2023 A/L Physics Past Paper · Question 31 (Sinhala Medium)

Answer: (4) $278.6\,\text{V}$

දී ඇති තොරතුරු

අපි දන්නා දේ:

සැපයුමේ වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල අගය $V_{\text{rms}} = 200\,\text{V}$.

එක් එක් ඩයෝඩයේ ඉදිරි නැඹුරු වෝල්ටීයතාව $V_D = 0.7\,\text{V}$.

අපි $\sqrt{2} = 1.4$ ලෙස ගනිමු.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

අපට අවශ්‍ය: සෘජුකරණය වූ වෝල්ටීයතාවයේ උච්ච අගය $V_{\text{out}}$.

එක් එක් අකුරේ තේරුම:

$V_{\text{rms}}$ ($\text{V}$): සැපයුමේ වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල අගය.

$V_m$ ($\text{V}$): සැපයුමේ උච්ච අගය.

$V_D$ ($\text{V}$): එක් ඩයෝඩයක ඉදිරි නැඹුරු වෝල්ටීයතාව.

$V_{\text{out}}$ ($\text{V}$): සෘජුකරණය වූ වෝල්ටීයතාවයේ උච්ච අගය.

අපේ සැලැස්ම පියවර තුනකි. මුලින් සැපයුමේ උච්ච අගය සොයමු. ඊළඟට ධාරාව ගෙන යන ඩයෝඩවල මුළු අඩුවීම සොයමු. අවසානයේ අඩුවීම ඉවත් කරමු.

අදාළ න්‍යාය

මේ අනුව ප්‍රේරිත විද්‍යුත්ගාමක බලයත්, ධාරාවත් කාලය සමග සයිනාකාරව විචලනය වේ. ප්‍රායෝගික භාවිතයේ දී ප්‍රත්‍යාවර්ත ධාරාවක් මනිනු ලබන්නේ සහ ප්‍රකාශ වන්නේත් එහි වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල ($r.m.s.$) අගයෙනි.

යම් ප්‍රත්‍යාවර්ත ධාරාවක උච්ච අගය $I_m$ නම් එහි වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල අගය $I_{r.m.s.} = \frac{I_m}{\sqrt{2}}$ ලෙස දැක්වෙයි.

$V_{r.m.s.} = \frac{V_m}{\sqrt{2}}$ ලෙස දැක්වෙයි.

ඒ අනුව සැපයුම් වෝල්ටීයතාවෙහි උච්ච අගය $V_m = 240 \times \sqrt{2}$

මෙහිදී ප්‍රත්‍යාවර්තක වෝල්ටීයතා තරංගයේ සම්පූර්ණ චක්‍රය ම සෘජුකරණයට භාජනය වේ. මේ සඳහා භාවිත කරන සේතු සෘජුකාරක පරිපථය පමණක් අපි සලකා බලමු. මෙහිදී තනි ඩයෝඩයක් වෙනුවට ඩයෝඩ හතරකින් සැදි සේතුවක් 1.29 රූපයේ දැක්වෙන ලෙස සම්බන්ධ කරනු ලැබේ.

1.30 (a) රූපයේ දැක්වෙන්නේ ප්‍රත්‍යාවර්තක වෝල්ටීයතාවේ ධන අර්ධය සේතුව වෙත පැමිණී විට $D_1$ හා $D_3$ ඩයෝඩ පෙර නැඹුරුව ක්‍රියා කරමින් $R_L$ හරහා එම ධාරාව ගැලීමට ඉඩදෙන ආකාරයයි. 1.30 (b) රූපයෙන් පෙනෙන්නේ ඍණ අර්ධය පැමිණි විට $D_2$ හා $D_4$ ඩයෝඩ පෙර නැඹුරු වෙමින් $R_L$ හරහා ධාරාව ගමන් කරවන ආකාරයයි. අවස්ථා දෙකෙහි දී ම $R_L$ හරහා එක ම දිශාවට ධාරාව ගලන බව මේ අනුව අපට පෙනේ.

අවස්ථා දෙකෙහි දී ඉතිරි ඩයෝඩ දෙක පසු නැඹුරුව පවතින හෙයින් ධාරාව සන්නයනයට හවුල් නොවේ. මේ අනුව ප්‍රත්‍යාවර්තක වෝල්ටීයතාවේ ප්‍රතිදානයේ ස්වභාවය පහත දැක්වේ.

සිලිකන් ඩයෝඩවලට $V_K = 0.7\ \text{V}$ ලෙසත් ජර්මේනියම් ඩයෝඩ සඳහා $V_K = 0.3\ \text{V}$ ලෙසත් සලකා

පළමු උද්ධෘත දෙක කියන්නේ ප්‍රත්‍යාවර්ත වෝල්ටීයතාවක් එහි වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල අගයෙන් දෙන බව සහ ශ්‍රී ලංකාවේ ජාතික සැපයුමේ වෝල්ටීයතාව වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල අගයෙන් $240\,\text{V}$ පමණ බව ය. උච්ච අගය වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල අගයේ $\sqrt{2}$ ගුණයකි. ප්‍රශ්නය $\sqrt{2} = 1.4$ ලෙස දෙයි.

ඊළඟ උද්ධෘත කියන්නේ පූර්ණ තරංග සේතු සෘජුකාරකයේ ඩයෝඩ හතරක් ඇති බව ය. එක් එක් අර්ධ චක්‍රයේ ඒවායින් දෙකක් පෙර නැඹුරුව ධාරාව ගෙන යයි. අනෙක් දෙක පසු නැඹුරුව පවතී. අවසාන උද්ධෘතය කියන්නේ සිලිකන් ඩයෝඩයක අඩුවීම $0.7\,\text{V}$ පමණ බව ය.

