2023 A/L Physics Past Paper · Question 43 (Tamil Medium)

Answer: (1) வரைபு (1)

வினா என்ன கேட்கிறது

நமக்கு வேண்டியது: $R$ க்கு எதிரே வோல்ற்றுமானி வாசிப்பு $V$ இன் வரைபு.

ஒவ்வொரு எழுத்தும் எதைக் குறிக்கும்:

$V$ ($\text{V}$): வோல்ற்றுமானியின் வாசிப்பு. அதன் $+$ முனை $B$ இல் உள்ளது.

$V_A$, $V_B$ ($\text{V}$): சுற்றின் அடியில் உள்ள புவித் தொடுப்பிலிருந்து அளக்கும்போது $A$, $B$ இன் அழுத்தங்கள்.

$R$ ($\Omega$): $100\,\Omega$ தடையியில் புவித் தொடுப்புக்கும் வழுக்கும் தொடுகை $B$ க்கும் இடையிலுள்ள பகுதியின் தடை.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

தரப்பட்ட யாதேனும் பெய்ப்பு வோல்ற்றளவின் யாதேனும் பின்னத்தை மாத்திரம் வேறொரு வேலைக்காகப் பயன்படுத்த வேண்டிய தேவையேற்படும்போது அதற்காக அழுத்தப் பிரிப்பான் எனும் சுற்று அமைப்பு பயன்படுத்தப்படும்.

வழுக்கி ஆளி கொண்ட ஒரு தடையி பயன்படும் அழுத்தப் பிரிப்பான் ஒன்றின் மூலம் பூச்சியத்திலிருந்து $V_0$ வரை எந்தவொரு மாறும் பயப்பு வோல்ற்றளவையும் பெறலாம். இவ்வாறாகக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய பயப்பு வோல்ற்றளவானது மின் விளக்கு போன்றதொரு சுமையான வழங்கல் வோல்ற்றளவைக் கட்டுப்படுத்துவதற்காகப் பயன்படுத்தலாம்.

முதல் மேற்கோள் அழுத்தப் பிரிப்பான் பெய்ப்பு வோல்ற்றளவின் ஒரு பின்னத்தைத் தருகிறது எனக் கூறுகிறது. தொடராக உள்ள இரு தடையிகள் $R_1$, $R_2$ அதை $R_1 : R_2$ விகிதத்தில் பிரிக்கின்றன. எனவே $R_2$ க்குக் குறுக்கே உள்ள பயப்பு $V_0 = \dfrac{R_2}{R_1 + R_2}V_1$. இரண்டாவது மேற்கோள் வழுக்கி ஆளியுடன் உள்ள ஒரு தடையி பூச்சியம் முதல் பெய்ப்பு வோல்ற்றளவு வரை எந்தவொரு பயப்பு வோல்ற்றளவையும் தரும் எனக் கூறுகிறது.

உதாரணமாக வானொலியின் ஒலிக் கட்டுப்பாட்டுக் குமிழ் ஒரு தடையியில் உள்ள வழுக்கி ஆளி. அதைக் கூட்டினால் பற்றரி வோல்ற்றளவின் பெரிய பகுதி ஒலிபெருக்கியை அடைகிறது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$V_A = \dfrac{20}{60 + 20} \times 12 = 3$

$V_B = \dfrac{R}{100} \times 12 = 0.12R$

$V = V_B - V_A = 0.12R - 3$

காரணம் / கணக்கீடு

$A$ இன் அழுத்தம்:

$60\,\Omega$ தடையியும் $20\,\Omega$ தடையியும் $12\,\text{V}$ பற்றரிக்குக் குறுக்கே தொடராக உள்ளன. புள்ளி $A$ அவற்றுக்கு இடையே உள்ளது.

வோல்ற்றளவு தடைகளின் விகிதத்தில் பிரிகிறது. எனவே $20\,\Omega$ தடையி $12\,\text{V}$ இன் $\dfrac{20}{80}$ ஐ எடுக்கிறது, அது $3\,\text{V}$. இலட்சிய வோல்ற்றுமானி ஓட்டத்தை எடுக்காததால் $R$ மாறும்போது இது மாறாது.

