2022 A/L Physics Past Paper · Question 31 (Sinhala Medium)

Answer: (3) (A) සහ (C) පමණක් සත්‍ය වේ.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

අපි දන්නා දේ:

එකම ලෝහ කම්බියක පළල් කොටසක්, තුනී කොටසක් සහ තවත් පළල් කොටසක් එකින් එක යා වී ඇත.

මුළු කම්බිය දිගේම අනවරත ධාරාවක් ගලයි.

ප්‍රශ්නය දිග හෝ සංඛ්‍යා කිසිවක් නොදෙයි.

සෙවිය යුතු දේ: ප්‍රකාශ (A), (B), (C) අතුරෙන් සත්‍ය ඒවා.

සෑම අකුරක්ම කුමක් දැක්වේ ද:

$I$ ($\text{A}$): කම්බියේ ධාරාව.

$v$ ($\text{m s}^{-1}$): ඉලෙක්ට්‍රෝනවල ප්ලාවිත ප්‍රවේගය.

$A$ ($\text{m}^2$): හරස්කඩ වර්ගඵලය.

$n$ ($\text{m}^{-3}$): ලෝහයේ ඝන මීටරයක ඇති නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සංඛ්‍යාව.

$e$ ($\text{C}$): ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ආරෝපණය.

$R$ ($\Omega$): කොටසක ප්‍රතිරෝධය, $l$ ($\text{m}$) එහි දිග සහ $\rho$ ($\Omega\ \text{m}$) ලෝහයේ ප්‍රතිරෝධකතාව.

$P$ ($\text{W}$): කොටසක තාපය බවට පත් වන ක්ෂමතාව.

අදාළ න්‍යාය

සිදු වන්නේ කුමක් ද:

ධාරාව ගලන තාක් ලෝහයේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන කම්බිය දිගේ නොනවත්වා ප්ලාවිත වේ.

කම්බියේ කොතැනකවත් ආරෝපණ එක් රැස් විය නොහැකි ය. එබැවින් සෑම තත්පරයකම, පළල් හෝ තුනී, සෑම හරස්කඩක්ම එකම ඉලෙක්ට්‍රෝන සංඛ්‍යාවක් පසු කරයි.

තුනී කොටසේ ඉඩ අඩු ය. සෑම තත්පරයකම එම සංඛ්‍යාවම පසු කිරීමට එහි ඉලෙක්ට්‍රෝන වේගයෙන් යා යුතු ය.

ප්ලාවිත වන විට ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෝහ පරමාණුවල ගැටෙන අතර එය තාපය ඇති කරයි. තුනී කොටසේ මීටරයකට පළල් කොටසේ මීටරයකට වඩා ප්‍රතිරෝධය වැඩි නිසා එය වැඩියෙන් රත් වේ.

සන්නායකයක් තුළින් ගලා යන ධාරාවක ඉලෙක්ට්‍රෝනවල ප්‍රවේගය "ප්ලාවිත ප්‍රවේගය" ලෙස හැඳින්වේ.

ඒ අනුව $I = vAne$ ලෙස දැක්විය හැක.

$\rho$ නියතය, සන්නායකය තනා ඇති ද්‍රව්‍යයෙන් එහි ප්‍රතිරෝධයට ලැබෙන දායකත්වය නිරූපණය කරන අතර එය එම ද්‍රව්‍යයේ "ප්‍රතිරෝධකතාව" ලෙස හැඳින්වේ.

ඉහත සමීකරණ තුන භාවිතයෙන් $W = I^2Rt$, $W = \frac{V^2t}{R}$, $P = I^2R$ හා, $P = \frac{V^2}{R}$ යන ප්‍රකාශන ව්‍යුත්පන්න කළ හැකිය.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

විකල්ප යනු (A), (B), (C) හි සංයෝජන ය. සෑම ප්‍රකාශයක්ම වෙන වෙනම පරීක්ෂා කරමු.

ධාරාව යනු සෑම තත්පරයකම හරස්කඩක් පසු කරන ආරෝපණයයි. $v$ ප්‍රවේගයෙන් ප්ලාවිත වන ඉලෙක්ට්‍රෝන සඳහා:

$$I = vAne$$

වචනවලින්: ධාරාව යනු ප්ලාවිත ප්‍රවේගය, වර්ගඵලය, ඝන මීටරයක ඉලෙක්ට්‍රෝන සංඛ්‍යාව සහ එක් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ආරෝපණය ගුණ කළ අගයයි.

