2022 A/L Physics Past Paper · Question 38 (Tamil Medium)

Answer: (5) $A$: $+q$, $B$: $+q$, $C$: $-q$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

எமக்குத் தெரிந்தவை:

மூன்று சர்வசம உலோகக் கோளங்கள் காவல் ஆதாரங்களின் மீது நிற்கின்றன.

$A$ இல் $+3q$, $B$ இல் தேறிய ஏற்றம் இல்லை, $C$ இல் $-2q$.

முதலில் $B$ ஆனது $C$ ஐத் தொட்டு அப்பால் எடுக்கப்படுகிறது. பின்னர் $B$ ஆனது $A$ ஐத் தொட்டு அப்பால் எடுக்கப்படுகிறது.

வினாவில் எண்கள் இல்லை. எனவே $q$ ஐ வைத்துக்கொண்டு, மாதிரிப் பெறுமானம் $q = 2\ \mu\text{C}$ கொண்டு சரிபார்க்கிறோம்.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: கோளங்கள் $A$, $B$, $C$ ஒவ்வொன்றினதும் இறுதி ஏற்றம்.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$q$ ($\text{C}$): ஏற்றத்தின் ஓர் அலகு. கோளங்கள் $+3q$, $0$, $-2q$ கொண்டுள்ளன.

$Q$ ($\text{C}$): ஒரு கோளத்திலுள்ள ஏற்றம்.

$V$ ($\text{V}$): ஒரு கோளத்தின் அழுத்தம்.

$C$ ($\text{F}$): ஒரு கோளத்தின் கொள்ளளவு.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

என்ன நடக்கிறது:

$B$ ஆனது $C$ ஐத் தொடும்போது, மறையேற்றம் மிகுந்த கோளம் $C$ இலுள்ள இலத்திரன்கள் $B$ மீது பரவுகின்றன. $B$ மறையேற்றமுடையதாகிறது, $C$ தன் மறையேற்றத்தில் ஒரு பகுதியை இழக்கிறது.

பின்னர் $B$ ஆனது $A$ ஐத் தொடும்போது, $B$ இன் இலத்திரன்கள் நேரேற்றக் கோளம் $A$ மீது செல்கின்றன. அவை அதன் நேரேற்றத்தில் ஒரு பகுதியை நீக்குகின்றன. எஞ்சியது இரு கோளங்களாலும் பகிரப்படுகிறது.

ஏற்றம் ஒரு கோளத்திலிருந்து இன்னொன்றுக்கு மட்டுமே நகர்கிறது. எனவே மூன்று ஏற்றங்களும் சேர்ந்து இன்னும் $+3q - 2q = +q$ ஆகவே இருக்கும்.

நடுநிலையான பொருளொன்றில் இந்த இரண்டு ஏற்ற வகைகளும் சம அளவில் இருக்கும்.

யாதேனும் பொருளிலிருந்து மறை (−) ஏற்றங்களை நீக்கும்போது மீதியாகும் மிகை நேர் (+) ஏற்றங்கள் காரணமாக அப்பொருள் நேரேற்றமுள்ள பொருளாவதோடு, மறை ஏற்றங்களைப் பெற்ற பொருள் மறையேற்றமுள்ள பொருளாகும்.

கோளங்களைத் தொடுப்பதால் அவை ஒரே அழுத்தத்தை ($V$) அடைவதோடு

அதாவது கொள்ளளவியொன்றின் கொள்ளளவு என்பது அதன் ஏற்றத்துக்கு தகடுகளிரண்டுக்கும் இடையிலான அழுத்த வித்தியாசத்துக்கும் இடையிலான விகிதம் ஆகும்.

தொடும் இரு கோளங்கள் ஒரு கடத்தியால் இணைக்கப்பட்டவை, எனவே அவை ஒரே அழுத்தம் $V$ ஐ அடைகின்றன.

ஒரு கோளத்திலுள்ள ஏற்றம் $Q = CV$. சர்வசமக் கோளங்களுக்குக் கொள்ளளவு $C$ ஒன்றே. $C$ உம் $V$ உம் ஒன்றாயின், ஒவ்வொரு கோளமும் ஒரே ஏற்றத்தைக் கொண்டிருக்கும்.