$3$

$V_A = \dfrac{20}{60 + 20} \times 12$

$B$ இன் அழுத்தம்:

முழு $100\,\Omega$ தடையியும் $12\,\text{V}$ பற்றரிக்குக் குறுக்கே உள்ளது. அடியில் உள்ள பகுதி $R$ $12\,\text{V}$ இன் $\dfrac{R}{100}$ ஐ எடுக்கிறது.

எனவே $V_B = \dfrac{12R}{100} = 0.12R$ வோல்ற்றில். அது $R = 0$ இல் $0$ இலிருந்து $R = 100\,\Omega$ இல் $12\,\text{V}$ வரை நேர்கோட்டில் வளர்கிறது.

$0.12R$

$V_B = \dfrac{R}{100} \times 12$

$0.12R - 3$

$V = V_B - V_A = 0.12R - 3$

$-3$

$V = 0 - 3$

$25$

$R = \dfrac{3}{0.12}$

$V = 0.12 \times 50 - 3$

$9$

$V = 0.12 \times 100 - 3$

$12 * r / 100 - 12 * 20 / (60 + 20)$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

இனி ஐந்து வரைபுகளுடன் ஒப்பிடுக.

வரைபு (1) $-3\,\text{V}$ இலிருந்து $25\,\Omega$ இல் பூச்சியத்தினூடாக $+9\,\text{V}$ வரை செல்லும் நேர்கோடு. அது பொருந்துகிறது.

வரைபு (2) பூச்சியத்தில் தொடங்குகிறது. வரைபு (3) ஒரு வளைவு. வரைபு (4) இறங்குகிறது. வரைபு (5) $50\,\Omega$ இல் பூச்சியத்தைக் கடக்கிறது. இவை பொருந்தவில்லை.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

வரைபு (2) பூச்சியத்தில் தொடங்குகிறது. ஆனால் புள்ளி $A$ $3\,\text{V}$ இல் உள்ளது. எனவே $R = 0$ இல் வாசிப்பு $-3\,\text{V}$.

வரைபு (3) ஒரு வளைவு. ஆனால் $V_B - V_A$ என்பது $R$ இல் நேர்கோடு.

வரைபு (4) $+3\,\text{V}$ இலிருந்து இறங்குகிறது. ஆனால் $+$ முனை $B$ இல் உள்ளது. எனவே வாசிப்பு $-3\,\text{V}$ இலிருந்து ஏறுகிறது.

வரைபு (5) $50\,\Omega$ இல் பூச்சியத்தைக் கடக்கிறது. ஆனால் முழு $12\,\text{V}$ உம் $100\,\Omega$ தடையிக்குக் குறுக்கே உள்ளது. எனவே அது $25\,\Omega$ இல் கடக்கிறது.

முடிவு

$V = 0.12R - 3$

வாசிப்பு $V = 0.12R - 3$, $-3\,\text{V}$ இலிருந்து $+9\,\text{V}$ வரை ஒரு நேர்கோடு. அது வரைபு (1).

விடை (1).

மேற்கோள்கள் அழுத்தப் பிரிப்பானையும் ஒரு தடையியில் வழுக்கி ஆளியையும் தருகின்றன. வோல்ற்றுமானி $+$ முனை $B$ இல் இருக்க $V_B - V_A$ ஐக் காட்டுகிறது என்பதும் $R$ என்பது $100\,\Omega$ தடையியில் வழுக்கி ஆளிக்குக் கீழே உள்ள பகுதி என்பதும் உருவை நாம் வாசித்த விதம்.

ஆசிரியர் குறிப்பு

ஒவ்வொரு புள்ளியின் அழுத்தத்தையும் புவித் தொடுப்பிலிருந்து காணுங்கள். பின் கழியுங்கள்: $+$ முனை கழித்தல் $-$ முனை. $R = 0$, பூச்சியம், $R = 100\,\Omega$ போன்ற இரண்டு மூன்று புள்ளிகளைக் கண்டு அவற்றை இணையுங்கள்.

பரீட்சைக் குறிப்பு