2024 A/L Physics Past Paper · Question 24 (Sinhala Medium)

Answer: (3) ප්‍රස්තාරය (3)

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

මෙම ප්‍රශ්නය ලෝහ කම්බියක් හරහා ධාරාවක් ගලන විට එය කොපමණ තාපයක් පිට කරයි ද යන්න ගැන ය.

කම්බිය නියත උෂ්ණත්වයක පවත්වා ගනී. එබැවින් එහි ප්‍රතිරෝධය $R$ වෙනස් නොවේ. ධාරාව ඕනෑම දිශාවකට ගැලිය හැකි බැවින් $I$ ධන හෝ සෘණ විය හැකි ය.

අප සොයා ගත යුත්තේ: තාපය ලෙස උත්සර්ජනය වන ක්ෂමතාව $P$, ධාරාව $I$ සමග වෙනස් වන අයුරු පෙන්වන ප්‍රස්තාරය.

සොයන ආකාරය: $P$, $I$ සහ නියත $R$ ඇසුරෙන් ලියමු. ඉන්පසු ධන සහ සෘණ $I$ සඳහා එහි ප්‍රස්තාරය කෙබඳු දැයි බලමු.

එක් එක් අකුරේ තේරුම:

$I$ ($\text{A}$): කම්බියේ ධාරාව.

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

$R$ ($\Omega$): කම්බියේ ප්‍රතිරෝධය, නියත.

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

අදාළ න්‍යාය

ප්‍රතිරෝධකයක් තුළින් විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලායන විට ප්‍රධාන වශයෙන් තාපය උත්පාදනය වන අතර එය "ජූල් තාපනය" ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.

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.

සිදු වන්නේ මෙයයි: ධාරාව ගලන විට කම්බිය උණුසුම් වේ. සියලු විද්‍යුත් ශක්තිය තාපය බවට පත් වේ.

ක්ෂමතාව $P=VI$ වේ. නමුත් වැඩි ධාරාවකට වැඩි වෝල්ටීයතාවක් ද අවශ්‍ය ය, $V=IR$. එබැවින් දෙකම එකට වැඩි වේ. $P=I^2R$.

ධාරාවේ දිශාව වැදගත් නොවේ: $(-I)^2=I^2$. එබැවින් කුමන දිශාවකට වුවද කම්බිය එක ලෙස රත් වේ.

උදාහරණයක් ලෙස විදුලි පාන් ටෝස්ටරයක්. ධාරාව මඳක් වැඩි කළ විට කම්බි වඩාත් දීප්තිමත්ව දිලිසේ. මන්ද තාපය ධාරාවේ වර්ගය සමග වැඩි වන බැවිනි.

වචනවලින්: ධාරාව දෙගුණ කළොත් තාපය හතර ගුණයකි.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$P=VI$

$V=IR$

$P=I^2R$

තර්කය / ගණනය

කලාප දෙකක්: $I>0$ සහ $I<0$, ධාරාව එක් දිශාවකට සහ අනෙක් දිශාවට.

දෙකෙහිම $P=I^2R$ ධන ය. $-I$ ධාරාවක් $+I$ මෙන්ම එකම $P$ ලබා දෙයි. එබැවින් $P$ අක්ෂයේ දෙපැත්තේම ප්‍රස්තාරය එකම ය.

$0$

$P(0)=0^2R$

$P_1$

$P(I)=I^2R$

$4P_1$

$P(2I)=(2I)^2R$

$P(-2I)=(-2I)^2R$

හැඩය: $P=I^2R$ පරාවලයකි. එය මූල ලක්ෂ්‍යය ස්පර්ශ කර එහි තිරස්ව පවතී. දෙපැත්තෙන්ම වඩ වඩාත් බෑවුම් වී ඉහළට නැමේ.

අප බලාපොරොත්තු වන ප්‍රස්තාරය: පහළම ලක්ෂ්‍යය මූල ලක්ෂ්‍යයේ ඇති, දෙපැත්තම සමාන U හැඩැති වක්‍රයක්.

$x*x$

මෙය අර්ථවත් ද? ධාරාවක් නැති කම්බියක් සීතලව පවතී. එබැවින් $I=0$ දී $P=0$ ය. තාපය කිසි විටෙක සෘණ නොවේ. එබැවින් වක්‍රය $I$ අක්ෂයට පහළට නොයයි. දෙකම පරාවලයට ගැළපේ.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

දැන් ප්‍රස්තාර පහ සමග සසඳමු.

ප්‍රස්තාරය (3) මූල ලක්ෂ්‍යය හරහා යන U හැඩැති වක්‍රයකි. එය ගැළපේ.

ප්‍රස්තාරය (1) සරල රේඛා දෙකකි, (2) වැරදි දිශාවට නැමේ, (4) ශූන්‍ය ධාරාවේ දී උපරිම ය, (5) තිරස් ය. මේ කිසිවක් නොගැළපේ.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

ප්‍රස්තාරය (1) සරල රේඛා ය. $P$ වැඩි වන්නේ $I^2$ ලෙස ය, $I$ ලෙස නොවේ.

ප්‍රස්තාරය (2) වැරදි දිශාවට නැමේ. $I^2$ මුලින් සෙමින් වැඩි වේ.

ප්‍රස්තාරය (4) $I=0$ දී උපරිම ය. එහි තාපයක් කොහෙත්ම නැත.

ප්‍රස්තාරය (5) තිරස් ය. $P$, $I$ සමග වෙනස් වේ.

නිගමනය

$P=I^2R$

$R$ නියත නම් $P=I^2R$: මූල ලක්ෂ්‍යය හරහා පරාවලයකි. එය ප්‍රස්තාරය (3) යි.

පිළිතුර (3) යි.

නියත උෂ්ණත්වයේ දී $R$ නියත ය. එබැවින් තාපය ධාරාවේ වර්ගය අනුව වෙනස් වේ.

විභාග ඉඟිය