2021 A/L Physics Past Paper · Question 33 (Tamil Medium)

Answer: (1) $a$ ஆகும்.

வினா என்ன கேட்கிறது

காண வேண்டியது: மூலை $D$ இல் மொத்தக் காந்தப் புலத்தின் திசை.

ஒரு சதுரத்தின் மூன்று மூலைகளில் மூன்று நீண்ட கம்பிகள் உள்ளன. ஒவ்வொரு கம்பியிலும் ஒரே ஓட்டம் $I$. ஓட்டம் தாளிலிருந்து உங்களை நோக்கி வருகிறது.

திட்டம்: முதலில் ஒவ்வொரு கம்பியும் $D$ இல் தனியாகச் செய்வதைக் காண்க. பின்னர் மூன்றையும் கூட்டுக.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

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

இக்கூட்டுப் புலத்தின் அமைப்பின் படி, கடத்தியின் இடது புறத்தே காந்தப்புலங்களிரண்டு சேர்வதால் அங்கு வலிமையான புலமும், வலது புறத்தே காந்தப்புலம் எதிரானதாகையால், நலிவான புலமும் உருவாகியுள்ளது.

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

பூங்காவில் சுழலும் ராட்டினம் ஒன்றை நினைத்துப் பாருங்கள். சிறுவர்கள் அதைச் சுற்றிச் சுற்றி ஓடுகிறார்கள்.

ஒவ்வொரு கம்பியும் அந்த ராட்டினம் போன்றது. அதன் காந்தப் புலம் கம்பியைச் சுற்றி வட்டங்களாகச் செல்கிறது.

எந்தப் புள்ளியிலும் புலம் வட்டத்தின் வழியே செல்லும். அது கம்பியை நோக்கியோ கம்பியிலிருந்து நேராக விலகியோ செல்லாது.

நீண்ட கம்பி $r$ தூரத்தில் தரும் புலம்:

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

சொற்களில்: கம்பியிலிருந்து தொலைவான புள்ளியில் புலம் பலவீனம்.

$D$ இல் ஒவ்வொரு புலமும் எந்தத் திசையில் செல்கிறது? தக்கைத்திருகு விதியைப் பயன்படுத்துக. ஓட்டம் தாளிலிருந்து வெளியே வருகிறது. எனவே ஒவ்வொரு கம்பியையும் சுற்றிப் புலம் இடஞ்சுழியாகச் செல்லும்.

இப்போது மூன்று கம்பிகளையும் ஒவ்வொன்றாகப் பார்ப்போம்.

கம்பி $A$

$B_1$, கீழ்நோக்கியும் வலப்புறமாகவும்

கம்பி $A$ ஆனது $D$ இலிருந்து $x$ தூரத்தில், மேலேயும் வலப்புறமாகவும் உள்ளது. அதன் புலம் $B_A = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi x}$. இதை $B_1$ என்போம்.

$A$ ஐச் சுற்றி இடஞ்சுழியாகச் செல்லும்போது $D$ இல் புலம் கீழ்நோக்கியும் வலப்புறமாகவும் செல்கிறது.

கம்பி $C$

$B_1$, கீழ்நோக்கியும் இடப்புறமாகவும்

கம்பி $C$ உம் $D$ இலிருந்து $x$ தூரத்தில், கீழேயும் வலப்புறமாகவும் உள்ளது. அதன் புலம் $B_C = B_1$.

$C$ ஐச் சுற்றி இடஞ்சுழியாகச் செல்லும்போது $D$ இல் புலம் கீழ்நோக்கியும் இடப்புறமாகவும் செல்கிறது.

கம்பி $B$

$0.71\,B_1$, நேராகக் கீழ்நோக்கி

கம்பி $B$ ஆனது சதுரத்தின் எதிர்ப்புறம், $D$ இலிருந்து $\sqrt{2}\,x$ தூரத்தில், நேராக வலப்புறமாக உள்ளது. அது தொலைவில் உள்ளதால் பலவீனம்: $B_B = \dfrac{B_1}{\sqrt{2}} = 0.71\,B_1$.

$B$ ஐச் சுற்றி இடஞ்சுழியாகச் செல்லும்போது $D$ இல் புலம் நேராகக் கீழ்நோக்கிச் செல்கிறது.

