2019 A/L Physics Past Paper · Question 18 (Sinhala Medium)

Answer: (3) පරිපථය (3)

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ:

පරිපථ පහෙන් වැඩිම ශක්තියක් ගබඩා කරන්නේ කුමක් ද.

පහම එකම ධාරිත්‍රක තුන $C$ සහ එකම බැටරි දෙක $E$ භාවිත කරයි.

අදාළ න්‍යාය

ධාරිත්‍රකයක ගබඩා වන ශක්තිය:

$$U = \tfrac{1}{2}CV^2$$

ශ්‍රේණිගතව: $\dfrac{1}{C_{eq}} = \sum \dfrac{1}{C}$. සමාන තුනක් $\dfrac{C}{3}$ දෙයි.

සමාන්තරගතව: $C_{eq} = \sum C$. සමාන තුනක් $3C$ දෙයි.

ශ්‍රේණිගත බැටරි $2E$ දෙයි. සමාන්තරගත බැටරි $E$ දෙයි.

ආරෝපිත ධාරිත්‍රකයක් තුළ ශක්තිය ගබඩා වී තිබූ බවත් විසර්ජනයේ දී එම ශක්තිය තාපය වැනි වෙනත් ප්‍රභේදයකට පත් වූ බවත් මෙයින් පෙනී යයි.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$U = \frac{1}{2}C_{eq}V^2$

$C_{eq} = \frac{C}{3}$

$C_{eq} = 3C$

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

වරණ පහ පරිපථ පහ ය.

සෑම පරිපථයකටම $C_{eq}$ සහ $V$ සොයන්න.

$U$ , $CE^2$ හි ගුණාකාරයක් ලෙස ලියා සසඳන්න.

තර්කය / ගණනය

වෙනස් නොවන දේ:

එකම ධාරිත්‍රක තුන $C$.

එකම බැටරි දෙක $E$.

සෑම ධාරිත්‍රකයක්ම සම්පූර්ණයෙන් ආරෝපිත ය.

වෙනස් වන දේ:

ධාරිත්‍රක සම්බන්ධ කරන ආකාරය. එය $C_{eq}$ වෙනස් කරයි.

බැටරි සම්බන්ධ කරන ආකාරය. එය $V$ වෙනස් කරයි.

$U$ වැඩි වන්නේ $C_{eq}$ සහ $V^2$ සමග ය.

පරිපථ (1) සහ (2)

$U_1 = 0.67CE^2,\ U_2 = 0.17CE^2$

(1): ධාරිත්‍රක ශ්‍රේණිගත සහ බැටරි ශ්‍රේණිගත. $U = \tfrac{1}{2} \cdot \dfrac{C}{3} \cdot (2E)^2 = \tfrac{2}{3}CE^2$.

(2): ධාරිත්‍රක ශ්‍රේණිගත සහ බැටරි සමාන්තරගත. $U = \tfrac{1}{2} \cdot \dfrac{C}{3} \cdot E^2 = \tfrac{1}{6}CE^2$.

පරිපථය (3)

$U_3 = 6CE^2$

ධාරිත්‍රක තුනම සමාන්තරගත ය, එබැවින් $3C$. බැටරි ශ්‍රේණිගත ය, එබැවින් $2E$.

$U = \tfrac{1}{2} \cdot 3C \cdot (2E)^2 = 6CE^2$.

පරිපථ (4) සහ (5)

$U_4 = 1.5CE^2,\ U_5 = 3CE^2$

(4): ධාරිත්‍රක සමාන්තරගත සහ බැටරි සමාන්තරගත. $U = \tfrac{1}{2} \cdot 3C \cdot E^2 = 1.5CE^2$.

(5): ශ්‍රේණිගත ධාරිත්‍රක දෙකක් $\dfrac{C}{2}$ දෙයි. තුන්වැන්නත් සමග සමාන්තරගතව $\dfrac{3C}{2}$. බැටරි ශ්‍රේණිගත ය. $U = \tfrac{1}{2} \cdot \dfrac{3C}{2} \cdot (2E)^2 = 3CE^2$.

යුගල වශයෙන් සසඳමු.

(1), (3), (5) හි වෝල්ටීයතාව එකම ය, $2E$. විශාල $C_{eq}$ ජය ගනී: $3C > \dfrac{3C}{2} > \dfrac{C}{3}$.

(3), (4) හි $C_{eq}$ එකම ය, $3C$. වෝල්ටීයතාව $2E$ හතර ගුණයක ශක්තියක් දෙයි.

U_3

U_5

U_4

U_1

U_2

$6CE^2 > 3CE^2 > 1.5CE^2 > 0.67CE^2 > 0.17CE^2$.

පරිපථය (3) හි ධාරණාවත් වෝල්ටීයතාවත් විශාලතම ය. එබැවින් එය වැඩිම ප්‍රමාණයක් ගබඩා කරයි.

පරීක්ෂා කිරීම

$432$

$U_3 = \frac{1}{2} \times 6 \times 12^2$

$216$

$U_5 = \frac{1}{2} \times 3 \times 12^2$

$48$

$U_1 = \frac{1}{2} \times \frac{2}{3} \times 12^2$

නිගමනය

$U_{max} = \frac{1}{2}(3C)(2E)^2 = 6CE^2$

සමාන්තරගත ධාරිත්‍රක තුන $3C$ දෙයි. ශ්‍රේණිගත බැටරි දෙක $2E$ දෙයි.

$$U = \tfrac{1}{2}(3C)(2E)^2 = 6CE^2$$

එබැවින් පිළිතුර වරණය (3) යි.

ප්‍රතිරෝධය මෙන් ශ්‍රේණිගතව ධාරණාව එකතු වේ යැයි සැලකීම.

ධාරිත්‍රක සඳහා එය අනෙක් අතට ය.

ශ්‍රේණිගතව $C_{eq}$ කුඩා වේ. සමාන්තරගතව විශාල වේ.