2019 A/L Physics Past Paper · Question 29 (Tamil Medium)

Answer: (2) உரு (2)

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது:

மையத்திலிருந்து தூரம் $x$ உடன் மின் புலம் $E$ எவ்வாறு மாறுகிறது.

உள் ஓடு அழுத்தம் $V$ இல். வெளி ஓடு புவித்தொடுப்புச் செய்யப்பட்டுள்ளது.

பின்னர் பொருந்தும் வரைபைத் தெரிவு செய்க.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

கவுசின் தேற்றம்: மூடிய பரப்பினூடான பாயம் உள்ளடங்கிய ஏற்றத்தை $\varepsilon_0$ ஆல் வகுத்தது.

மையத்தைச் சுற்றி $x$ ஆரையுள்ள கோளத்துக்கு:

$$E \cdot 4\pi x^2 = \dfrac{Q_{enc}}{\varepsilon_0}$$

உள் ஓடு $+Q$ ஐக் கொண்டுள்ளது.

புவித்தொடுப்புச் செய்த வெளி ஓட்டின் உள்முகத்தில் $-Q$ தோன்றும். வெளிமுகத்தில் ஏற்றம் இல்லை.

கவுசிய மேற்பரப்பானது கோளத்தின் உள்ளே அமையும், அதனுள் எவ்வித ஏற்றங்களும் இல்லையாதலால் $Q = 0$ ஆகும்.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$E \cdot 4\pi x^2 = \frac{Q_{enc}}{\varepsilon_0}$

$E = \frac{Q}{4\pi\varepsilon_0 x^2}$

காரணம் / கணக்கீடு

அச்சுகள்:

கிடை: மையத்திலிருந்து தூரம் $x$.

நிலைக்குத்து: புலத்தின் பருமன் $E$, பூச்சியம் அல்லது அதற்கு மேல்.

மையத்தில் தொடங்குவோம்.

$x = 0$ இலிருந்து $x < r$ வரை ஏற்றம் எதுவும் உள்ளடங்கவில்லை.

ஆகவே $E = 0$.

மூன்று பகுதிகள்:

(i) $x < r$, உள் ஓட்டுக்கு உள்ளே.

(ii) $r < x < R$, ஓடுகளுக்கு இடையே.

(iii) $x > R$, வெளியே.

$x = r$, $x = R$ இல் நடத்தை மாறுகிறது.

ஒவ்வொரு பகுதியும்:

(i) $Q_{enc} = 0$, ஆகவே $E = 0$.

(ii) $Q_{enc} = +Q$, ஆகவே $E = \dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0 x^2}$. $x$ கூடும்போது குறைகிறது.

(iii) $Q_{enc} = Q - Q = 0$, ஆகவே $E = 0$.

விளிம்புகளில் பெறுமானங்கள்.

$x = r$ இல் புலம் 0 இலிருந்து அதன் உயர் பெறுமானம் $\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0 r^2}$ க்குத் திடீரெனப் பாய்கிறது.

$x = R$ க்கு உள்ளே $E = \dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0 R^2}$, அது பூச்சியத்துக்கு மேல்.

$R$ க்கு வெளியே அது உடனே 0 ஆகிறது.

வடிவம்.

$r$ இலிருந்து $R$ வரை $\dfrac{1}{x^2}$ ஆகக் குறையும் வளையி.

இரு பக்கமும் பூச்சியத்தில்.

$R$ இல் வளையி திடீரென விழுகிறது. அது முதலில் பூச்சியத்தை அடைவதில்லை.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

உரு (2) பொருந்துகிறது.

அது $r$ இல் உச்சத்திலிருந்து குறைகிறது. $R$ இல் பூச்சியத்துக்கு மேலுள்ள பெறுமானத்திலிருந்து திடீரென விழுகிறது.

இரு பக்கமும் பூச்சியம்.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

வளையி $R$ இல் பூச்சியத்தைத் தொடுகிறது.

மாறாத புலம்.

உள் ஓட்டுக்கு உள்ளே புலம் கூடுகிறது.

உள் ஓட்டுக்கு உள்ளே மாறாத புலம்.

முடிவு

$x < r$ க்கும் $x > R$ க்கும் $E$ பூச்சியம்.

ஓடுகளுக்கு இடையே $\dfrac{1}{x^2}$ ஆகக் குறைந்து $R$ இல் திடீரெனப் பூச்சியத்துக்கு விழுகிறது.

அது உரு (2).

புவித்தொடுப்புச் செய்த ஓட்டை நெருங்கும்போது புலம் படிப்படியாகப் பூச்சியத்துக்கு வரும் எனக் கருதுதல்.

$R$ இல் படிப்படியாகப் பூச்சியத்துக்கு வருவது அழுத்தம், புலம் அல்ல.

$-Q$ ஏற்ற அடுக்கைக் கடக்கும் இடத்தில் புலம் திடீரென மாறுகிறது.