2021 A/L Physics Past Paper · Question 40 (Tamil Medium)

Answer: (3) $3\ \text{A}$

வினா என்ன கேட்கிறது

காண வேண்டியது: பற்றரி வெளிவிடும் ஓட்டம்.

பற்றரி $A$, $B$ ஆகிய புள்ளிகளுக்கு இடையே தொடுக்கப்பட்டுள்ளது. அவற்றுக்கு இடையே ஒவ்வொன்றும் $1\ \Omega$ ஆன பதினாறு தடையிகள் உள்ளன.

திட்டம்: முழு வலையமைப்புக்கும் பதிலாக நிற்கக்கூடிய ஒரே தடையைக் காண்க. பின்னர் ஓமின் விதியினால் ஓட்டத்தைக் காண்க.

தரப்பட்ட தகவல்கள்

எமக்குத் தெரிந்தவை:

ஒவ்வொன்றும் $1\ \Omega$ ஆன பதினாறு தடையிகள். தன் தடையைப் புறக்கணிக்கக்கூடிய $8\ \text{V}$ பற்றரி.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$E$: பற்றரியின் மின்னியக்க விசை, $8\ \text{V}$.

$R$: ஒரு தடையியின் தடை, $1\ \Omega$.

$R_T$ ($\Omega$): $A$ க்கும் $B$ க்கும் இடையிலான மொத்தத் தடை. முழு வலையமைப்புக்கும் பதிலாக நிற்கக்கூடிய ஒரே தடை இதுவே.

$I$ ($\text{A}$): பற்றரியிலிருந்து வரும் ஓட்டம்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

வெப்பநிலையும் ஏனைய பௌதிகக் காரணிகளும் மாறாது இருக்குமாயின் கடத்தியொன்றில் பாயும் ஓட்டமானது அதன் இரு அந்தங்களுக்கும் இடையிலான அழுத்த வித்தியாசத்துக்கு நேர் விகிதசமமானது

அதற்கமைய அதன் ஒரு சந்தி இடத்தில் நுழையும் மொத்த ஏற்றங்கள் அதிலிருந்து வெளிப்படும் மொத்த ஏற்றத்துக்குச் சமமாதல் வேண்டும்.

ஒரே ஓட்டத்தைக் கொண்டு செல்லும் வகையில் சில தடையிகள் தொகுக்கப்பட்டு உள்ளனவாயின் அது தொடரான இணைப்பாகும்.

காரணம் / கணக்கீடு

படத்தைப் பாருங்கள். $A$, $B$ வழியே செல்லும் கோட்டில் அதை மடியுங்கள். மேல் பாதி கீழ்ப் பாதியின் மேல் அப்படியே விழும். ஒவ்வொரு தடையிக்கும் ஓர் இரட்டை உண்டு.

இரு பாதிகளும் ஒரே மாதிரி. எனவே அவை ஒரே ஓட்டத்தைக் கொண்டு செல்கின்றன. மேல் வழிக்குக் காணும் எதுவும் கீழ் வழிக்கும் உண்மை.

இன்னொன்றைக் கவனியுங்கள். இடது முனையிலிருந்து செல்லும் நீண்ட கம்பி நேராக இரு நிமிர்ந்த தடையிகளின் நடுவுக்குச் செல்கிறது. சாதாரணக் கம்பிக்குத் தடை இல்லை. எனவே இடது முனையும் அந்த நடுப் புள்ளியும் ஒரே புள்ளி. வலப்பக்கத்திலும் அவ்வாறே.

எனவே ஒவ்வொரு முனைக்கும் அருகிலுள்ள சாய்ந்த தடையியும் நிமிர்ந்த தடையியும் ஒரே இரு புள்ளிகளை இணைக்கின்றன. அவை பக்கம் பக்கமாக உள்ளன. இவ்வாறு உள்ள தடையிகள் சமாந்தரமாக உள்ளன எனப்படும்.

சமாந்தரமாக உள்ள தடையிகள் என்ன செய்கின்றன? சந்தியில் ஓட்டம் பகுதிகளாகப் பிரிகிறது. பகுதிகளின் கூட்டுத்தொகை முழுமைக்குச் சமம். ஒவ்வொரு தடையிக்கும் குறுக்கே ஒரே அழுத்த வித்தியாசம் $V$ உள்ளது. எனவே ஒவ்வொன்றும் $\dfrac{V}{R}$ ஐக் கொண்டு செல்கிறது. $n$ சமமான தடையிகளுக்கு மொத்த ஓட்டம் $n\dfrac{V}{R}$. எனவே அத்தொகுதி $\dfrac{R}{n}$ என்ற ஒரே தடையி போலத் தொழிற்படுகிறது.