කොටසක ප්‍රතිරෝධය සහ එහි තාපය බවට පත් වන ක්ෂමතාව:

$$R = \dfrac{\rho l}{A}$$

$$P = I^2R$$

වචනවලින්: තුනී හෝ දිගු කොටසකට ප්‍රතිරෝධය වැඩි ය, එකම ධාරාවට වැඩි ප්‍රතිරෝධය වැඩි තාපයක් දෙයි.

උදාහරණයක් ලෙස, ක්‍රීඩාංගණයකින් පිටවන සෙනඟක් පළල් දොරටුවක්, පටු දොරටුවක් සහ තවත් පළල් දොරටුවක් හරහා යයි. සෑම මිනිත්තුවකම සෑම දොරටුවක්ම එකම පිරිසක් පසු කරයි, නමුත් පටු දොරටුවේදී ඔවුන්ට වේගයෙන් ඇවිදීමට සිදු වේ.

ඉලෙක්ට්‍රෝන ඒ සෙනඟ වැනි ය, තුනී කොටස පටු දොරටුවයි.

තර්කය / ගණනය

කම්බිය තුළ ධාරාව සෑම තැනකදීම එකම වේ.

සෑම කොටසකම ධාරාව එකම ය. ආරෝපණ එක් රැස් විය නොහැකි නිසා සෑම හරස්කඩක්ම තත්පරයකට පසු කරන ආරෝපණය එකම ය.

A

තුනී කොටසේදී ඉලෙක්ට්‍රෝනවල ප්ලාවිත ප්‍රවේගය පළල් කොටසේදීට වඩා වැඩිය.

එකම $I$ සඳහා, කුඩා $A$ කට විශාල $v$ අවශ්‍ය ය. $v = \dfrac{I}{nAe}$ අනුව තුනී කොටසේ ඉලෙක්ට්‍රෝන වේගයෙන් ප්ලාවිත වේ.

C

කම්බියේ තුනී කොටසේ ක්ෂමතා උත්සර්ජනය පළල් කොටසේදීට වඩා වැඩි ය.

තුනී කොටසේ මීටරයක් පළල් කොටසේ මීටරයකට වඩා රත් වේ, මොකද එහි මීටරයකට ප්‍රතිරෝධය වැඩි නිසා ය. නමුත් ප්‍රකාශය සසඳන්නේ මුළු කොටස් ය, ඒවායේ දිග දී නැත. දිගු පළල් කොටසකට කෙටි තුනී කොටසක තරම් ප්‍රතිරෝධයක් තිබිය හැකි ය. එබැවින් (B) සැමවිටම සත්‍ය නොවේ.

B

ප්‍රකාශ (A) සහ (C) සත්‍ය ය.

ප්‍රකාශය (B) වලංගු වන්නේ ඒකක දිගකට පමණි, දිග දී නැත.

එබැවින් (A) සහ (C) පමණක් සත්‍ය වේ.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

ප්‍රකාශය (C) ද සත්‍ය ය: තුනී කොටසේ ඉලෙක්ට්‍රෝන වේගයෙන් ප්ලාවිත වේ.

ප්‍රකාශ (A) සහ (C) සත්‍ය ය, (B) දී නැති දිග මත රඳා පවතී.

ප්‍රකාශය (A) සත්‍ය ය: සෑම කොටසකම ධාරාව එකම ය.

ප්‍රකාශය (B) වලංගු වන්නේ සමාන දිග සඳහා පමණි, කොටස්වල දිග දී නැත.

නිගමනය

ප්‍රකාශ (A) සහ (C) පමණක් සත්‍ය වේ. (B) වලංගු වන්නේ ඒකක දිගකට පමණි.

පිළිතුර (3) යි.

ශ්‍රේණිගත කම්බියක සෑම කොටසකම ධාරාව එකම ය. එවිට තුනී කොටසේ ප්ලාවිත ප්‍රවේගය වැඩි බව $I = vAne$ වහාම පෙන්වයි.

තාපය සඳහා මුළු කොටසේ ප්‍රතිරෝධය බලන්න, $R = \dfrac{\rho l}{A}$. ඒ සඳහා වර්ගඵලයට අමතරව දිග ද අවශ්‍ය ය.

විභාග ඉඟිය