2020 A/L Physics Past Paper · Question 12 (Sinhala Medium)

අට දිගු කම්බි — කේන්ද්‍රය C හි චුම්බක ස්‍රාව ඝනත්වය

අට ඉතා දිගු සමාන්තර කම්බි, එක් එක් කම්බියෙන් 10 A10\ \text{A} ධාරාවක් ගලා යයි. සෑම කම්බියක ම ධාරා දිශාව රූපයේ දැක්වේ. (C)(C) කේන්ද්‍රයේ ඇති වන චුම්බක ස්‍රාව ඝනත්වයේ විශාලත්වය හා දිශාව පිළිවෙළින් සොයන්න (μ04π=10−7 T m A−1\left(\dfrac{\mu_0}{4\pi} = 10^{-7}\ \text{T m A}^{-1}\right.; පෘථිවි චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ effect නොසලකා හරින්න)\left.\right)

  1. (1) 20 μT ↓20\ \mu\text{T}\ \downarrow
  2. (2) 20 μT ↑20\ \mu\text{T}\ \uparrow
  3. (3) 40 μT ↑40\ \mu\text{T}\ \uparrow
  4. (4) 40 μT ↓40\ \mu\text{T}\ \downarrow
  5. (5) 40 μT →40\ \mu\text{T}\ \rightarrow
Answer and explanation

Answer: (4) 40 μT ↓40\ \mu\text{T}\ \downarrow

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සොයනු ලබන්නේ: අට කම්බිවල ධාරා නිසා CC කේන්ද්‍රයේ ඇති වන චුම්බක ස්‍රාව ඝනත්වයේ විශාලත්වය හා දිශාව.

අදාළ න්‍යාය

එවිට එහි ඇති යකඩ කුඩු සන්නායකය කේන්ද්‍ර කොටගත් ඒක කේන්ද්‍රීය වෘත්තාකාර පථ ඔස්සේ සකස් වෙමින් සන්නායකය වටා චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ පැවැත්මත් එහි ව්‍යුහයත් පෙන්වා දෙයි.

සන්නායකයක් තුළින් ධාරාවක් ගලායන දිශාවට දක්ෂිණාවර්ත කස්කුරුප්පුවක් යැවීම සඳහා එය යම් අතකට භ්‍රමණය කළ යුතු ද එය සන්නායකය වටා ඇති වන චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ දිශාව නිරූපණය කරයි.

ඉතා දිගු සෘජු කම්බියක් II ධාරාවක් ගෙන යයි P නම් බාහිර ලක්ෂ්‍යයක සිට කම්බියට ලම්බ වූ දුර rr වේ.

B=(μ04π)2IrB = \left(\frac{\mu_0}{4\pi}\right)\frac{2I}{r}

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

දායක මූලද්‍රව්‍ය: අට කම්බි. මධ්‍ය කම්බි දෙක (⊗\otimes වම, ⊙\odot දකුණ) සහ ඉහළ/පහළ මධ්‍ය කම්බි (⊗\otimes, ⊗\otimes) CC සිට 10 cm10\ \text{cm} ක පිහිටා ඇත; කෝණ හතර 102 cm10\sqrt2\ \text{cm} ක පිහිටා ඇත.

දිශා සංකේතනය: තලය තුළ "ඉහළ" (↑\uparrow), "පහළ" (↓\downarrow). කස්කුරුප්පු නීතියට අනුව තලයට ඇතුළට (⊗\otimes) යන ධාරාව වටා ක්ෂේත්‍රය දක්ෂිණාවර්ත, පිටතට (⊙\odot) යන ධාරාව වටා වාමාවර්ත; එක් එක් කම්බියේ ක්ෂේත්‍රය කම්බියේ සිට CC දක්වා ඇති රේඛාවට ලම්බකව ඇත.

