2021 A/L Physics Past Paper · Question 33 (Sinhala Medium)

Answer: (1) $a$ මගිනි.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ: $D$ කෙළවරේ මුළු චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ දිශාවයි.

කොටුවක කෙළවර තුනක දිගු කම්බි තුනක් ඇත. සෑම කම්බියකම එකම ධාරාව $I$ ය. ධාරාව කඩදාසියෙන් ඔබ දෙසට එයි.

සැලැස්ම: මුලින් එක් එක් කම්බිය $D$ හිදී තනිව කරන දේ සොයන්න. ඉන්පසු තුන එකතු කරන්න.

අදාළ න්‍යාය

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.

මෙම සංයුක්ත ක්ෂේත්‍රයේ ව්‍යූහය අනුව සන්නායකයේ වම් පසෙහි චුම්බක ක්ෂේත්‍ර දෙක එක්වීම නිසා එහි ප්‍රබල ක්ෂේත්‍රයක් ද දකුණු පසෙහි චුම්බක ක්ෂේත්‍ර ප්‍රතිවිරුද්ධ වීම නිසා දුබල ක්ෂේත්‍රයක් ද නිර්මාණය වී ඇත.

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

උද්‍යානයේ කරකැවෙන රෝදයක් සිතන්න. ළමයි එය වටේ දුවති.

සෑම කම්බියක්ම ඒ රෝදය වැනි ය. එහි චුම්බක ක්ෂේත්‍රය කම්බිය වටා වෘත්තාකාරව යයි.

ඕනෑම ලක්ෂ්‍යයක ක්ෂේත්‍රය යන්නේ වෘත්තය දිගේ ය. එය කම්බිය දෙසට හෝ කම්බියෙන් කෙළින්ම ඉවතට නොයයි.

දිගු කම්බියක් $r$ දුරකදී දෙන ක්ෂේත්‍රය:

$$B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$$

වචනවලින්: කම්බියෙන් ඈත ලක්ෂ්‍යයක ක්ෂේත්‍රය දුර්වල ය.

$D$ හිදී එක් එක් ක්ෂේත්‍රය යන්නේ කුමන දිශාවටද? කස්කුරුප්පු නීතිය භාවිත කරන්න. ධාරාව කඩදාසියෙන් ඉවතට එයි. එබැවින් එක් එක් කම්බිය වටා ක්ෂේත්‍රය වාමාවර්තව යයි.

දැන් කම්බි තුන එකින් එක බලමු.

$A$ කම්බිය

$B_1$, පහළට සහ දකුණට

$A$ කම්බිය $D$ සිට $x$ දුරින්, ඉහළින් සහ දකුණු පසින් ඇත. එහි ක්ෂේත්‍රය $B_A = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi x}$ ය. මෙය $B_1$ ලෙස ගනිමු.

$A$ වටා වාමාවර්තව යන විට $D$ හිදී ක්ෂේත්‍රය පහළට සහ දකුණට යයි.

$C$ කම්බිය

$B_1$, පහළට සහ වමට

$C$ කම්බියද $D$ සිට $x$ දුරින්, පහළින් සහ දකුණු පසින් ඇත. එහි ක්ෂේත්‍රය $B_C = B_1$ ය.

$C$ වටා වාමාවර්තව යන විට $D$ හිදී ක්ෂේත්‍රය පහළට සහ වමට යයි.

$B$ කම්බිය

$0.71\,B_1$, කෙළින්ම පහළට

$B$ කම්බිය සමචතුරස්‍රයේ අනිත් පැත්තේ, $D$ සිට $\sqrt{2}\,x$ දුරින්, කෙළින්ම දකුණු පසින් ඇත. එය ඈත නිසා දුර්වල ය: $B_B = \dfrac{B_1}{\sqrt{2}} = 0.71\,B_1$.

$B$ වටා වාමාවර්තව යන විට $D$ හිදී ක්ෂේත්‍රය කෙළින්ම පහළට යයි.

තර්කය / ගණනය

දැන් තුන එකතු කරන්න. සෑම තල්ලුවක්ම පැති කොටසක් සහ පහළ කොටසක් ලෙස බෙදන්න.

පැති: $A$ දකුණට ද $C$ වමට ද තල්ලු කරයි, දෙකම $0.71\,B_1$ කි. එය ළමයි දෙදෙනෙක් එකම ශක්තියෙන් ප්‍රතිවිරුද්ධ අතට ලණුවක් අදින්නාක් මෙන් ය. කිසිවක් නොසැලේ. ඒවා නැති වේ.

පහළට: $A$ කම්බිය $0.71\,B_1$ ද, $C$ කම්බිය $0.71\,B_1$ ද, $B$ කම්බිය $0.71\,B_1$ ද දෙයි. තුනම පහළට ය. එබැවින් ඒවා එකතු වේ.

$0$

$0.71\,B_1 - 0.71\,B_1$

$2.12\,B_1$

$0.71\,B_1 + 0.71\,B_1 + 0.71\,B_1$

පැති කොටස ශුන්‍යයි. පහළ කොටස $2.12\,B_1$ කි.

එබැවින් $D$ හිදී මුළු ක්ෂේත්‍රය කෙළින්ම පහළට යයි. කෙළින්ම පහළට ඇත්තේ $a$ ඊතලයයි.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

ඊතල: $a$ පහළට, $b$ පහළට සහ දකුණට, $c$ දකුණට, $d$ ඉහළට සහ දකුණට, $e$ ඉහළට.

කෙළින්ම පහළට ඇත්තේ $a$ ය. මෙය (1) විකල්පයයි.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

$b$ ඊතලය $A$ කම්බිය පමණක් දෙන තල්ලුවයි. $C$ කම්බිය එහි පැති කොටස නැති කරයි.

කම්බියක ක්ෂේත්‍රය කම්බිය වටා යයි. එය කම්බිය දෙසට යන රේඛාවේ නොයයි.

$d$ ඊතලය කෙළින්ම $A$ කම්බිය දෙසට ඇත. කම්බියක ක්ෂේත්‍රය එය වටා යයි.

$e$ ඊතලය ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවයි. ධාරාව කඩදාසියෙන් ඉවතට එන නිසා ක්ෂේත්‍රය කම්බිය වටා වාමාවර්තව යයි.

පරීක්ෂා කිරීම

අර්ථවත් ද?

රූපය බලන්න. $A$ සහ $C$ කම්බි $D$ සිට එකම දුරින් ඇත, එකක් ඉහළින්, එකක් පහළින්.

එබැවින් ඒවායේ පැති තල්ලු සමාන හා ප්‍රතිවිරුද්ධ විය යුතුය. ඉතිරි විය හැක්කේ කෙළින්ම පහළට (හෝ ඉහළට) තල්ලුව පමණි.

$3 * a / b$

නිගමනය

$B_D = 3 \times 0.71\,B_1 = 2.12\,B_1 \text{ (පහළට)}$

$A$ සහ $C$ හි පැති කොටස් නැති වේ. $A$, $B$, $C$ හි පහළ කොටස් එකතු වී $2.12\,B_1$ වේ.

$D$ හිදී මුළු ක්ෂේත්‍රය කෙළින්ම පහළට, $a$ ඊතලය දිගේ යයි. පිළිතුර (1) යි.

සෑම කම්බියක ක්ෂේත්‍රයම එය වටා යයි. දිශාවට කස්කුරුප්පු නීතිය භාවිත කරන්න.

සෑම තල්ලුවක්ම පැති සහ පහළ කොටස් ලෙස බෙදා, එක් දිශාවකට එක් වරකට එකතු කරන්න.

විභාග ඉඟිය