2019 A/L Physics Past Paper · Question 48 (Tamil Medium)

Answer: (4) உருச் சோடி (4)

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது:

இரு கம்பிகளுக்கு இடையே காந்தப் பாய அடர்த்தி $B$ எப்படி மாறுகிறது.

(a) க்கும் (b) க்கும் இதைக் காண்போம்.

தாளை நோக்கிய திசை நேர்.

பிறகு சரியான வரைபுச் சோடியைத் தெரிவு செய்வோம்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

நீண்ட நேர்க் கம்பியிலிருந்து தூரம் $r$ இல் காந்தப் பாய அடர்த்தி:

$$B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$$

திசை வலஞ்சுழித் தக்கைத் திருகு விதியால் கிடைக்கும். புலக் கோடுகள் கம்பியைச் சுற்றிய வட்டங்கள்.

இரு கம்பிகளின் புலங்கள் காவிகளாகக் கூடும்.

கடத்தியொன்றின் ஊடாக ஓட்டம் பாயும் திசையில் வலஞ்சுழித் தக்கைத் திருகொன்றினைச் செலுத்துவதற்காக அதனை எந்தத்திசையில் சுழற்ற வேண்டுமோ அது கடத்தியை சூழவுள்ள காந்தப்புலத்தின் திசையைக் காட்டும்.

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

இரு கம்பிகள் புலத்தை உண்டாக்குகின்றன.

$x = 0$ இல் உள்ள கம்பி தூரம் $x$ இல் உள்ளது.

$x = d$ இல் உள்ள கம்பி தூரம் $d - x$ இல் உள்ளது.

$k = \dfrac{\mu_0}{2\pi}$ என எழுதுவோம்.

தனித்தனிப் பருமன்கள்:

$$B_1 = \dfrac{kI}{x}$$

$$B_2 = \dfrac{kI}{d - x}$$

ஒவ்வொன்றும் தன் கம்பிக்கு அருகில் மிகப் பெரிதாகும்.

காரணம் / கணக்கீடு

வலஞ்சுழித் தக்கைத் திருகு விதிப்படி திசைகள்:

$x = 0$ கம்பியில் ஓட்டம் மேல்நோக்கி. அதன் வலப்பக்கம் புலம் தாளினுள் செல்கிறது. அது $+$.

(a) இல் $x = d$ கம்பியில் ஓட்டம் மேல்நோக்கி. அதன் இடப்பக்கம் புலம் தாளிலிருந்து வெளியே வருகிறது. அது $-$.

(b) இல் $x = d$ கம்பியில் ஓட்டம் கீழ்நோக்கி. அதன் இடப்பக்கம் புலம் தாளினுள் செல்கிறது. அது $+$.

(a) ஒரே திசை

$B_a(d/2) = 0$

இரு புலங்களும் எதிர்த் திசைகளில். ஆகவே கழிப்போம்.

$$B = kI\left(\dfrac{1}{x} - \dfrac{1}{d - x}\right)$$

$x = 0$ அருகில் அது பெரிய நேர்.

$x = \dfrac{d}{2}$ இல் பூச்சியம்.

$x = d$ அருகில் அது பெரிய மறை.

வளையி இறங்கி, குறி மாறுகிறது.

(b) எதிர்த் திசைகள்

$B_b(d/2) = 4kI/d$

இரு புலங்களும் ஒரே திசையில். ஆகவே கூட்டுவோம்.

$$B = kI\left(\dfrac{1}{x} + \dfrac{1}{d - x}\right)$$

இரு முனைகளுக்கு அருகிலும் அது பெரிய நேர்.

நடுவில் அது மிகக் குறைவு, $\dfrac{4kI}{d}$. அது பூச்சியத்துக்கு மேல்.

வளையி அச்சைத் தொடாத U வடிவம்.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

(a) க்கு நேரிலிருந்து மறைக்குச் சென்று நடுவில் பூச்சியத்தைக் கடக்கும் வளையி தேவை.

(b) க்கு நேரான குறைந்த புள்ளியுள்ள U தேவை.

அது வரைபுச் சோடி (4).

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

இரண்டு வரைபுகளும் மாறியுள்ளன.

(b) இல் குறைந்த புள்ளி பூச்சியம் எனக் காட்டுகிறது.

(b) இல் குறி மாறுகிறது எனக் காட்டுகிறது.

சரிபார்ப்பு

சமச்சீர்ச் சோதனை:

(a) இல் $x \to d - x$ என மாற்றினால் $B \to -B$.

(b) இல் $B \to B$.

வரைபுச் சோடி (4) இரண்டையும் நிறைவு செய்கிறது.

முடிவு

(a) இல் $B$ நேரிலிருந்து மறைக்குச் செல்கிறது. $\dfrac{d}{2}$ இல் பூச்சியம்.

(b) இல் $B$ U வடிவம். அது பூச்சியத்துக்கு மேல்.

ஆகவே விடை தெரிவு (4).