තර්කය / ගණනය

විකර්ණ යුගල, ඉහළ–පහළ යුගල

B=0B = 0

ඉහළ-වම ⊗\otimes සහ පහළ-දකුණ ⊗\otimes: CC සිට සමාන දුර, ප්‍රතිවිරුද්ධ පැති, එකම ධාරා දිශාව — CC හි ඒවායේ ක්ෂේත්‍ර සමාන විශාලත්වයෙන්, ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවෙන්. ඉහළ-දකුණ ⊙\odot/පහළ-වම ⊙\odot යුගලය සහ ඉහළ/පහළ මධ්‍ය ⊗\otimes යුගලය ද එසේම අවලංගු වේ.

මධ්‍ය වම් කම්බිය (⊗\otimes)

B1=20 μT ↓B_1 = 20\ \mu\text{T}\ \downarrow

CC එයින් දකුණට 10 cm10\ \text{cm} ක පිහිටා ඇත; දක්ෂිණාවර්ත ක්ෂේත්‍රය එහි පහළට: B1=(μ04π)2Ir=10−7×2×100.10B_1 = \left(\dfrac{\mu_0}{4\pi}\right)\dfrac{2I}{r} = 10^{-7} \times \dfrac{2 \times 10}{0.10}.

මධ්‍ය දකුණු කම්බිය (⊙\odot)

B2=20 μT ↓B_2 = 20\ \mu\text{T}\ \downarrow

CC එයින් වමට 10 cm10\ \text{cm} ක පිහිටා ඇත; වාමාවර්ත ක්ෂේත්‍රය එහිද පහළට; එකම විශාලත්වය.

2×10−52 \times 10^{-5}

B1=10−7×2×100.10B_1 = 10^{-7} \times \frac{2 \times 10}{0.10}

4040

B=B1+B2=20+20B = B_1 + B_2 = 20 + 20

සම්ප්‍රයුක්තය: අවලංගු වන යුගල තුන හැරුණු විට මධ්‍ය කම්බි දෙක පමණක් ඉතිරි වේ: CC හි B=40 μTB = 40\ \mu\text{T}, පහළට (↓\downarrow).

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

විකල්ප සමඟ සසඳා බැලීම: 40 μT ↓40\ \mu\text{T}\ \downarrow — විකල්පය (4).

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

එක් මධ්‍ය කම්බියක් පමණක් ගණනය කරයි.

දිශාවත් විශාලත්වයත් වරදියි.

කුරුප්පු භ්‍රමණ දිශාව පෙරළයි.

ක්ෂේත්‍රය කම්බි–C රේඛාව ඔස්සේ ගනියි.

පරීක්ෂා කිරීම

2∗1e−7∗2∗I/r2 * 1e-7 * 2 * I / r

සමමිතික පරීක්ෂාව: CC වටා 180°180° කින් භ්‍රමණය කළ විට ජාලය එකිනෙකට ගැළපේ; එකම ධාරා දිශාවක් ඇති කම්බි යුගල CC හි සැමවිටම අවලංගු වේ — එවැනි යුගල තුනක්. ඉතිරි දෙකේ ධාරා ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවලින් ඇති බැවින් ඒවායේ ක්ෂේත්‍ර එකතු වේ; දෙවන ආකාරයට අට සංරචකයම වෙන වෙනම එකතු කළත් Bx=0B_x = 0, By=−40 μTB_y = -40\ \mu\text{T} ✓.

නිගමනය

B=40 μT ↓B = 40\ \mu\text{T}\ \downarrow

යුගල තුනක් අවලංගු වීමෙන් මධ්‍ය කම්බි දෙක CC හි එකක් 20 μT20\ \mu\text{T} බැගින් පහළට ලබා දෙයි: B=40 μT ↓B = 40\ \mu\text{T}\ \downarrow — පිළිතුර (4).

එක් එක් කම්බියේ ක්ෂේත්‍රය කම්බියේ සිට ලක්ෂ්‍යය දක්වා යන ලෙස අඳිනවා.

සෘජු කම්බියක බල රේඛා එයට වෘත්තාකාරව ඇත: ක්ෂේත්‍රය කම්බි–ලක්ෂ්‍ය රේඛාවට ලම්බකව ඇත.

தமிழ் · English