2023 A/L Physics Past Paper · Question 47 (Tamil Medium)

காந்தப் புலத்தினுள் புகும் முக்கோணத் தடம்

உருவிற் காட்டப்பட்டுள்ளவாறு ஒரு பக்கத்தின் நீளம் $0.05\,\text{m}$ ஆன சமபக்க முக்கோணக் கடத்தும் தடம் ஒரு சீரான வேகம் $v = 0.5\,\text{m s}^{-1}$ உடன் பாய அடர்த்தி $B = 0.1\,\text{T}$ ஐ உடைய ஒரு சீரான காந்தப் புலம் இருக்கும் பிரதேசத்தைக் கடந்து செல்கின்றது. தடம் புலத்தினுள்ளே புகும்போது தடத்தில் தூண்டப்படும் உயர்ந்தபட்ச மி.இ.வி. இன் பருமனும் ஓட்டத்தின் திசையும் முறையே யாவை?

(1) $2.5\,\text{mV}$ , இடஞ்சுழி
(2) $2.5\,\text{mV}$ , வலஞ்சுழி
(3) $0.5\,\text{mV}$ , இடஞ்சுழி
(4) $0.5\,\text{mV}$ , வலஞ்சுழி
(5) $0.25\,\text{mV}$ , வலஞ்சுழி

Answer and explanation

Answer: (1) $2.5\,\text{mV}$ , இடஞ்சுழி

வினா என்ன கேட்கிறது

நமக்கு வேண்டியது: தடம் புகும்போது உயர்ந்தபட்ச மின்னியக்க விசையும் ஓட்டத்தின் திசையும்.

முதலில் திசைகளை நிர்ணயியுங்கள். வரைந்துள்ளவாறே தாளைப் பார்க்கிறோம். பெருக்கல் குறிகள் புலம் $B$ தாளினுள் செல்கிறது எனக் காட்டுகின்றன. தடம் தன் முனை முன்னே இருக்க $v$ உடன் வலப்புறம் நகர்கிறது.

ஒவ்வொரு எழுத்தும் எதைக் குறிக்கும்:

$B$ ( $\text{T}$ ): புலத்தின் பாய அடர்த்தி, $0.1\,\text{T}$ .

$v$ ( $\text{m s}^{-1}$ ): தடத்தின் வேகம், $0.5\,\text{m s}^{-1}$ .

$a$ ( $\text{m}$ ): முக்கோணத்தின் பக்கம், $0.05\,\text{m}$ .

$l$ ( $\text{m}$ ): புலத்தின் எல்லை வழியே உள்ள தடத்தின் நீளம். அதுவே புலத்தை வெட்டும் நீளம்.

$E$ ( $\text{V}$ ): தூண்டப்படும் மின்னியக்க விசை.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

$\therefore$ கோலின் இரண்டு அந்தங்களுக்கும் இடையே தூண்டப்படும் மின்னியக்க விசை $E = Blv\sin\theta$ ஆகும்.

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

முதல் மேற்கோள் $B$ புலத்துக்குக் குறுக்கே $v$ வேகத்தில் அசையும் $l$ நீளமுள்ள கோலின் இரு அந்தங்களுக்கும் இடையே தூண்டப்படும் மின்னியக்க விசையைத் தருகிறது. செங்குத்தாக அசையும்போது $\theta = 90^\circ$ , எனவே $E = Blv$ .

இரண்டாவது மேற்கோள், லென்சின் விதி, தூண்டப்படும் ஓட்டம் தன்னை உண்டாக்கிய பாய மாற்றத்தை எதிர்க்கும் திசையில் பாயும் எனக் கூறுகிறது.

உதாரணமாக தூசு நிறைந்த தரையில் ஓர் அகலமான துடைப்பத்தைத் தள்ளுங்கள். புதிய தூசைத் தொடும் பகுதி அகலமாக இருந்தால் ஒவ்வொரு செக்கனும் அதிக தூசு சேருகிறது.

புலத்தினுள் புகும் தடமும் அப்படியே: புலத்தின் எல்லையைக் கடக்கும் பகுதி நீளமாக இருந்தால் ஒவ்வொரு செக்கனும் அதிக பாயம் உள்ளே வருகிறது.

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

லென்சின் விதியைப் பிரயோகியுங்கள்.

தடம் உள்ளே நகரும்போது அதன் பரப்பின் கூடுதலான பகுதி புலத்தினுள் வருகிறது. எனவே தடத்தினூடாகத் தாளினுள் செல்லும் பாயம் கூடுகிறது.

தூண்டப்படும் ஓட்டம் இந்தக் கூடுதலை எதிர்க்கிறது. அது தடத்தினுள் தாளிலிருந்து வெளியே வரும் தன் சொந்தப் புலத்தை உண்டாக்குகிறது.

முன்னாலிருந்து பார்க்கும்போது தாளிலிருந்து வெளியே வரும் புலத்தை உண்டாக்கும் ஓட்டம் இடஞ்சுழியாகச் சுற்றுகிறது.

காரணம் / கணக்கீடு

பருமனைக் காணுங்கள்.

