2023 A/L Physics Past Paper · Question 40 (Tamil Medium)

Answer: (2) $1.0\,\text{A}$

வினா என்ன கேட்கிறது

நமக்கு வேண்டியது: கலத்தினூடாகச் செல்லும் ஓட்டம் $I$.

ஒவ்வொரு எழுத்தும் எதைக் குறிக்கும்:

$I$ ($\text{A}$): கலத்தினூடாகச் செல்லும் ஓட்டம்.

$V$ ($\text{V}$): கலத்தின் வோல்ற்றளவு.

$R$ ($\Omega$): கலம் காணும் முழுச் சுற்றின் தடை.

$P$, $Q$, $O$, $S$, $T$, $N$: வலையமைப்பின் சந்திகள். $P$ என்பது கலத்துக்கு அடுத்துள்ள $2\,\Omega$ தடையியின் மறு முனையிலுள்ள சந்தி. $Q$ மேல் வலது மூலை, $O$ நடுச் சந்தி. $S$, $T$ கீழ் இடது, கீழ் வலது மூலைகள். $N$ கலத்துக்குத் திரும்பிச் செல்லும் கீழ்க் கம்பி.

தரப்பட்ட தகவல்கள்

நமக்குத் தெரிந்தவை:

கலத்தின் வோல்ற்றளவு $V = 6.5\,\text{V}$.

கலத்தின் அகத் தடை புறக்கணிக்கத்தக்கது. எனவே முழு $6.5\,\text{V}$ உம் சுற்றுக்குக் குறுக்கே உள்ளது.

தடையிகள் உருவில் உள்ளவாறு $2$, $1$, $2$, $8$, $6$, $4$, $2$, $10$, $12$, $4\,\Omega$.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

1. தொடரான தடையிகளை ஒரே ஓட்டத்தைக் கொண்டு செல்லும் வகையில் சில தடையிகள் தொகுக்கப்பட்டு உள்ளனவாயின் அது தொடரான இணைப்பாகும். அதே ஓட்டத்தைக் கொண்டு சென்றவாறு ஆரம்பத் தடைக்குக் குறுக்காக காணப்படும் மொத்த அழுத்த வித்தியாசத்தைப் பேணும் தனித் தடையியின் தடையானது ஆரம்பத் தடைத்தொகுதியின் சமவலுத்தடையாகும்.

இந்த கல்வனோமானியின் வாசிப்பு பூச்சியமாகும் வரையில் மேற்படி மாறுந் தடையிகளுள் ஒன்று அல்லது சில செப்பஞ் செய்யப்படும் (பரிசோதனை ரீதியான படிமுறைகளாக முதலில் $K_1$ ஆளியும் பின்னர் $K_2$ ஆளியும் மூடப்படும்) இவ்வாறாகப் பூச்சியத் திறம்பலைப் பெற்ற பின்னர் அச்சந்தர்ப்பத்தில் BD கிளையில் ஓட்டம் பாய்வதில்லையாதலால் இந்த இரண்டு சந்திகளுக்கும் இடையே அழுத்தம் சமமானது.

$\therefore$ A இற்கும் C இற்கும் இடையே வீற்ஸ்ரன் பலக் கோட்பாடு திருப்தியாகின்றது. BD இன் வழியே ஓட்டம் பாய்வதில்லை. எனவே BD இனை அப்புறப்படுத்திச் சுற்றைக் கருதுவதால் A இற்கும் C இற்கும் இடையே சமவலுத்தடை $R_1$ ஆகும்.

முதல் மேற்கோள் தொடரான தடையிகள் ஒரே ஓட்டத்தைக் கொண்டு செல்லும் எனக் கூறுகிறது. இரண்டாவது மேற்கோள் பாலம் சமனிலையில் இருக்கும்போது நடுக் கிளையின் ஊடாக ஓட்டம் பாயாது எனக் கூறுகிறது. மூன்றாவது மேற்கோள் இது நிகழும் ஒரு தடை வலையைக் காட்டுகிறது. அங்கே நடுத் தடையியை நீக்கலாம்.

உதாரணமாக ஒரு நகரம் $P$ இலிருந்து நகரம் $N$ க்குச் செல்லும் இரு வீதிகளையும் அவற்றை இணைக்கும் குறுக்கு வீதியையும் நினையுங்கள். குறுக்கு வீதியின் இரு முனைகளும் ஒரே உயரத்தில் இருந்தால் அதில் யாரும் நடக்க மாட்டார்கள். ஏனெனில் தள்ளுவதற்குச் சரிவு இல்லை.

சுற்றில் அழுத்தம் உயரம் போன்றது. இரு சந்திகள் ஒரே அழுத்தத்தில் இருந்தால் அவற்றுக்கிடையே ஓட்டம் பாயாது. எனவே அவற்றை இணைக்கும் தடையியை நீக்கலாம்.

காரணம் / கணக்கீடு

சுற்றை வாசியுங்கள்.

