2020 A/L Physics Past Paper · Question 14 (Sinhala Medium)

Answer: (1) $0.5\ \text{V}$

දී ඇති තොරතුරු

දී ඇත: වමේ සන්ධිය $L$, දකුණේ සන්ධිය $R$ අතර ශාඛා තුනක් — ඉහළ: $2\ \text{V}$ කෝෂයක් හා $3\ \Omega$; මධ්‍ය: $3\ \text{V}$ කෝෂයක් හා පරිපූර්ණ ධාරිත්‍රකය $C$; පහළ: $6\ \text{V}$ කෝෂයක් හා $5\ \Omega$.

සෑම කෝෂයකම ධන අග්‍රය (දිගු රේඛාව) වමට මුහුණලා ඇත; අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධ නොසලකිය හැකි ය.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සොයන්නේ: නොසැලෙන අවස්ථාවේ දී ධාරිත්‍රකය $C$ හරහා විභව අන්තරය.

අදාළ න්‍යාය

එනම් විද්‍යුත් සන්නායක දෙකක් අතර සිර කොට ඇති විද්‍යුත් පරිවාරකයකින් ඒ සෑම ධාරිත්‍රකයක් ම යුක්ත වේ.

ඇමීටර පාඨාංකය ශූන්‍ය වන්නේ ධාරිත්‍රකය ආරෝපණය වීමෙන් පසු එය හරහා ධාරාවක් ගලා නොයෑම නිසාය.

ප්‍රභවයේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය ($r$) ශුනය වන්නේ නම්, $V = E$ වේ.

"පරිපථයක යම් සන්ධියක් හරහා ගලා යන ධාරාවන්ගේ වීජීය ඓක්‍යය ශූන්‍යය වේ"

"යම් සංවෘත විද්‍යුත් පරිපථයක විද්‍යුත්ගාමක බලවල වීජීය ඓක්‍යය, එම පරිපථයේ විවිධ ශාඛා ඔස්සේ ගලා යන ධාරාවලත් අදාළ ප්‍රතිරෝධවලත් ගුණිතවල වීජීය ඓක්‍යයට සමාන වේ."

$\Sigma E = \Sigma IR$

අවශ්‍ය සමීකරණ

$I_C = 0$

$\Sigma E = \Sigma IR$

$V_L - V_R = E_1 + IR_1$

$V_L - V_R = E_2 + V_C$

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

සැලැස්ම: (1) ආරෝපිත ධාරිත්‍රකය හරහා ධාරාවක් නැත, එබැවින් $L$ සන්ධියේදී කර්චොෆ්ගේ පළමු නියමය අනුව ඉහළ ශාඛාවේ ධාරාව ම පහළ ශාඛාව හරහා ආපසු යයි — බාහිර පරිපථයේ ඇත්තේ එකම ධාරාව $I$.

(2) එය කර්චොෆ්ගේ දෙවැනි නියමයෙන් සොයන්න; (3) $V_L - V_R$ සොයන්න; (4) මධ්‍ය ශාඛාවෙන් $V_C$ සොයන්න.

තර්කය / ගණනය

$\Sigma E = 6 - 2 = 4\ \text{V}$

$\Sigma R = 3 + 5 = 8\ \Omega$

$0.5$

$I = \frac{4}{8}$

$3.5$

$V_L - V_R = 2 + 0.5 \times 3$

$V_L - V_R = 6 - 0.5 \times 5$

$3.5 = 3 + V_C$

$V_C = 3.5 - 3$

තෝරා ගැනීම් සමග සසඳමු: $V_C = 0.5\ \text{V}$ — තෝරාගැනීම (1); ධාරිත්‍රකයේ වම් තහඩුව (මධ්‍ය කෝෂයේ ඍණ අග්‍රයට සම්බන්ධ) $0.5\ \text{V}$ වැඩි විභවයක පවතී.

පරීක්ෂා කිරීම

$E1 + R1 * (E3 - E1) / (R1 + R3) - E2$

දෙවන ආකාරය: $V_L - V_R$ ඉහළ ශාඛාව ($2 + 1.5$) හරහාත් පහළ ශාඛාව ($6 - 2.5$) හරහාත් ගණනය කළ දෙකම $3.5\ \text{V}$ — එකම සන්ධි දෙකක් අතර විභව අන්තරය ඕනෑම මාර්ගයකින් එකම අගයක් විය යුතුය ✓.

ක්ෂමතා පරීක්ෂාව: $6\ \text{V}$ කෝෂය ලබා දෙන්නේ $6 \times 0.5 = 3\ \text{W}$; $2\ \text{V}$ කෝෂය ලබා ගන්නේ $1\ \text{W}$, ප්‍රතිරෝධවල $0.5^2 \times 8 = 2\ \text{W}$ — $3 = 1 + 2$ ✓.

භෞතික විශ්වාසනීයත්වය: $V_C$ සන්ධිවල $3.5\ \text{V}$ ට වඩා කුඩාය, එයින් වැඩි කොටස මධ්‍ය කෝෂයට අයත් බැවිනි; මධ්‍ය කෝෂය $3.5\ \text{V}$ වී නම් $V_C = 0$ — ධාරිත්‍රකය කිසිසේත් ආරෝපණය නො වේ ✓.

ඒකක පරීක්ෂාව: $\text{A} \times \Omega = \text{V}$; සෑම පියවරකම එකතු වන්නේ වෝල්ට් පමණි ✓.

නිගමනය

$V_C = 0.5\ \text{V}$

මධ්‍ය ශාඛාවේ ධාරාවක් නැත; බාහිර පරිපථයේ $I = 0.5\ \text{A}$, $V_L - V_R = 3.5\ \text{V}$; $V_C = 3.5 - 3 = 0.5\ \text{V}$ — පිළිතුර (1).

සන්ධි අතර විභව අන්තරයම ධාරිත්‍රකය හරහා විභව අන්තරය ලෙස සැලකීම.

මධ්‍ය ශාඛාවේ ද කෝෂයක් ඇත: $V_L - V_R = E_2 + V_C$.