2024 A/L Physics Past Paper · Question 18 (Sinhala Medium)

Answer: (2) $0{\cdot}8\ \text{V}$

දී ඇති තොරතුරු

මෙම ප්‍රශ්නය එක් බැටරියකට සම්බන්ධ කළ ප්‍රතිරෝධක පහක පරිපථයක් ගැන ය.

බැටරිය පරිපථය වටා ධාරාවක් යවයි. සන්ධිවල දී ධාරාව බෙදී නැවත එක් වේ. එක් එක් ප්‍රතිරෝධකය බැටරියේ වෝල්ටීයතාවෙන් කොටසක් ගනී.

අප සොයා ගත යුත්තේ: $R_4$ ප්‍රතිරෝධකය හරහා වෝල්ටීයතාව.

සොයන ආකාරය: එක් ප්‍රතිරෝධකයක් ඉතිරි වන තෙක් ප්‍රතිරෝධක පියවරෙන් පියවර එක් කරමු. බැටරියෙන් එන ධාරාව සොයමු. ඉන්පසු පරිපථය තුළට පියවරෙන් පියවර $R_4$ දක්වා ආපසු යමු.

$E=6.0\ \text{V}$ වන අතර බැටරියේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය නොගිණිය හැකි ය. $R_1=50\ \Omega$, $R_2=50\ \Omega$, $R_3=60\ \Omega$, $R_4=30\ \Omega$, $R_5=30\ \Omega$.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

$E$ ($\text{V}$): බැටරියේ වි.ගා.බ.

$R_1$ සිට $R_5$ දක්වා ($\Omega$): ප්‍රතිරෝධ පහ.

$R$ ($\Omega$): සමක ප්‍රතිරෝධය.

$I$ ($\text{A}$): ධාරාව.

$V$ ($\text{V}$): විභව අන්තරය (වෝල්ටීයතාව).

අදාළ න්‍යාය

එකම ධාරාව ගෙනයන පරිදි ප්‍රතිරෝධක කීපයක් යාකොට තිබේනම් එය ශ්‍රේණි ගත සම්බන්ධයකි. එම ධාරාවම ගෙනයමින් මුල් ප්‍රතිරෝධය හරහා පවත්නා පූර්ණ විභව අන්තරය පවත්වා ගන්නා තනි ප්‍රතිරෝධකයේ ප්‍රතිරෝධය මුල්, ප්‍රතිරෝධ පද්ධතියේ සමක ප්‍රතිරෝධයයි.

එකම විභව අන්තරය පවත්වා ගන්නා පරිදි ප්‍රතිරෝධක කීපයක් යා කොට තිබේ නම් එය සමාන්තරගත සම්බන්ධයකි.

ඒ අනුව $V = IR$, $R$ යනු නියතයකි.

සිදු වන්නේ මෙයයි: $R_3$ සහ $R_4$ එක ළඟ ඇත. එබැවින් ඒවාට එකම වෝල්ටීයතාව ඇත. දෙකම එකට $R_5$ සමග ශ්‍රේණිගත ය. එබැවින් එම යුගලය හරහාත් $R_5$ හරහාත් එකම ධාරාව ගලයි.

මෙම මුළු $R_3$, $R_4$, $R_5$ කොටස $R_2$ සමග එක ළඟ ඇත. ඉන්පසු ඒ සියල්ල $R_1$ සහ බැටරිය සමග ශ්‍රේණිගත ය.

එබැවින් පරිපථය එක් ප්‍රතිරෝධකයක් දක්වා හකුළා, බැටරි ධාරාව සොයා, නැවත දිග හැර $R_4$ වෙත ළඟා වෙමු.

උදාහරණයක් ලෙස දවස අවසානයේ පාසල් ශාලාවෙන් පිටව යන සිසුන් ගැන සිතන්න.

සියල්ලෝම එක් කොරිඩෝවක් දිගේ ඇවිදිති. ඉන්පසු කොරිඩෝව එක ලෙස පහසුවෙන් පසු කළ හැකි දොරවල් දෙකකට ළඟා වේ. සමූහය දෙකට බෙදේ.

එක් දොරකට පිටුපසින් මාර්ගය නැවත පළල් පඩිපෙළකට සහ පටු පඩිපෙළකට බෙදේ. වැඩි සිසුන් පළල් එක තෝරා ගනිති.

වචනවලින්: සෑම සන්ධියකදීම සමූහය බෙදේ. පහසු මාර්ගය විශාල කොටස ගනී. පරිපථයක ධාරාව ද එලෙසම බෙදේ.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$R=R_1+R_2$

$\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}$

$V=IR$

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

$20$

$R_{34}=\dfrac{60\times30}{60+30}$

$50$

$R_{345}=20+30$

$25$

$R_{2345}=\dfrac{50\times50}{50+50}$

$75$

$R=50+25$

$0.08$

$I=\dfrac{6.0}{75}$

$2.0$

$V_2=0.08\times25$

$0.04$

$I_{345}=\dfrac{2.0}{50}$

$0.8$

$V_4=0.04\times20$

තර්කය / ගණනය

$R_3$ සහ $R_4$ සමාන්තරගත ය. එබැවින් $R_4$ හරහා වෝල්ටීයතාව යුගලය හරහා වෝල්ටීයතාවයි, $0.8\ \text{V}$. එය විකල්පය (2) යි.

මෙම පරිපථයේ කිසිම පියවරකින් $0.7\ \text{V}$ නොලැබේ. එය ලැබීමට $R_3$ සහ $R_4$ හරහා ධාරාව $0.035\ \text{A}$ විය යුතු ය. නමුත් එය $0.04\ \text{A}$ වේ.

$1.2\ \text{V}$ යනු $R_5$ හරහා වෝල්ටීයතාවයි: $0.04\times30$. ප්‍රශ්නය අසන්නේ $R_4$ ගැන ය. එය $R_3$ සමග ධාරාව බෙදා ගනී.

$2.0\ \text{V}$ යනු $R_2$ හරහා සහ මුළු $R_3$, $R_4$, $R_5$ කොටස හරහා වෝල්ටීයතාවයි. එම කොටස එය නැවත බෙදයි: $R_5$ මත $1.2\ \text{V}$ සහ $R_4$ මත $0.8\ \text{V}$ පමණි.

$2.4\ \text{V}$ ලැබෙන්නේ මුළු $6.0\ \text{V}$ ම $20\ \Omega$ සහ $30\ \Omega$ අතර බෙදීමෙනි. $R_1$ සහ $R_2$ නොමැති ලෙස ය. $R_1$ මුලින්ම $4.0\ \text{V}$ ගනී.

පරීක්ෂා කිරීම

$E/(50+25)*25/50*20$

$V_1+V_5+V_4=4.0+1.2+0.8$

$4.0+1.2+0.8=6.0\ \text{V}$

$R_1$, $R_5$ සහ $R_4$ හරහා බැටරිය වෙත ආපසු යන විට වෝල්ටීයතා එකතුව වි.ගා.බ. $6.0\ \text{V}$ වේ. එය එසේ විය යුතු ය.

$V=IR$ යනු $\text{A}\times\Omega$ ය. එය $\text{V}$, වෝල්ටීයතාවේ ඒකකයයි.

නිගමනය

$V_4=0.8\ \text{V}$

$R_4$ හරහා වෝල්ටීයතාව $0.8\ \text{V}$ වේ. පිළිතුර (2) යි.