கலத்துக்கு அடுத்துள்ள $2\,\Omega$ தடையி மற்றதுடன் தொடராக உள்ளது. அதன் பின் சந்தி $P$. $P$ இலிருந்து வலையமைப்பு கீழ்க் கம்பி $N$ க்குச் செல்கிறது. அது கலத்துக்குத் திரும்புகிறது.

எனவே முழுச் சுற்று என்பது $2\,\Omega$ தடையியும் $P$, $N$ இற்கு இடையேயான வலையமைப்பும் தொடராக இருப்பதாகும்.

சமச்சீரைத் தேடுங்கள்.

$P$ இற்கும் $T$ இற்கும் இடையே ஒரு பாதை $Q$ வழியாகச் செல்கிறது: $1\,\Omega$ பின் $2\,\Omega$. இன்னொன்று $O$ வழியாக: $2\,\Omega$ பின் $4\,\Omega$. இரு விகிதங்களும் ஒன்றே, $1 : 2$.

$P$ இற்கும் $N$ இற்கும் இடையே ஒரு பாதை $S$ வழியாகச் செல்கிறது: $6\,\Omega$ பின் $12\,\Omega$. இன்னொன்று $T$ வழியாக: $2\,\Omega$ (இந்தப் பெறுமானத்தைச் சற்றுப் பின் காண்போம்) பின் $4\,\Omega$. மீண்டும் விகிதங்கள் ஒன்றே, $1 : 2$.

ஒரே அழுத்தத்தில் உள்ள சந்திகளைக் குறியுங்கள்.

விகிதங்கள் ஒன்றாக இருப்பதால் $Q$, $O$ ஒரே அழுத்தத்தில் உள்ளன. அவற்றுக்கிடையே உள்ள $8\,\Omega$ தடையியினூடாக ஓட்டம் பாயாது.

அதே போல் $S$, $T$ ஒரே அழுத்தத்தில் உள்ளன. அவற்றுக்கிடையே உள்ள $10\,\Omega$ தடையியினூடாக ஓட்டம் பாயாது.

எனவே இவ்விரு தடையிகளையும் நீக்கலாம்.

$2$

$R_{PT} = \dfrac{3 \times 6}{3 + 6}$

$4.5$

$R_{PN} = \dfrac{18 \times 6}{18 + 6}$

தேவையான சமன்பாடுகள்

$R_{\text{series}} = R_1 + R_2$

$R_{\text{parallel}} = \dfrac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$

$R = 2 + R_{PN}$

$I = \dfrac{V}{R}$

$6.5$

$R = 2 + 4.5$

$1.0$

$I = \dfrac{6.5}{6.5}$

$a * b / (a + b)$

$v / (2 + r)$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

இனி ஐந்து தெரிவுகளுடன் ஒப்பிடுக.

(1) $0.5\,\text{A}$ பொருந்தாது.

(2) $1.0\,\text{A}$ பொருந்தும்.

(3) $1.2\,\text{A}$ பொருந்தாது.

(4) $1.5\,\text{A}$ பொருந்தாது.

(5) $2.0\,\text{A}$ பொருந்தாது.

சரிபார்ப்பு

இது பொருத்தமாக உள்ளதா?

கலம் காணும் தடை $6.5\,\Omega$. அது தனியே உள்ள $2\,\Omega$ தடையியிலும் பெரியது. மற்ற பாதைகள் ஓட்டம் செல்ல உதவுவதால் எல்லாத் தடையிகளையும் வரிசையாக வைத்த தடையிலும் சிறியது.

திருப்பிப் பிரதியிடுங்கள்: $6.5\,\Omega$ இனூடாக $1.0\,\text{A}$ ஆனது $6.5\,\text{V}$ ஐத் தரும். அது கலத்தின் வோல்ற்றளவு.

முடிவு

$I = 1.0\,\text{A}$

கலத்தினூடாகச் செல்லும் ஓட்டம் $1.0\,\text{A}$.

விடை (2).

மேற்கோள்கள் தொடர், சமனிலையடைந்த பாலம் ஆகியவற்றைத் தருகின்றன. சமனிலையில் நடுக் கிளையினூடாக ஓட்டம் பாயாது. சமாந்தரத் தடையிகளுக்கு $\dfrac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$ என்பதும் விகிதங்கள் $1 : 2$ ஆக இருப்பதால் சந்திகள் சம அழுத்தத்தில் இருக்கும் என்பதும் ஒவ்வொரு பாதையிலும் ஓட்டம் சமம் என்பதிலிருந்து வரும் நாம் செய்யும் நியாயம்.

ஆசிரியர் குறிப்பு

ஒரே விகிதமுள்ள இரு பாதைகளைத் தேடுங்கள். அவற்றின் நடுச் சந்திகள் ஒரே அழுத்தத்தில் இருக்கும். எனவே அவற்றுக்கிடையே உள்ள தடையியினூடாக ஓட்டம் பாயாது. அதை நீக்கலாம்.

பின் தொடர், சமாந்தரப் பகுதிகளைச் சுருக்கி $I = \dfrac{V}{R}$ ஐப் பயன்படுத்துங்கள்.

பரீட்சைக் குறிப்பு