නිදසුනක් ලෙස ගාස්තු දොරටු දෙකක් ඇති මාර්ගයක් සිතන්න. එය හරහා යන රථ දොරටු දෙකේ ම ගෙවයි. ගෙවූ මුදල රියදුරු ආරම්භ කළ මුදලින් අඩු වේ.

සේතුවේ ධාරාව ද ඩයෝඩ දෙකක් හරහා යයි. එක් එක් ඩයෝඩය වෝල්ටීයතාවෙන් $0.7\,\text{V}$ ක් අඩු කරයි.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$V_m = \sqrt{2}\,V_{\text{rms}}$

$V_{\text{drop}} = 2\,V_D$

$V_{\text{out}} = V_m - V_{\text{drop}}$

තුනම වෝල්ටීයතා ය. එබැවින් එක් එක් අගය $\text{V}$ වලින් ය. පිළිතුර $\text{V}$ වලින් ය.

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

$280$

$V_m = 1.4 \times 200$

$1.4$

$V_{\text{drop}} = 2 \times 0.7$

$278.6$

$V_{\text{out}} = 280 - 1.4$

$1.4 * v - 2 * d$

තර්කය / ගණනය

දැන් එය විකල්ප පහ සමග ගළපන්න.

(1) $141.5\,\text{V}$ අප සොයාගත් අගයෙන් අඩක් පමණ ය. නොගැළපේ.

(2) $142.2\,\text{V}$ අප සොයාගත් අගයෙන් අඩක් පමණ ය. නොගැළපේ.

(3) $277.2\,\text{V}$ මගින් $2.8\,\text{V}$ ක් අඩු වේ. එය ඩයෝඩ දෙකක් වැඩියෙන් ය. නොගැළපේ.

(4) $278.6\,\text{V}$ අප සොයාගත් අගය ය. මෙය ගැළපේ.

(5) $280.0\,\text{V}$ මගින් කිසිවක් අඩු නොවේ. නොගැළපේ.

පරීක්ෂා කිරීම

ඒකක පරීක්ෂාව: $V_m$, $V_{\text{drop}}$ සහ $V_{\text{out}}$ යන තුනම $\text{V}$ වලින් ය. එක් එක් අතරමැදි අගය වෝල්ටීයතාවකි. එබැවින් ඒවා $\text{V}$ වලින් තිබීම නිවැරදි ය.

මෙය තේරුමක් ඇත්ද?

ඩයෝඩ මගින් යම් අගයක් අඩු කරන බැවින් ප්‍රතිදානයේ උච්චය සැපයුමේ උච්චයට වඩා මදක් අඩු විය යුතු ය. $278.6\,\text{V}$ යනු $280\,\text{V}$ ට වඩා මදක් අඩු ය.

සිලිකන් ඩයෝඩවලට ගැළපෙන පරිදි $1.4\,\text{V}$ ක අඩුවීම $280\,\text{V}$ ට සාපේක්ෂව කුඩා ය.

නිගමනය

$V_{\text{out}} = 278.6\,\text{V}$

සෘජුකරණය වූ වෝල්ටීයතාවයේ උච්ච අගය $278.6\,\text{V}$.

පිළිතුර (4) යි.

මෙම ප්‍රශ්නයේ ලකුණ විභාග දෙපාර්තමේන්තුව සියලු අපේක්ෂකයන්ට ලබා දුන්නේ ය. එහි හේතුව අපි නොදනිමු. එක් හේතුවක් විය හැක්කේ සෘජුකරණය පැහැදිලි කරන විට පාඩම කරන පරිදි ඩයෝඩ පරමාදර්ශී ලෙස සලකන සිසුවෙකුට $280.0\,\text{V}$ ලැබීමයි. එය (5) විකල්පය ය.

ප්‍රශ්නය එක් එක් ඩයෝඩයට ඉදිරි නැඹුරු වෝල්ටීයතාවක් දෙයි. පාඩම විස්තර කරන්නේ සේතු පරිපථය පමණි. එබැවින් ප්‍රශ්නයෙන් ලැබෙන පිළිතුර අපි දෙමු: එක වර ඩයෝඩ දෙකක් ධාරාව ගෙන යන බැවින් පිළිතුර $278.6\,\text{V}$, (4) විකල්පය.

උච්ච අගය වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල අගයේ $\sqrt{2}$ ගුණයක් බව සූත්‍රය සමග දෙමළ සහ සිංහල පාඩම්වල ඇත. ඉංග්‍රීසි පාඩමේ එයට සූත්‍රයක් නැත. එබැවින් එහි දී එය උද්ධෘතවලින් සහ ප්‍රශ්නයේ ඇති $\sqrt{2} = 1.4$ න් අප කරන තර්කයයි.

ගුරු සටහන

උච්ච අගය වර්ග මධ්‍යන්‍ය මූල අගයේ $\sqrt{2}$ ගුණයකි. සේතු සෘජුකාරකයක එක වර ඩයෝඩ දෙකක් ධාරාව ගෙන යන බැවින් $2V_D$ අඩු කරන්න.

ප්‍රශ්නය දෙන සංඛ්‍යා භාවිත කරන්න. මෙහි දී එක් එක් ඩයෝඩයේ $0.7\,\text{V}$.

විභාග ඉඟිය