காரணம் / கணக்கீடு

இப்போது மூன்றையும் கூட்டுக. ஒவ்வொரு விசையையும் பக்கவாட்டுப் பகுதி, கீழ்நோக்கிய பகுதி எனப் பிரிக்க.

பக்கவாட்டு: $A$ வலப்புறமாகவும் $C$ இடப்புறமாகவும் தள்ளுகின்றன, இரண்டும் $0.71\,B_1$. இது இரு சிறுவர்கள் ஒரே வலிமையுடன் எதிர்த்திசைகளில் கயிற்றை இழுப்பது போன்றது. எதுவும் அசையாது. அவை இல்லாமல் போகின்றன.

கீழ்நோக்கு: கம்பி $A$ தருவது $0.71\,B_1$, கம்பி $C$ தருவது $0.71\,B_1$, கம்பி $B$ தருவது $0.71\,B_1$. மூன்றும் கீழ்நோக்கி உள்ளன. எனவே அவை கூடுகின்றன.

$0$

$0.71\,B_1 - 0.71\,B_1$

$2.12\,B_1$

$0.71\,B_1 + 0.71\,B_1 + 0.71\,B_1$

பக்கவாட்டுப் பகுதி பூச்சியம். கீழ்நோக்கிய பகுதி $2.12\,B_1$.

எனவே $D$ இல் மொத்தப் புலம் நேராகக் கீழ்நோக்கிச் செல்கிறது. நேராகக் கீழ்நோக்கியது அம்பு $a$.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

அம்புகள்: $a$ கீழ்நோக்கி, $b$ கீழ்நோக்கியும் வலப்புறமாகவும், $c$ வலப்புறம், $d$ மேல்நோக்கியும் வலப்புறமாகவும், $e$ மேல்நோக்கி.

நேராகக் கீழ்நோக்கியது $a$. இது விடை (1).

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

அம்பு $b$ என்பது கம்பி $A$ மட்டும் தரும் விசை. கம்பி $C$ அதன் பக்கவாட்டுப் பகுதியை இல்லாமல் செய்கிறது.

கம்பியின் புலம் கம்பியைச் சுற்றிச் செல்லும். அது கம்பியை நோக்கிய கோட்டில் செல்லாது.

அம்பு $d$ நேராகக் கம்பி $A$ ஐ நோக்கி உள்ளது. கம்பியின் புலம் அதைச் சுற்றிச் செல்லும்.

அம்பு $e$ எதிர்த்திசை. ஓட்டம் தாளிலிருந்து வெளியே வருவதால் புலம் கம்பியைச் சுற்றி இடஞ்சுழியாகச் செல்லும்.

சரிபார்ப்பு

பொருத்தமானதா?

படத்தைப் பாருங்கள். கம்பிகள் $A$, $C$ ஆகியவை $D$ இலிருந்து ஒரே தூரத்தில் உள்ளன, ஒன்று மேலே, ஒன்று கீழே.

எனவே அவற்றின் பக்கவாட்டு விசைகள் சமமாகவும் எதிராகவும் இருக்க வேண்டும். நேராகக் கீழ்நோக்கிய (அல்லது மேல்நோக்கிய) விசை மட்டுமே எஞ்சும்.

$3 * a / b$

முடிவு

$B_D = 3 \times 0.71\,B_1 = 2.12\,B_1 \text{ (கீழ்நோக்கி)}$

$A$, $C$ ஆகியவற்றின் பக்கவாட்டுப் பகுதிகள் இல்லாமல் போகின்றன. $A$, $B$, $C$ ஆகியவற்றின் கீழ்நோக்கிய பகுதிகள் கூடி $2.12\,B_1$ ஆகின்றன.

$D$ இல் மொத்தப் புலம் நேராகக் கீழ்நோக்கி, அம்பு $a$ வழியே செல்கிறது. விடை (1).

ஒவ்வொரு கம்பியின் புலமும் அதைச் சுற்றிச் செல்லும். திசைக்குத் தக்கைத்திருகு விதியைப் பயன்படுத்துக.

ஒவ்வொரு விசையையும் பக்கவாட்டு, கீழ்நோக்கிப் பகுதிகளாகப் பிரித்து, ஒரு திசைக்கு ஒரு தடவையாகக் கூட்டுக.

பரீட்சைக் குறிப்பு