2023 A/L Physics Past Paper · Question 31 (Tamil Medium)

Answer: (4) $278.6\,\text{V}$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

நமக்குத் தெரிந்தவை:

வழங்கலின் இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானம் $V_{\text{rms}} = 200\,\text{V}$.

ஒவ்வோர் இருவாயியின் முன்முகக் கோடல் வோல்ற்றளவு $V_D = 0.7\,\text{V}$.

$\sqrt{2} = 1.4$ எனப் பயன்படுத்துகிறோம்.

வினா என்ன கேட்கிறது

நமக்கு வேண்டியது: சீராக்கிய வோல்ற்றளவின் உச்சப் பெறுமானம் $V_{\text{out}}$.

ஒவ்வொரு எழுத்தும் எதைக் குறிக்கும்:

$V_{\text{rms}}$ ($\text{V}$): வழங்கலின் இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானம்.

$V_m$ ($\text{V}$): வழங்கலின் உச்சப் பெறுமானம்.

$V_D$ ($\text{V}$): ஓர் இருவாயியின் முன்முகக் கோடல் வோல்ற்றளவு.

$V_{\text{out}}$ ($\text{V}$): சீராக்கிய வோல்ற்றளவின் உச்சப் பெறுமானம்.

எமது திட்டம் மூன்று படிகள். முதலில் வழங்கலின் உச்சப் பெறுமானத்தைக் காண்போம். அடுத்து ஓட்டத்தைக் கடத்தும் இருவாயிகளில் ஏற்படும் மொத்த வீழ்ச்சியைக் காண்போம். இறுதியில் வீழ்ச்சியைக் கழிப்போம்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

அதற்கமைய, தூண்டப்பட்ட மின்னியக்க விசையும் ஓட்டமும், நேரத்துடன் சைன் வளையி வடிவத்தில் மாறும். நடைமுறைப்பிரயோகத்தில், ஆடலோட்டம் அளக்கப்படுவது கூறப்படுவதும் அதன் இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானத்தினால் $(r.m.s.)$ ஆகும்.

யாதேனும் ஆடலோட்டத்தின் உச்சப் பெறுமானம் $I_m$ ஆயின், அதன் இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானம் $I_{r.m.s} = \frac{I_m}{\sqrt{2}}$ எனக் காட்டப்படும்.

$\therefore$ வழங்கல் வோல்ற்றளவின் உச்சப்பெறுமானம் $V_m = 240 \times \sqrt{2}$

இங்கு ஆடல் வோல்ற்றளவு அலையின் முழுச் சக்கரமும் சீராக்கலுக்கு உள்ளாகும். இதற்காகப் பயன்படுத்தப்படும் பால சீராக்குஞ் சுற்றை மாத்திரம் நாம் கவனிப்போம். இங்கு ஒரு தனி இருவாயிற்குப் பதிலாக நான்கு இருவாயிகளாலான பாலமொன்று உரு 1.28 இல் காட்டியுள்ளவாறு தொடுக்கப்படும்.

ஆடல் வோல்ற்றளவின் நேர் அரையானது பாலத்தை அடைந்ததும் $D_1$, $D_3$ ஆகிய இருவாயிகள் முன்முகக்கோடலுடன் செயற்பட்டு $R_L$ இற்குக் குறுக்காக அவ்வோட்டத்தைப் பாய இடமளிக்கும் விதம் உரு 1.29 (a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. மறை அரை அலையானது பெய்ப்பாக பாலச்சுற்றுக்கு செலுத்தப்படும்போது $D_2$, $D_4$ ஆகிய இருவாயிகள் முன்முகக் கோடலுற்று $R_L$ இற்குக் குறுக்காக ஓட்டம் பாய இடமளிக்கும் விதம் உரு 2.11 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. இந்த இரண்டு சந்தர்ப்பங்களிலும் $R_L$ இற்குக் குறுக்காக ஒரே திசையிலேயே ஓட்டம் பாய்கின்றது என்பது இதிலிருந்து தெரிகின்றது.

இரண்டு சந்தர்ப்பங்களிலும் மற்றைய இரண்டு இருவாயிகளும் பின்முகக்கோடல் நிலையில் காணப்படுகின்றமையால் ஓட்டத்தை கடத்துவதில் பங்குகொள்வதில்லை. அதற்கமைய ஆடல் வோல்ற்றளவினது பயப்பின் வடிவம் கீழே உரு:1.30(b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

சிலிக்கன் இருவாயிகளுக்காக $V_K = 0.7$ V எனவும் யேமானியம் இருவாயிகளுக்காக $V_K = 0.3$ V எனவும் கருதி

முதல் இரு மேற்கோள்களும் கூறுவது: ஆடல் வோல்ற்றளவு அதன் இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானத்தால் தரப்படுகிறது. இலங்கையின் தேசிய வழங்கல் வோல்ற்றளவு ஏறத்தாழ $240\,\text{V}$ இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானம் உடையது. உச்சப் பெறுமானம் இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானத்தின் $\sqrt{2}$ மடங்கு. வினா $\sqrt{2} = 1.4$ எனத் தருகிறது.

அடுத்த மேற்கோள்கள் கூறுவது: முழு அலைப் பாலச் சீராக்கிக்கு நான்கு இருவாயிகள் உண்டு. ஒவ்வோர் அரைச் சுற்றிலும் அவற்றில் இரண்டு முன்முகக் கோடலில் இருந்து ஓட்டத்தைக் கடத்தும். மற்ற இரண்டும் பின்முகக் கோடலில் இருக்கும். கடைசி மேற்கோள் கூறுவது: சிலிக்கன் இருவாயிக்கு வீழ்ச்சி ஏறத்தாழ $0.7\,\text{V}$.