$0.5$

$R_{left} = \dfrac{1}{2}$

$0.33$

$R_{top} = \dfrac{1}{3}$

$R_{right} = \dfrac{1}{2}$

$1.33$

$R_{route} = 0.5 + \dfrac{1}{3} + 0.5$

$0.67$

$R_{middle} = \dfrac{1.33}{2}$

இப்போது $A$ இலிருந்து $B$ வரையிலான முழுப் பாதை. அது $A$ க்கு அருகிலுள்ள தடையி, பின்னர் நடுப் பகுதி, பின்னர் $B$ க்கு அருகிலுள்ள தடையி வழியே செல்கிறது. இந்த மூன்றும் ஒன்றன்பின் ஒன்றாக உள்ளன. அது தொடரான இணைப்பு. தொடரான தடைகள் கூடும்.

$2.67$

$R_T = 1 + \dfrac{2}{3} + 1$

$3$

$I = \dfrac{E}{R_T} = \dfrac{8}{8/3}$

தேவையான சமன்பாடுகள்

$V = IR$

$R_n = \dfrac{R}{n}$

$R_T = R_a + R_b + R_c$

$I = \dfrac{E}{R_T}$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

ஓட்டம் $3\ \text{A}$. இது விடை (3).

விடை (2) சமாந்தரமான மூன்று தடையிகளைத் தொடராக எடுக்கிறது. விடை (4) நடுவிலுள்ள வலையமைப்பை மறக்கிறது. விடை (5) சாத்தியமற்றது, ஏனெனில் இறுதி இரு தடையிகளே $2\ \Omega$ தருகின்றன. விடை (1) மிக அதிகத் தடையிகளைத் தொடராகக் கூட்டுகிறது.

சரிபார்ப்பு

பொருத்தமானதா?

மொத்தத் தடை $\dfrac{8}{3}\ \Omega$, அதாவது $2.67\ \Omega$. அது இறுதி இரு தடையிகளின் $2\ \Omega$ ஐ விடச் சற்றுக் கூடுதல். நடுவிலுள்ள வலையமைப்பு பெரும்பாலும் சமாந்தரத் தடையிகளாலானது. எனவே அது சிறிதளவே கூட்டுகிறது.

எனவே ஓட்டம் $\dfrac{8}{2} = 4\ \text{A}$ ஐ விடச் சற்றுக் குறைவாக இருக்க வேண்டும். $3\ \text{A}$ அவ்வாறே உள்ளது.

$v / (a + (b + c + b) / 2 + a)$

முடிவு

$I = \dfrac{E}{R_T} = \dfrac{8}{8/3} = 3\ \text{A}$

ஒவ்வொரு முனையிலும் இரு தடையிகள் சமாந்தரமாக உள்ளன, $0.5\ \Omega$. மேலே மூன்று சமாந்தரமாக, $\dfrac{1}{3}\ \Omega$. ஒரு வழி $\dfrac{4}{3}\ \Omega$. இரு சமமான வழிகளும் சேர்ந்து $\dfrac{2}{3}\ \Omega$.

இறுதி இரு தடையிகளுடன் $R_T = 1 + \dfrac{2}{3} + 1 = \dfrac{8}{3}\ \Omega$. எனவே $I = \dfrac{8}{8/3} = 3\ \text{A}$. விடை (3).

முதலில் ஒரு கண்ணாடிக் கோட்டைத் தேடுங்கள். ஒரே மாதிரியான இரு பாதிகள் சமாந்தரமாக இருந்தால் எளிது: ஒரு வழியைக் காணுங்கள், பின்னர் அதைப் பாதியாக்குங்கள்.

சாதாரணக் கம்பி இணைக்கும் புள்ளிகளைக் காணுங்கள். அவை ஒரே புள்ளி. பின்னர் சமாந்தரம், தொடர் என்பவற்றைப் படிப்படியாகப் பயன்படுத்துங்கள்.

பரீட்சைக் குறிப்பு