2020 A/L Physics Past Paper · Question 14 (Tamil Medium)

மூன்று கிளைச் சுற்று — கொள்ளளவி C க்குக் குறுக்கே அழுத்த வித்தியாசம்

சுற்று வரிப்படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள எல்லாப் பற்றரிகளும் புறக்கணிக்கத்தக்க அகத் தடைகளைக் கொண்டன. $C$ ஓர் இலட்சியக் கொள்ளளவியெனின், $C$ இற்குக் குறுக்கே உள்ள அழுத்த வித்தியாசம் யாது?

(1) $0.5\ \text{V}$
(2) $1.0\ \text{V}$
(3) $2.0\ \text{V}$
(4) $2.5\ \text{V}$
(5) $3.5\ \text{V}$

Answer and explanation

Answer: (1) $0.5\ \text{V}$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

தரப்பட்டவை: இடச் சந்தி $L$ , வலச் சந்தி $R$ இடையே மூன்று கிளைகள் — மேல்: $2\ \text{V}$ கலமும் $3\ \Omega$ உம்; நடு: $3\ \text{V}$ கலமும் இலட்சியக் கொள்ளளவி $C$ உம்; கீழ்: $6\ \text{V}$ கலமும் $5\ \Omega$ உம். எல்லாக் கலங்களின் நேர் முனையும் (நீண்ட கோடு) இடப் பக்கம்; அகத் தடைகள் புறக்கணிக்கத்தக்கவை.

வினா என்ன கேட்கிறது

கேட்கப்படுவது: நிலையான நிலையில் கொள்ளளவி $C$ இற்குக் குறுக்கேயான அழுத்த வித்தியாசம்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

அதாவது இரண்டு மின்கடத்திகளுக்கு இடையே சிறைப்படுத்தப்பட்டுள்ள மின்காவலியொன்றினை சகல கொள்ளளவிகளும் கொண்டுள்ளன.

கொள்ளளவி ஏற்றம்பெற்ற பின்னர் அதற்குக் குறுக்காக ஓட்டம் பாயாமையினாலேயே அம்பியர்மானி வாசிப்பு பூச்சியமாகின்றது.

முதலின் அகத்தடை (r) பூச்சியம் ஆகும் எனின், $V = E$ ஆகும்.

சுற்றொன்றின் யாதேனும் சந்திக்குக் குறுக்காகப் பாயும் ஓட்டங்களின் அட்சர கணிதக் கூட்டுத்தொகை பூச்சியம் ஆகும்.

யாதேனும் மூடிய மின்சுற்றின் மின்னியக்க விசைகளின் அட்சர கணிதக் கூட்டுத்தொகையானது, அச்சுற்றின் வெவ்வேறு கிளைகளின் வழியே பாயும் ஓட்டங்களதும் உரிய தடையிகளதும் பெருக்கங்களின் அட்சர கணிதக் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமமானது.

சுற்றில் சில கலங்களும் சில தடையிகளும் உள்ளனவெனின், $\Sigma E = \Sigma IR$

தேவையான சமன்பாடுகள்

$I_C = 0$

$\Sigma E = \Sigma IR$

$V_L - V_R = E_1 + IR_1$

$V_L - V_R = E_2 + V_C$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

திட்டம்: (1) ஏற்றம் பெற்ற கொள்ளளவியினூடாக ஓட்டம் இல்லை, ஆகவே $L$ சந்தியில் கிர்க்கோபின் முதலாம் விதிப்படி மேல் கிளையின் ஓட்டமே கீழ்க் கிளையினூடாகத் திரும்புகிறது — வெளிச் சுற்று ஒரே ஓட்டம் $I$ ; (2) அதைக் கிர்க்கோபின் இரண்டாம் விதியால் காண்க; (3) $V_L - V_R$ ; (4) நடுக் கிளையிலிருந்து $V_C$ .

காரணம் / கணக்கீடு

$\Sigma E = 6 - 2 = 4\ \text{V}$

$\Sigma R = 3 + 5 = 8\ \Omega$

$0.5$

$I = \frac{4}{8}$

$3.5$

$V_L - V_R = 2 + 0.5 \times 3$

$V_L - V_R = 6 - 0.5 \times 5$

$3.5 = 3 + V_C$

$V_C = 3.5 - 3$

தெரிவுகளுடன் ஒப்பிட: $V_C = 0.5\ \text{V}$ — தெரிவு (1); கொள்ளளவியின் இடத் தகடு (நடுக் கலத்தின் மறை முனையுடன் இணைந்தது) $0.5\ \text{V}$ உயர் அழுத்தத்தில்.

சரிபார்ப்பு

$E1 + R1 * (E3 - E1) / (R1 + R3) - E2$

இரண்டாம் வழி: $V_L - V_R$ ஐ மேல் கிளை வழியாகவும் ( $2 + 1.5$ ) கீழ்க் கிளை வழியாகவும் ( $6 - 2.5$ ) கணிக்க இரண்டும் $3.5\ \text{V}$ — ஒரே இரு சந்திகளுக்கிடையே எந்த வழியிலும் அழுத்த வித்தியாசம் ஒன்றே ✓. சக்திச் சோதனை: $6\ \text{V}$ கலம் தருவது $6 \times 0.5 = 3\ \text{W}$ ; $2\ \text{V}$ கலம் பெறுவது $1\ \text{W}$ , தடையிகளில் $0.5^2 \times 8 = 2\ \text{W}$ — $3 = 1 + 2$ ✓.

பௌதிக நம்பகத்தன்மை: $V_C$ சந்திகளின் $3.5\ \text{V}$ ஐ விடச் சிறியது, ஏனெனில் அதன் பெரும்பகுதி நடுக் கலத்துக்கே; நடுக் கலம் $3.5\ \text{V}$ ஆக இருந்தால் $V_C = 0$ — கொள்ளளவி ஏற்றம் பெறாது ✓.

அலகுச் சோதனை: $\text{A} \times \Omega = \text{V}$ ; ஒவ்வொரு படியிலும் வோல்ற்றுக்கள் மட்டுமே கூட்டப்படுகின்றன ✓.

முடிவு

$V_C = 0.5\ \text{V}$

நடுக் கிளையில் ஓட்டம் இல்லை; வெளிச் சுற்றில் $I = 0.5\ \text{A}$ , $V_L - V_R = 3.5\ \text{V}$ ; $V_C = 3.5 - 3 = 0.5\ \text{V}$ — விடை (1).

சந்திகளுக்கிடையேயான அழுத்த வித்தியாசத்தையே கொள்ளளவிக்குக் குறுக்கேயானது எனக் கொள்ளல்.

நடுக் கிளையிலும் ஒரு கலம் உண்டு: $V_L - V_R = E_2 + V_C$ .

සිංහල · English