2018 A/L Physics Past Paper · Question 24 (Tamil Medium)

Answer: (4) $I_2 = I_3 > I_1$

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: $I_1$, $I_2$, $I_3$ எவ்வாறு ஒப்பிடப்படுகின்றன.

மூன்று சுற்றுகளுக்கும் ஒரே முதல் $V_0$. ஆகவே ஒவ்வொன்றின் மொத்தத் தடையும் மட்டுமே தேவை.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

அவ்வாறு அளக்கப்படும் அழுத்த வித்தியாசத்துக்குக் காரணமாகும் ஓட்டத்தின் ஒரு பகுதி வோல்ற்றுமானியின் தொழிற்பாட்டுக்காக எடுத்துக்கொள்ளப்படுவதே அதற்கான காரணமாகும்.

ஒரே வகையான உபகரணத்தைப் பயன்படுத்திய போதிலும், ஒட்டு மொத்தமாக அம்பியர்மானியின் தடைகள் இயன்ற அளவுக்குக் குறைவானதாக இருத்தல் வேண்டும் என்பதும் வோல்ற்றுமானியின் தடைகள் இயன்ற அளவுக்கு உயர்வானதாகவும் இருத்தல் வேண்டும் என்பதும் இதிலிருந்து தெளிவாகும் மற்றுமொரு விடயமாகும்.

இவ்வோல்ற்றுமானிக்கு அகத் தடை $r$ உண்டு. அது முடிவிலி அல்ல.

அது $R_1$ இன் இரு முனைகளுக்கும் குறுக்கே தொடுக்கப்பட்டுள்ளது. ஆகவே அது $R_1$ உடன் சமாந்தரமாக உள்ளது.

ஓட்டத்தின் ஒரு பகுதி வோல்ற்றுமானியினூடாகவும் செல்கிறது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$I = \frac{V_0}{R_{மொத்தம்}}$

$\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{r} \;\Rightarrow\; R_{eq} = \frac{R_1 r}{R_1 + r}$

$R_{eq} < R_1$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

தெரிவுகள் $I_1$, $I_2$, $I_3$ ஐ ஒப்பிடுகின்றன.

முதலில் ஒவ்வொரு சுற்றின் மொத்தத் தடையைக் காண்போம். பின்னர் ஒப்பிடுவோம்.

காரணம் / கணக்கீடு

மூன்று சுற்றுகளுக்கும் ஒரே $V_0$ உம் ஒரே $R_2$ உம் உண்டு.

ஆகவே ஓட்டம் மொத்தத் தடையில் மட்டுமே தங்கியுள்ளது.

மேலேயுள்ள பகுதி மட்டுமே மாறுகிறது.

(A) இல் அது $R_1$. (B) இல் அது $R_1$ உம் வோல்ற்றுமானியும். (C) இல் அது $R_3$.

சுற்று (A)

$I_1 = \dfrac{V_0}{R_1 + R_2}$

மொத்தத் தடை $R_1 + R_2$.

$$I_1 = \frac{V_0}{R_1 + R_2}$$

சுற்று (B)

$I_2 = \dfrac{V_0}{\frac{R_1 r}{R_1 + r} + R_2}$

$R_1$ உம் வோல்ற்றுமானியும் சேர்ந்த சமவலுத்தடை $\frac{R_1 r}{R_1 + r}$.

$$I_2 = \frac{V_0}{\frac{R_1 r}{R_1 + r} + R_2}$$

சுற்று (C)

$I_3 = I_2$

வினாவில் $R_3 = \frac{R_1 r}{R_1 + r}$.

ஆகவே (C) இன் மொத்தத் தடை (B) இன் மொத்தத் தடைக்குச் சமன்.

$$I_3 = \frac{V_0}{R_3 + R_2}$$

(B) உம் (C) உம் ஒரே மொத்தத் தடையைக் கொண்டுள்ளன. ஆகவே $I_2$, $I_3$ இற்குச் சமன்.

$$\frac{R_1 r}{R_1 + r} < R_1$$

ஆகவே (B) இன் தடை (A) இன் தடையிலும் குறைவு. தடை குறைவெனின் ஓட்டம் கூடுதல். ஆகவே $I_2 > I_1$.

I_2 = I_3

I_1

தடை குறைவெனின் ஓட்டம் கூடுதல்.

(B) உம் (C) உம் சம தடை உடையவை. (A) இன் தடை மிகக் கூடியது.

$$I_2 = I_3 > I_1$$

சரிபார்ப்பு

$0.5$

$I_1 = \dfrac{10}{10 + 10}$

$5$

$R_{eq} = \dfrac{10 \times 10}{10 + 10}$

$0.67$

$I_2 = I_3 = \dfrac{10}{5 + 10}$

$r$ முடிவிலியாக இருந்தால் வோல்ற்றுமானியினூடாக ஓட்டம் செல்லாது. அப்போது $I_2$, $I_1$ இற்குச் சமன்.

உண்மையான எந்த $r$ உம் $I_2$ ஐ $I_1$ இலும் பெரிதாக்குகிறது.

முடிவு

$I_2 = I_3 > I_1$

$$I_2 = I_3 > I_1$$

விடை தெரிவு (4).

வோல்ற்றுமானி சுற்றில் எதையும் மாற்றாது என எண்ணுதல்.

$r$ முடிவிலியாக இருந்தால் மட்டுமே அது உண்மை.

உண்மையான வோல்ற்றுமானி தடையியுடன் சமாந்தரமாக உள்ளது. அது மொத்தத் தடையைக் குறைக்கிறது.