2022 A/L Physics Past Paper · Question 23 (Sinhala Medium)

Answer: (4) $2.0\ \text{A}$

දී ඇති තොරතුරු

අපි දන්නා දේ:

බැටරියේ වි.ගා. බලය $E = 6.0\ \text{V}$ ය.

ප්‍රතිරෝධක $R_1 = 3.0\ \Omega$ සහ $R_2 = 6.0\ \Omega$ සමාන්තරගතව ඇත. $K$ ස්විච්චය ඇත්තේ $R_2$ ගේ ශාඛාවේ ය.

$K$ විවෘත විට පරිපූර්ණ ඇමීටරය $I = 1.5\ \text{A}$ පෙන්වයි.

පරිපූර්ණ බැටරියක් $3.0\ \Omega$ ප්‍රතිරෝධකයට පමණක් $\dfrac{6.0}{3.0} = 2.0\ \text{A}$ දෙයි. පාඨාංකය ඊට වඩා අඩු ය. එබැවින් බැටරියට අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයක් ඇත.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුතු දේ: $K$ වැසූ විට ඇමීටරයේ පාඨාංකය $I^{\prime}$.

සෑම අකුරක්ම කුමක් දැක්වේ ද:

$E$ ($\text{V}$): බැටරියේ වි.ගා. බලය.

$r$ ($\Omega$): බැටරියේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය.

$V$ ($\text{V}$): බැටරියේ අග්‍ර අතර විභව අන්තරය.

$R_1$, $R_2$ ($\Omega$): ප්‍රතිරෝධක දෙක.

$I$, $I^{\prime}$ ($\text{A}$): $K$ විවෘත විට සහ වැසූ විට ඇමීටර පාඨාංකය.

අදාළ න්‍යාය

ප්‍රභවය තුළ දී විද්‍යුත් ධාරාව ගලා යාමට එරෙහිව ප්‍රතිරෝධයක් ඇති වන අතර එය ප්‍රභවයේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය ලෙස හැඳින්වේ.

V = E - Ir

උෂ්ණත්වය සහ වෙනත් භෞතික සාධක නොවෙනස්ව පවත්නේ නම් සන්නායකයක ගලා යන ධාරාව එහි දෙකෙළවර අතර විභව අන්තරයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.

පරිපථයක යම් සන්ධියක් හරහා ගලා යන ධාරාවන්ගේ වීජීය ඓක්‍යය ශූන්‍යය වේ

උදාහරණයක් ලෙස, නළයක් දිගේ ජලය තල්ලු කරන පොම්පයක් සිතන්න. පොම්පය තුළ ඝර්ෂණයක් තිබේ නම් එහි පිටවීමේ පීඩනය පොම්පය නිපදවන දෙයට වඩා ටිකක් අඩු ය. දෙවැනි නළයක් විවෘත කළ විට වැඩි ජලයක් ගලයි. එබැවින් පොම්පය තුළ වැඩියෙන් නැති වී පිටවීමේ පීඩනය තවත් ටිකක් පහත වැටේ.

බැටරියක් ද එසේම හැසිරේ. එහි ඇතුළත අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය $r$ ඇත.

$$V = E - Ir$$

වචනවලින්: අග්‍රාග්‍ර විභව අන්තරය යනු වි.ගා. බලයෙන් බැටරිය ඇතුළත විභව පහත වැටීම අඩු කළ දෙයයි.

ප්‍රතිරෝධක දෙකම එකම අග්‍ර දෙක හරහා සම්බන්ධ කර ඇත. එබැවින් ඒ සෑම එකකටම එකම විභව අන්තරය $V$ ඇත. එක් එක් ප්‍රතිරෝධකය $\dfrac{V}{R}$ ගෙන යයි. ඇමීටරය ඒවායේ එකතුව ගෙන යයි.

$$I = \dfrac{V}{R_1} + \dfrac{V}{R_2}$$

වචනවලින්: බැටරියෙන් එන ධාරාව ශාඛා දෙකේ ධාරාවල එකතුවයි.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$V = E - Ir$

$V = I R_1$

$I^{\prime} = V^{\prime}\left(\dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}\right)$

$I^{\prime} = \dfrac{E\,g}{1 + r\,g} \quad \text{මෙහි } g = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}$

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

වෝල්ට් ඕම්වලින් බෙදූ විට ඇම්පියර් ලැබේ. එබැවින් $\text{V}\ \Omega^{-1} = \text{A}$.

$4.5$

$V = I R_1 = 1.5 \times 3.0$

$1$

$r = \dfrac{E - V}{I} = \dfrac{6.0 - 4.5}{1.5}$

$0.5$

$g = \dfrac{1}{3.0} + \dfrac{1}{6.0} = 0.5$

$2$

$I^{\prime} = \dfrac{E\,g}{1 + r\,g} = \dfrac{6.0 \times 0.5}{1 + 1 \times 0.5} = \dfrac{3.0}{1.5}$

$4$

$V^{\prime} = E - I^{\prime} r = 6.0 - 2.0 \times 1.0$

තර්කය / ගණනය

$K$ වැසූ විට ප්‍රතිරෝධක හරහා විභව අන්තරය $4.0\ \text{V}$ වේ. $3.0\ \Omega$ ප්‍රතිරෝධකය $\dfrac{4.0}{3.0} = 1.33\ \text{A}$ ද $6.0\ \Omega$ ප්‍රතිරෝධකය $\dfrac{4.0}{6.0} = 0.67\ \text{A}$ ද ගෙන යයි.

දෙක එක්ව $2.0\ \text{A}$ වේ. එය ඇමීටර පාඨාංකය යි. එය විකල්පය (4) යි.

පරීක්ෂා කිරීම

$e * g / (1 + r * g)$

මෙය තේරුමක් ඇත්තේ ද?

$K$ වැසීමෙන් ධාරාවට දෙවැනි මාර්ගයක් ලැබේ. එබැවින් පාඨාංකය $1.5\ \text{A}$ ට වඩා වැඩි විය යුතු ය.

අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයක් නැති බැටරියක් $\dfrac{6.0}{2.0} = 3.0\ \text{A}$ දෙයි. අපගේ $2.0\ \text{A}$ ඊට වඩා අඩු ය. හේතුව වි.ගා. බලයෙන් කොටසක් බැටරිය ඇතුළත නැති වීමයි.

නිගමනය

$I^{\prime} = 2.0\ \text{A}$

අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය $r = 1\ \Omega$ ය. $K$ වැසූ විට ඇමීටරය $I^{\prime} = 2.0\ \text{A}$ පෙන්වයි.

පිළිතුර (4) යි.

බැටරියක පාඨාංකය $\dfrac{E}{R}$ ට වඩා අඩු නම් එයට අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයක් ඇත. මුලින් විවෘත ස්විච්ච පාඨාංකයෙන් $r$ සොයන්න.

ඉන්පසු නව මුළු ධාරාව සමඟ $V = E - Ir$ භාවිත කරන්න.

විභාග ඉඟිය