உதாரணமாக இரண்டு சுங்கச் சாவடிகள் உள்ள ஒரு வீதியை நினைத்துப் பாருங்கள். அதன் வழியே செல்லும் வாகனம் இரண்டு சாவடிகளிலும் பணம் செலுத்தும். செலுத்திய பணம் ஓட்டுநர் தொடங்கிய தொகையிலிருந்து கழிக்கப்படும்.

பாலத்தில் ஓட்டமும் இரு இருவாயிகள் வழியே செல்லும். ஒவ்வொன்றும் வோல்ற்றளவிலிருந்து $0.7\,\text{V}$ ஐக் கழிக்கும்.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$V_m = \sqrt{2}\,V_{\text{rms}}$

$V_{\text{drop}} = 2\,V_D$

$V_{\text{out}} = V_m - V_{\text{drop}}$

மூன்றும் வோல்ற்றளவுகள். எனவே ஒவ்வொன்றும் $\text{V}$ இல். விடை $\text{V}$ இல்.

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

$280$

$V_m = 1.4 \times 200$

$1.4$

$V_{\text{drop}} = 2 \times 0.7$

$278.6$

$V_{\text{out}} = 280 - 1.4$

$1.4 * v - 2 * d$

காரணம் / கணக்கீடு

இனி ஐந்து தெரிவுகளுடன் ஒப்பிடுக.

(1) $141.5\,\text{V}$ நாம் கண்டதன் ஏறத்தாழ அரைவாசி. பொருந்தாது.

(2) $142.2\,\text{V}$ நாம் கண்டதன் ஏறத்தாழ அரைவாசி. பொருந்தாது.

(3) $277.2\,\text{V}$ $2.8\,\text{V}$ ஐக் கழிக்கிறது. இது இரண்டு இருவாயிகள் கூடுதல். பொருந்தாது.

(4) $278.6\,\text{V}$ நாம் கண்டது. இது பொருந்தும்.

(5) $280.0\,\text{V}$ எதையும் கழிக்கவில்லை. பொருந்தாது.

சரிபார்ப்பு

அலகுச் சரிபார்ப்பு: $V_m$, $V_{\text{drop}}$, $V_{\text{out}}$ ஆகியவை $\text{V}$ இல் உள்ளன. இடைநிலை ஒவ்வொன்றும் ஒரு வோல்ற்றளவு. எனவே ஒவ்வொன்றும் $\text{V}$ இல் இருப்பது சரி.

இது பொருத்தமாக உள்ளதா?

இருவாயிகள் சிறிது கழிப்பதால் வெளியீட்டின் உச்சம் வழங்கலின் உச்சத்திலும் சற்றுக் குறைவாக இருக்க வேண்டும். $278.6\,\text{V}$ ஆனது $280\,\text{V}$ இலும் சற்றுக் குறைவு.

சிலிக்கன் இருவாயிகளுக்குப் பொருந்தும்படி $1.4\,\text{V}$ வீழ்ச்சி $280\,\text{V}$ உடன் ஒப்பிடச் சிறியது.

முடிவு

$V_{\text{out}} = 278.6\,\text{V}$

சீராக்கிய வோல்ற்றளவின் உச்சப் பெறுமானம் $278.6\,\text{V}$.

விடை (4).

இந்த வினாவுக்கான புள்ளியைப் பரீட்சைத் திணைக்களம் அனைத்துப் பரீட்சார்த்திகளுக்கும் வழங்கியது. அதன் காரணம் எமக்குத் தெரியாது. ஒரு சாத்தியமான காரணம்: சீராக்கலை விளக்கும்போது பாடப்பகுதி செய்வது போல இருவாயிகளை நல்லியல்பு இருவாயிகளாகக் கருதும் மாணவருக்கு $280.0\,\text{V}$ கிடைக்கும். அது தெரிவு (5).

வினா ஒவ்வோர் இருவாயிக்கும் முன்முகக் கோடல் வோல்ற்றளவைத் தருகிறது. பாடப்பகுதி பாலச் சுற்றை மட்டுமே விவரிக்கிறது. எனவே வினாவிலிருந்து தொடரும் விடையைத் தருகிறோம்: ஒரே நேரத்தில் இரு இருவாயிகள் ஓட்டத்தைக் கடத்துவதால் விடை $278.6\,\text{V}$, தெரிவு (4).

உச்சப் பெறுமானம் இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானத்தின் $\sqrt{2}$ மடங்கு என்பது தமிழ், சிங்களப் பாடப்பகுதிகளில் சூத்திரத்துடன் உள்ளது. ஆங்கிலப் பாடப்பகுதியில் அதற்குச் சூத்திரம் இல்லை. எனவே அங்கு அது மேற்கோள்களிலிருந்தும் வினாவிலுள்ள $\sqrt{2} = 1.4$ இலிருந்தும் நாம் செய்யும் நியாயம்.

ஆசிரியர் குறிப்பு

உச்சப் பெறுமானம் இடைவர்க்க மூலப் பெறுமானத்தின் $\sqrt{2}$ மடங்கு. பாலச் சீராக்கியில் ஒரே நேரத்தில் இரு இருவாயிகள் ஓட்டத்தைக் கடத்துவதால் $2V_D$ ஐக் கழிக்க.

வினா தரும் எண்களைப் பயன்படுத்துங்கள். இங்கே ஒவ்வோர் இருவாயியின் $0.7\,\text{V}$.

பரீட்சைக் குறிப்பு