2023 A/L Physics Past Paper · Question 23 (Tamil Medium)

Answer: (2) $A$ இல் இடஞ்சுழியானதும் $B$ இல் வலஞ்சுழியானதுமாகும்.

வினா என்ன கேட்கிறது

எமக்குத் தெரிந்தவை:

கம்பி நேரானது, தாளில் மேல்நோக்கி ஓட்டம் $I$ ஐக் கொண்டு செல்கிறது.

தடம் $A$ கம்பியின் இடப்பக்கத்திலும் தடம் $B$ வலப்பக்கத்திலும் உள்ளன. இரண்டும் கம்பியுடன் ஒரே தளத்தில் உள்ளன.

ஓட்டம் $I$ குறைந்து கொண்டே செல்கிறது.

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: $A$ இலும் $B$ இலும் தூண்டப்படும் ஓட்டத்தின் திசை, வலஞ்சுழியா இடஞ்சுழியா.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$I$ ($\text{A}$): நேர்க் கம்பியிலுள்ள ஓட்டம்.

$B$ ($\text{T}$): கம்பி உண்டாக்கும் காந்தப் பாய அடர்த்தி.

$r$ ($\text{m}$): கம்பியிலிருந்து தூரம்.

$\mu_0$ ($\text{H m}^{-1}$): வெளியின் காந்த உட்புகவிடுமியல்பு.

திசையை "தாளுக்குள்" அல்லது "தாளுக்கு வெளியே" எனக் கூறுவோம், தடங்களை முன்பக்கத்திலிருந்து பார்ப்போம்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

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

அப்போது பியோ - சவா கோவைக்காக கணித தொகையிடலைப் பிரயோகிப்பதால் முழுக்கம்பியின் ஊடாகவே பாயும் ஓட்டம் காரணமாக P இல் காந்தப்பாய அடர்த்தி,

$$B = \left(\frac{\mu_0}{4\pi}\right)\frac{2I}{r}$$

கடத்திச் சுருளொன்றுடன் தொடர்புடைய பாயப் பிணைப்புக்களின் எண்ணிக்கையை மாற்றும் வீதம் அல்லது கடத்தியொன்றுக்குக் குறுக்காகப் பாயம் வெட்டப்படும் வீதத்துக்கு நேர்விகிதசமமான மின்னியக்க விசையொன்று அதற்குக் குறுக்காகத் தூண்டப்படும்.

மின்காந்தத் தூண்டலுக்குக் காரணமாகிய மாற்றத்தக்கு எதிராகக் கூடிய ஒரு திசையில் ஓட்டம் பாயும் வகையிலான திசையில் மின்னியக்க விசை தூண்டப்படும்.

முதலாம் மேற்கோள் கம்பியைச் சுற்றிப் புலத்தின் திசையைத் தருகிறது. வலஞ்சுழித் தக்கைத் திருகை ஓட்டத்தின் வழியே செலுத்தினால் அதன் சுழற்சி புலத்தின் திசையைக் காட்டும்.

இரண்டாம் மேற்கோள் $I$ குறையும்போது புலம் குறைகிறது எனக் காட்டுகிறது. மூன்றாம் மேற்கோள் மாறும் பாயம் மின்னியக்க விசையைத் தூண்டும் எனக் கூறுகிறது. நான்காம் மேற்கோள் தூண்டப்படும் ஓட்டம் மாற்றத்தை எதிர்க்கும் திசையில் பாயும் எனக் கூறுகிறது.

உதாரணமாக, அடுப்பினால் சூடாக வைக்கப்பட்ட ஓர் அறையைக் கருதுங்கள். அடுப்பைக் குறைத்தால் அறை குளிரத் தொடங்கும். சூட்டைக் காக்க நீங்கள் சன்னலை மூடுவீர்கள்.

தடமும் அப்படியே செய்கிறது. அதன் ஊடான பாயம் குறையும்போது, இழந்ததைத் திருப்ப அதே திசையில் பாயத்தை உண்டாக்கும் ஓட்டத்தை அனுப்புகிறது.

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

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

$\phi \propto B \propto I$

காரணம் / கணக்கீடு

தடம் $A$ கம்பியின் இடப்பக்கத்தில் உள்ளது.

ஓட்டம் மேல்நோக்கிச் செல்கிறது. தக்கைத் திருகைக் கம்பியின் வழியே மேல்நோக்கிச் செலுத்துங்கள். கம்பியின் இடப்பக்கத்தில் புலம் தாளுக்கு வெளியே வருகிறது.

