2018 A/L Physics Past Paper · Question 45 (Tamil Medium)

Answer: (1) 1 cm

வினா என்ன கேட்கிறது

ஓர் ஏற்றம் முடிவிலியிலிருந்து $O$ இற்கு வேலையின்றிக் கொண்டு வரப்படுகிறது.

அதற்கு $O$ இல் அழுத்தம் பூச்சியமாக இருக்க வேண்டும்.

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: அதைப் பூச்சியமாக்கும் $-q$ இன் தூரம் $r$.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

மின்புலமொன்றின் யாதேனும் புள்ளியில் அழுத்தம் $V$ என்பதால் கருதப்படுவது முடிவிலியில் இருந்து அப்புள்ளிக்கு ஓரலகு (+) ஏற்றமொன்றைக் கொண்டு செல்லும்போது செய்யப்படும் வேலை என்பதாகும்.

$q'$ ஏற்றத்தை முடிவிலியிலிருந்து $O$ இற்குக் கொண்டு வரச் செய்யப்படும் வேலை

$$W = q'V_O$$

வேலை பூச்சியமெனின் $V_O = 0$.

அழுத்தத்துக்குத் திசை இல்லை. ஆகவே ஒவ்வொரு ஏற்றத்தின் பங்கையும் அதன் குறியுடன் கூட்டுவோம்.

$$V = \frac{kQ}{r}$$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

$O$ இல் அழுத்தத்துக்குப் பங்களிக்கும் ஏற்றங்கள்:

2 cm இல் $+q$, 3 cm இல் $+q$, 6 cm இல் $+q$.

$r$ இல் $-q$.

$V_1 = \frac{kq}{2}$

$V_2 = \frac{kq}{3}$

$V_3 = \frac{kq}{6}$

$V_4 = -\frac{kq}{r}$

$+q$, 2 cm இல்

நேரேற்றம். $O$ இல் அதன் பங்கு நேர்.

அது மிக அண்மையில் உள்ளது. ஆகவே அதன் பங்கு மிகப் பெரியது.

$+q$, 3 cm இல்

நேரேற்றம். அதன் பங்கு நேர்.

அது 2 cm இலுள்ள ஏற்றத்தின் பங்கிலும் சிறியது.

$+q$, 6 cm இல்

நேரேற்றம். அது மிகத் தொலைவில் உள்ளது.

ஆகவே அதன் நேர்ப் பங்கு மிகச் சிறியது.

$-q$, $r$ இல்

மறையேற்றம். அதன் பங்கு மறை.

அது ஏனைய மூன்றின் கூட்டுத்தொகையையும் சரியாக நீக்க வேண்டும்.

காரணம் / கணக்கீடு

நேரேற்றங்கள் நேர்ப் பங்குகளைத் தருகின்றன. மறையேற்றம் மறைப் பங்கைத் தருகிறது.

அழுத்தத்துக்குத் திசை இல்லை.

ஆகவே ஏற்றங்கள் எங்கே உள்ளன என்பது முக்கியமல்ல. தூரம் மட்டுமே முக்கியம்.

$V_O = kq\left(\frac12 + \frac13 + \frac16 - \frac1r\right)$

$1$

$\frac12 + \frac13 + \frac16 = \frac{3 + 2 + 1}{6}$

$1 - \frac{1}{r} = 0$

$r = 1$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

தெரிவுகள் 1 cm முதல் 5 cm வரை.

$r = 1$ cm மட்டுமே $V_O = 0$ ஆக்குகிறது.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

$r = 2$ cm இல் $V_O = \frac{kq}{2}$. இது பூச்சியமல்ல.

$r = 3$ cm இல் $V_O = \frac{2kq}{3}$. இது பூச்சியமல்ல.

$r = 4$ cm இல் $V_O = \frac{3kq}{4}$. இது பூச்சியமல்ல.

$r = 5$ cm இல் $V_O = \frac{4kq}{5}$. இது பூச்சியமல்ல.

சரிபார்ப்பு

$1 / (1/2 + 1/3 + 1/6)$

ஏற்றங்களின் திசைகள் தரப்படவில்லை.

அழுத்தத்துக்குத் திசை இல்லை. ஆகவே அவை தேவையில்லை.

விசையை அல்லது புலத்தைக் கேட்டிருந்தால் திசைகள் தேவைப்படும்.

முடிவு

$r = 1\ \text{cm}$

$$\frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{6} = 1 = \frac{1}{r}$$

ஆகவே $r = 1$ cm.

விடை தெரிவு (1).

அழுத்தத்தை விசை போலக் கருதித் திசைகளைத் தேடுதல்.

அழுத்தத்துக்குத் திசை இல்லை. ஒவ்வொரு ஏற்றத்துக்கும் $\frac{kq}{r}$ ஐ அதன் குறியுடன் கூட்டுக.