D = +3 kV
  3. (3) VB=+2.5V_B = +2.5 kV, VC=+2.4V_C = +2.4 kV, VD=+200V_D = +200 V
  4. (4) VB=+3V_B = +3 kV, VC=+2.6V_C = +2.6 kV, VD=−2.8V_D = -2.8 kV
  5. (5) VB=+3V_B = +3 kV, VC=+3.2V_C = +3.2 kV, VD=−2.2V_D = -2.2 kV
Answer and explanation

Answer: (4) VB=+3V_B = +3 kV, VC=+2.6V_C = +2.6 kV, VD=−2.8V_D = -2.8 kV

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ: (b) රූපයේ vv–tt වක්‍රය ලබා දෙන VBV_B, VCV_C, VDV_D වෝල්ටීයතා.

අදාළ න්‍යාය

විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක ලක්ෂ්‍ය දෙකක් අතර විභව අන්තරය යනු අඩු විභවය ඇති ලක්ෂ්‍යයක සිට වැඩි විභවය ඇති ලක්ෂ්‍යය දක්වා ඒකක ධන ආරෝපණයක් ගෙන යාමේදී කරනු ලබන කාර්යයයි.

ඉලෙක්ට්‍රෝනය AA හි (V=0V = 0) නිශ්චලව සිට ඇරඹේ.

විභවය VV වූ තැන එහි චාලක ශක්තිය

12mv2=eV\tfrac12 mv^2 = eV

එබැවින් එය වැඩි විභවය දෙසට ත්වරණය වේ.

විභවය අඩු වන තැන එහි ප්‍රවේගය අඩු වේ.

V=0V = 0 වන තැන එය නැවතී ආපසු හැරේ.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

(b) රූපය කොටස් තුනකට කියවමු.

AA සිට BB දක්වා: ප්‍රවේගය වැඩි වේ. එබැවින් VB>0V_B > 0.

BB සිට CC දක්වා: ප්‍රවේගය සෙමින් අඩු වේ. එබැවින් VCV_C, VBV_B ට වඩා මඳක් අඩු ය. නමුත් එය තවමත් ධන ය.

CC සිට DD දක්වා: ප්‍රවේගය වේගයෙන් අඩු වී ඉලෙක්ට්‍රෝනය ආපසු හැරේ. එබැවින් CC හා DD අතර කොතැනක හෝ V=0V = 0 වේ. ඒ සඳහා VD<0V_D < 0 විය යුතු ය.

තර්කය / ගණනය

එක් එක් වරණය පරීක්ෂා කරමු.

වරණය (1): VB<0V_B < 0. ඉලෙක්ට්‍රෝනයට AA න් ඉවත් විය නොහැකි ය.

වරණය (2): VC<0V_C < 0. ඉලෙක්ට්‍රෝනය BB හා CC අතර ආපසු හැරේ. එය ඉතා කලින් ය.

වරණය (3): VD>0V_D > 0. විභවය කිසි විටෙක 00 නොවේ. ඉලෙක්ට්‍රෝනය ආපසු නොහැරේ.

වරණය (4): +3>+2.6>0>−2.8+3 > +2.6 > 0 > -2.8. කොටස් තුන ම ගැළපේ.

වරණය (5): VC>VBV_C > V_B. ඉලෙක්ට්‍රෝනය BB හා CC අතර ත්වරණය වේ.

එබැවින් (1), (2), (3) හා (5) වරණ එක එකක් (b) රූපයේ එක් කොටසකට නොගැළපේ.

කොටස් තුනට ම ගැළපෙන්නේ වරණය (4) පමණි.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

මෙම වරණයේ VB=−3V_B = -3 kV.

මෙම වරණයේ VC=−2.6V_C = -2.6 kV.

මෙම වරණයේ VD=+200V_D = +200 V.

මෙම වරණයේ VC=+3.2V_C = +3.2 kV. එය VBV_B ට වඩා වැඩි ය.

නිගමනය

ඉතිරි වන්නේ වරණය (4) පමණි: VB=+3V_B = +3 kV, VC=+2.6V_C = +2.6 kV, VD=−2.8V_D = -2.8 kV.

වරණය (4) පරීක්ෂා කරමු.

CC හි චාලක ශක්තිය 2.62.6 keV.

CC සිට DD දක්වා විභවය +2.6+2.6 kV සිට −2.8-2.8 kV දක්වා අඩු වේ. එබැවින් අතරමඟ එය 00 වේ.

එතැන ඉලෙක්ට්‍රෝනය නවතී. ඉන්පසු එම මඟ ම AA වෙත ආපසු යයි.

VB=+3V_B = +3 kV, VC=+2.6V_C = +2.6 kV, VD=−2.8V_D = -2.8 kV.

පිළිතුර වරණය (4) යි.

ගවේෂණය කරන්න

OO හි නිශ්චල ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ඇති කෙරේ. AA තහඩුව භූගත කර ඇත (00 V).

BB හි +3+3 kV ඇත. ඉලෙක්ට්‍රෝනය BB දෙසට ත්වරණය වී එහි සිදුර හරහා යයි.

BB සිට CC දක්වා විභවය මඳක් අඩු වේ (+2.6+2.6 kV). ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ප්‍රවේගය සෙමින් අඩු වේ.

CC න් පසු විභවය වේගයෙන් අඩු වී DD හි −2.8-2.8 kV වේ. විභවය 00 වන තැන ඉලෙක්ට්‍රෝනය නැවතී ආපසු හැරේ.

එය එම මඟ ම ආපසු ගොස් AA හි නැවත නවතී. එය (b) රූපයයි. එබැවින් පිළිතුර වරණය (4) යි.

தமிழ் · English