எனவே தொடும் இரு சர்வசமக் கோளங்கள் தமது மொத்த ஏற்றத்தைச் சமமாகப் பகிர்கின்றன.

$$Q_1 = Q_2 = \dfrac{Q_{total}}{2}$$

சொற்களில்: ஒவ்வொரு கோளமும் இரண்டினதும் மொத்த ஏற்றத்தின் அரைவாசியைப் பெறுகிறது.

உதாரணமாக, ஒரே அளவான இரு குடங்களை எடுங்கள், ஒன்று நிரம்பியது, மற்றது வெறுமை, அவற்றை அடியில் ஒரு குழாயால் இணையுங்கள். நீர் இரண்டிலும் ஒரே மட்டத்தில் நிலைக்கும். ஒவ்வொரு குடமும் நீரின் அரைவாசியைக் கொண்டிருக்கும்.

தொடும் இரு கோளங்களும் அந்தக் குடங்கள் போன்றவை. இரண்டும் சம பங்கு பெறும் வரை ஏற்றம் நிலைக்கிறது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$Q_1 = Q_2 = \dfrac{Q_{total}}{2}$

$Q_B = Q_C = \dfrac{0 + (-2q)}{2} = -q$

$Q_B = Q_A = \dfrac{(-q) + (+3q)}{2} = +q$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

ஒவ்வொரு தொடுகைக்கு முன்னும் பின்னும் ஏற்றங்களின் கூட்டுத்தொகை மாறாது. தொடக்கத்தில்: $+3q + 0 - 2q = +q$.

$-4$

$Q_{total} = 0 + (-4)$

$-2$

$Q_B = Q_C = \dfrac{-4}{2}$

$4$

$Q_{total} = (-2) + (+6)$

$2$

$Q_B = Q_A = \dfrac{4}{2}$

$Q_A = +2\ \mu\text{C} = +q$

$Q_B = +2\ \mu\text{C} = +q$

$Q_C = -2\ \mu\text{C} = -q$

காரணம் / கணக்கீடு

இறுதி ஏற்றங்கள் $A$: $+q$, $B$: $+q$, $C$: $-q$.

இது தெரிவு (5).

சரிபார்ப்பு

$(a + b) / 2$

இது பொருத்தமானதா?

இறுதி ஏற்றங்களைக் கூட்டுங்கள்: $+q + q - q = +q$. தொடக்கத்தில் $+3q + 0 - 2q = +q$ இருந்தது. ஏற்றம் ஒரு கோளத்திலிருந்து இன்னொன்றுக்கு மட்டுமே நகரும்போது மொத்தம் மாறாதிருக்க வேண்டும், அது பொருந்துகிறது.

$C$ ஒரே ஒருமுறை, நடுநிலையான கோளத்தால் தொடப்பட்டது, எனவே அது தன் ஏற்றத்தின் அரைவாசியான $-q$ ஐ வைத்திருக்கிறது. அது பொருந்துகிறது.

$A$ ஆனது மறையேற்றக் கோளத்தால் தொடப்பட்டதால் நேரேற்றத்தை இழந்தது. அது $+3q$ இலிருந்து $+q$ ஆகக் குறைந்தது, இன்னும் நேரேற்றமே.

முடிவு

$A: +q,\ B: +q,\ C: -q$

இறுதி ஏற்றங்கள் $A$: $+q$, $B$: $+q$, $C$: $-q$.

விடை (5).

தொடுகைகளை ஒவ்வொன்றாக எடுங்கள். ஒவ்வொரு தொடுகைக்குப் பின்னும் இரு ஏற்றங்களையும் கூட்டி, கூட்டுத்தொகையை இரு சர்வசமக் கோளங்களுக்கிடையே சமமாகப் பகிருங்கள்.

பின்னர் மூன்று ஏற்றங்களும் தொடக்கத்தில் இருந்த கூட்டுத்தொகைக்கே இன்னும் சமமா எனச் சரிபாருங்கள்.

பரீட்சைக் குறிப்பு