$A$ ஊடான புலம் தாளுக்கு வெளியே உள்ளது, அது குறைகிறது.

லென்ஸ் விதிப்படி தடம் இழந்ததைத் திருப்ப அதே திசையில், தாளுக்கு வெளியே, பாயத்தை உண்டாக்கும். தடத்தின் உள்ளே தாளுக்கு வெளியே புலம் வர ஓட்டம் இடஞ்சுழியாகப் பாய வேண்டும்.

எனவே $A$ இல் தூண்டப்படும் ஓட்டம் இடஞ்சுழியானது.

தடம் $B$ கம்பியின் வலப்பக்கத்தில் உள்ளது.

கம்பியின் வலப்பக்கத்தில் புலம் தாளுக்குள் செல்கிறது.

$B$ ஊடான புலம் தாளுக்குள் உள்ளது, அது குறைகிறது.

லென்ஸ் விதிப்படி தடம் இழந்ததைத் திருப்ப அதே திசையில், தாளுக்குள், பாயத்தை உண்டாக்கும். தடத்தின் உள்ளே தாளுக்குள் புலம் செல்ல ஓட்டம் வலஞ்சுழியாகப் பாய வேண்டும்.

எனவே $B$ இல் தூண்டப்படும் ஓட்டம் வலஞ்சுழியானது.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

இப்போது ஐந்து தெரிவுகளுடன் பொருத்துவோம்.

(1) $A$ இல் வலஞ்சுழி தவறு. நாம் இடஞ்சுழி எனக் கண்டோம்.

(2) $A$ இல் இடஞ்சுழி, $B$ இல் வலஞ்சுழி. இது பொருந்துகிறது.

(3) இது இரு தடங்களையும் இடம் மாற்றுகிறது. பொருந்தவில்லை.

(4) $B$ இல் இடஞ்சுழி தவறு. நாம் வலஞ்சுழி எனக் கண்டோம்.

(5) மாறும் பாயம் ஓட்டத்தைத் தரும். எனவே பூச்சியம் பொருந்தவில்லை.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

$A$ இல் ஓட்டம் இடஞ்சுழியாக இருக்க வேண்டும், தாளுக்கு வெளியே வரும் புலத்தைத் திருப்பித் தர.

இது இரு தடங்களையும் இடம் மாற்றுகிறது. $A$ இல் புலம் தாளுக்கு வெளியே வருகிறது, $B$ இல் தாளுக்குள் செல்கிறது.

$B$ இல் ஓட்டம் வலஞ்சுழியாக இருக்க வேண்டும், தாளுக்குள் செல்லும் புலத்தைத் திருப்பித் தர.

கம்பியின் புலம் குறைகிறது, எனவே ஒவ்வொரு தடத்தின் ஊடான பாயமும் மாறுகிறது, ஓட்டம் தூண்டப்படும்.

சரிபார்ப்பு

இரு விடைகளும் பொருந்துகின்றனவா?

இரு தடங்களும் கம்பியின் எதிர்ப் பக்கங்களில் உள்ளன, எனவே கம்பியின் புலம் அவற்றின் ஊடாக எதிர்த் திசைகளில் செல்கிறது. எனவே இரு தூண்டப்படும் ஓட்டங்களும் எதிர்த் திசைகளில் பாயும்: $A$ இல் இடஞ்சுழி, $B$ இல் வலஞ்சுழி.

இரண்டும் வீழ்ச்சியை எதிர்க்கும் திசையில் உள்ளன. இரு தடங்களும் தம்மிடமிருந்த பாயத்தைத் தக்கவைக்க முயல்கின்றன என்பதே இதன் பொருள்.

முடிவு

$A$ இல் தூண்டப்படும் ஓட்டம் இடஞ்சுழியானது, $B$ இல் வலஞ்சுழியானது.

விடை (2).

முதலில் தக்கைத் திருகு விதியால் ஒவ்வொரு தடத்தின் ஊடாகவும் கம்பியின் புலம் எத்திசையில் செல்கிறது எனக் காணுங்கள்.

பின்னர் அந்தப் பாயம் கூடுகிறதா குறைகிறதா எனக் கேளுங்கள். தடம் மாற்றத்தை எதிர்க்கும் ஓட்டத்தை அனுப்பும்: பாயம் குறைந்தால் அதே திசையில் பாயத்தை உண்டாக்கும்.

பரீட்சைக் குறிப்பு