முனை முதலில் புகுகிறது. புலத்தின் எல்லை வழியே உள்ள தடத்தின் பகுதி முக்கோணத்தின் குறுக்கே ஒரு நேர்கோடு. அது பூச்சியத்தில் தொடங்கி முக்கோணம் உள்ளே நகரும்போது நீள்கிறது.

முக்கோணத்தின் பின் பக்கம் எல்லையை அடையும் நொடியில் அது மிக நீளமானது. அப்போது அது பின் பக்கமே, $l = a = 0.05\,\text{m}$ .

எனவே அந்த நொடியில் மின்னியக்க விசை $E = Blv$ உயர்ந்தபட்சம்.

$0.05$

$l = a$

$2.5 \times 10^{-3}$

$E = Blv = 0.1 \times 0.05 \times 0.5$

$2.5$

$E = 2.5 \times 10^{-3} \times 1000$

திசையைக் கூறுங்கள்: நாம் தாளைப் பார்க்கும் விதத்தில் ஓட்டம் தடத்தைச் சுற்றி இடஞ்சுழியாகச் செல்கிறது.

இரண்டாவது வழியில் சரிபாருங்கள், பிளெமிங்கின் வலக்கை விதியால். புலத்தினுள் உள்ள தடத்தின் பகுதி தாளினுள் செல்லும் புலத்தின் குறுக்கே வலப்புறம் நகர்கிறது. அந்தப் பகுதியில் ஓட்டம் மேல்நோக்கி என விதி தருகிறது.

தடத்தின் வலப் பகுதியில் மேலே, பின் மேல் வழியே இடப்புறம், பின் இடப்பக்கம் கீழே: அது இடஞ்சுழி. இரு வழிகளும் பொருந்துகின்றன.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

இனி ஐந்து தெரிவுகளுடன் ஒப்பிடுக.

நமக்குக் கிடைத்தது $2.5\,\text{mV}$ , இடஞ்சுழி. தெரிவு (1) $2.5\,\text{mV}$ , இடஞ்சுழி. அது பொருந்துகிறது.

தெரிவு (2) இன் பருமன் சரி, ஆனால் திசை எதிர். தெரிவுகள் (3), (4), (5) சிறிய பருமனைக் கொண்டவை.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

பருமன் சரி. ஆனால் வலஞ்சுழி ஓட்டம் கூடிக்கொண்டிருக்கும் தாளினுள் செல்லும் பாயத்தை மேலும் கூட்டும். அது லென்சின் விதிக்கு எதிரானது.

$0.5\,\text{mV}$ க்கு $0.01\,\text{m}$ வெட்டு நீளம் வேண்டும். ஆனால் வெட்டு நீளம் முழுப் பக்கம் $0.05\,\text{m}$ ஐ அடைகிறது.

பருமனும் திசையும் தவறு: வெட்டு நீளம் $0.05\,\text{m}$ ஐ அடைகிறது. ஓட்டம் இடஞ்சுழியாகச் சுற்றுகிறது.

$0.25\,\text{mV}$ க்கு $0.005\,\text{m}$ வெட்டு நீளம் வேண்டும். ஓட்டம் இடஞ்சுழி, வலஞ்சுழி அல்ல.

சரிபார்ப்பு

$B * a * v * 1000$

மாற்றத்தின் குறியைச் சரிபாருங்கள். தடம் புகும்போது பாயம் கூடுகிறது. எனவே ஓட்டம் இடஞ்சுழி.

பின்னர் தடம் புலத்தை விட்டு வெளியேறும்போது பாயம் குறைகிறது. அப்போது ஓட்டம் வலஞ்சுழியாகிறது. வினா புகுவதைப் பற்றிக் கேட்கிறது. எனவே நமக்கு வேண்டியது இடஞ்சுழி.

முடிவு

$E = 2.5\,\text{mV}$

உயர்ந்தபட்ச மின்னியக்க விசை $E = Bav = 0.1 \times 0.05 \times 0.5 = 2.5\,\text{mV}$ . தடம் புகும்போது ஓட்டம் இடஞ்சுழியாகச் செல்கிறது.

விடை (1).

மேற்கோள்கள் அசையும் கடத்திக்கான $E = Blv$ ஐயும் லென்சின் விதியையும் தருகின்றன. முக்கோணத்தின் வெட்டு நீளம் முழுப் பக்கம் $a$ வரை வளர்கிறது என்பதும் பிளெமிங்கின் வலக்கை விதியால் சரிபார்த்ததும் அவற்றிலிருந்தும் உருவிலிருந்தும் நாம் எடுத்த தருக்கம்.

ஆசிரியர் குறிப்பு

புலத்தினுள் புகும் தடத்துக்கு, புலத்தின் எல்லை வழியே உள்ள தடத்தின் மிக நீளமான பகுதியைக் காணுங்கள். அந்த நீளத்துடன் $E = Blv$ ஐப் பயன்படுத்துங்கள். திசைக்கு, பாயம் கூடுகிறதா குறைகிறதா எனக் கேளுங்கள். ஓட்டம் அந்த மாற்றத்தை எதிர்க்கிறது.

பரீட்சைக் குறிப்பு

සිංහල · English