2020 A/L Physics Past Paper · Question 38 (Tamil Medium)

Answer: (5) $X$: $400\ \text{mA}$, $-12\ \text{V}$; $Y$: $400\ \text{mA}$, $+8\ \text{V}$

வினா என்ன கேட்கிறது

கேட்கப்படுவது: $K$ ஆனது $X$ இலும் $Y$ இலும் இருக்கும்போது அம்பியர்மானி, மையப் பூச்சிய வோல்ற்றுமானி ஆகியவற்றின் வாசிப்புகள்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

அச்சுமையை X , Y முனைவுகளுக்கு இடையே தொடுத்து தேவையான வோல்ற்றளவானது $K$ வழுக்கி ஆளியை $R$ தடையியின் வழியே செப்பஞ் செய்து பெறப்படும்.

$V_0 = \left(\frac{R_1}{R_1 + R_2}\right)V_1$

$$V = IR$$

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

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

சிலவேளைகளில் அழுத்த வேறுபாடுகளை வோல்ற்று அளவுகளின் (V) வீச்சில் அளவிடுவதற்காக மில்லிவோல்ற்று மானியை வோல்ற்றுமானியாக மாற்றுவதற்கு தேவையேற்படின் ஒரு தடையி ($R$) தடையுடன் மில்லிவோல்ற்று மானியுடன் தொடராக இணைக்கப்படும்.

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

உருவிலுள்ள பொருள்கள்: அகத் தடையற்ற $20\ \text{V}$ பற்றரி; மேல் கம்பியில் இலட்சிய அம்பியர்மானி; மேல் கம்பிக்கும் புவியிடப்பட்ட கீழ்க் கம்பிக்குமிடையே இரு கிளைகள் — $40\ \Omega$ உம் $60\ \Omega$ உம் தொடராக (சந்தி $M$), மாறும் தடையியின் முழு நீளம் $X$–$Y$; வழுக்கும் சாவி $K$; நேர் முனை $K$ இலும் மறை முனை $M$ இலும் உள்ள இலட்சிய வோல்ற்றுமானி.

இடைத்தாக்கங்கள்: வோல்ற்றுமானியின் மறை முனைக் கம்பி கீழ்க் கம்பியைத் தொடாமல் தாண்டுகிறது (வளைவு) — அது $M$ உடன் மட்டுமே இணைந்தது. இலட்சிய வோல்ற்றுமானியினூடாக ஓட்டம் இல்லை; ஆகவே $K$ ஐ நகர்த்துவது எந்தக் கிளையின் ஓட்டத்தையும் மாற்றாது — $K$ ஒரு அழுத்தத்தைத் "தொட்டு" அளக்கும் புள்ளி மட்டுமே.

காரணம் / கணக்கீடு

உருவிலிருந்து மாறிகள்: மேல் கம்பி $V_T = 20\ \text{V}$ (இலட்சியப் பற்றரி, $V = E$), கீழ்க் கம்பி $V_G = 0$ (புவி); $X$ கீழ்க் கம்பியிலும் $Y$ மேல் கம்பியிலும்; மாறும் தடையி முழுமையாக $R = 100\ \Omega$ (அதன் உயர் பெறுமானம்).

விதிகள்: ஒவ்வொரு கிளையிலும் $V = IR$; மேல் கம்பிச் சந்தியில் கிர்க்கோபின் முதலாம் விதி — அம்பியர்மானி ஓட்டம் = இரு கிளை ஓட்டங்களின் கூட்டுத்தொகை; $M$ இன் அழுத்தம் பிரிப்பான் கோவையால்.

$I_1 = \frac{20}{40 + 60} = 0.2\ \text{A}$

$I_2 = \frac{20}{100} = 0.2\ \text{A}$

$I = I_1 + I_2 = 0.4\ \text{A} = 400\ \text{mA}$

$V_M = \left(\frac{60}{40 + 60}\right) \times 20 = 12\ \text{V}$

$V = V_X - V_M = 0 - 12 = -12\ \text{V}$

$V = V_Y - V_M = 20 - 12 = +8\ \text{V}$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

தெரிவுகளுடன் ஒப்பிட: இரு நிலைகளிலும் $400\ \text{mA}$; $X$ இல் $-12\ \text{V}$, $Y$ இல் $+8\ \text{V}$ — தெரிவு (5).

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

ஒரு கிளையின் ஓட்டத்தை மட்டும் எடுத்து, வோல்ற்றுமானியைப் புவியுடன் இணைந்ததாகக் கொள்கிறது.

வோல்ற்றுமானியின் மறை முனையைப் புவி எனக் கொள்கிறது.

அம்பியர்மானியில் மாறும் தடையிக் கிளையின் ஓட்டத்தைச் சேர்க்கவில்லை.

வோல்ற்றுமானியின் முனைவுக் குறியைத் தலைகீழாக்குகிறது.

சரிபார்ப்பு

பௌதிக நம்பகத்தன்மை: $K$ ஐ $X$ இலிருந்து $Y$ வரை நகர்த்த வோல்ற்றுமானி வாசிப்பு $-12\ \text{V}$ இலிருந்து தொடர்ச்சியாக $+8\ \text{V}$ வரை மாறுகிறது; இடையில் ($K$ இன் அழுத்தம் $12\ \text{V}$ ஆகும் இடம், $X$ இலிருந்து $60\%$) பூச்சியம் — மையப் பூச்சிய மானி தேவைப்படுவது அதனால்தான் ✓. இரு வாசிப்புகளின் வித்தியாசம் $8 - (-12) = 20\ \text{V}$ = பற்றரி ✓.

முடிவு

அம்பியர்மானி $0.2 + 0.2 = 400\ \text{mA}$ ($K$ இல் தங்காது); $V_M = 12\ \text{V}$: $K$ ஆனது $X$ இல் $-12\ \text{V}$, $Y$ இல் $+8\ \text{V}$ — விடை (5).

வழுக்கும் சாவியை நகர்த்துவது சுற்றின் தடையை மாற்றும் எனக் கருதல்.

இலட்சிய வோல்ற்றுமானி ஓட்டம் எடுக்காது: மாறும் தடையியின் முழு $100\ \Omega$ உம் எப்போதும் சுற்றில்; $K$ அழுத்தத்தைத் தொடும் புள்ளி மட்டுமே.