2024 A/L Physics Past Paper · Question 18 (Tamil Medium)

Answer: (2) $0{\cdot}8\ \text{V}$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

இந்த வினா ஒரு பற்றரியுடன் இணைக்கப்பட்ட ஐந்து தடையிகளின் சுற்றுப் பற்றியது.

பற்றரி சுற்றில் ஓட்டத்தைச் செலுத்துகிறது. சந்திகளில் ஓட்டம் பிரிந்து மீண்டும் சேர்கிறது. ஒவ்வொரு தடையியும் பற்றரியின் வோல்ற்றளவில் ஒரு பகுதியை எடுக்கிறது.

நாம் காண வேண்டியது: தடையி $R_4$ இற்குக் குறுக்கே உள்ள வோல்ற்றளவு.

எப்படிக் காண்போம்: ஒரு தடையி மட்டும் மிஞ்சும் வரை தடையிகளைப் படிப்படியாகச் சேர்ப்போம். பற்றரியிலிருந்து வரும் ஓட்டத்தைக் காண்போம். பின்னர் சுற்றினுள் படிப்படியாக $R_4$ வரை திரும்பிச் செல்வோம்.

$E=6.0\ \text{V}$. பற்றரியின் அகத் தடை புறக்கணிக்கத்தக்கது. $R_1=50\ \Omega$, $R_2=50\ \Omega$, $R_3=60\ \Omega$, $R_4=30\ \Omega$, $R_5=30\ \Omega$.

வினா என்ன கேட்கிறது

$E$ ($\text{V}$): பற்றரியின் மி. இ. வி.

$R_1$ முதல் $R_5$ வரை ($\Omega$): ஐந்து தடைகள்.

$R$ ($\Omega$): சமவலுத்தடை.

$I$ ($\text{A}$): ஓட்டம்.

$V$ ($\text{V}$): அழுத்த வித்தியாசம் (வோல்ற்றளவு).

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.

ஒரே அழுத்த வித்தியாசத்தைக் கொண்டிருக்கும் வகையில் சில தடையிகள் தொடுக்கப்பட்டுள்ளவாயின் அது சமாந்தரமான இணைப்பாகும்.

$$V = IR$$ ——— ①

என்ன நடக்கிறது: $R_3$ உம் $R_4$ உம் அருகருகே உள்ளன. எனவே அவற்றுக்கு ஒரே வோல்ற்றளவு. இரண்டும் சேர்ந்து $R_5$ உடன் தொடர் இணைப்பில் உள்ளன. எனவே அச்சோடியூடாகவும் $R_5$ ஊடாகவும் ஒரே ஓட்டம் பாய்கிறது.

இந்த முழு $R_3$, $R_4$, $R_5$ பகுதியும் $R_2$ உடன் அருகருகே உள்ளது. பின்னர் அவை யாவும் $R_1$ உடனும் பற்றரியுடனும் தொடர் இணைப்பில் உள்ளன.

எனவே சுற்றை ஒரு தடையியாகச் சுருக்கி, பற்றரியின் ஓட்டத்தைக் கண்டு, பின்னர் மீண்டும் விரித்து $R_4$ ஐ அடைவோம்.

உதாரணமாக நாள் இறுதியில் பாடசாலை மண்டபத்திலிருந்து வெளியேறும் மாணவர்களை நினையுங்கள்.

அனைவரும் ஒரு நடைபாதை வழியே நடக்கிறார்கள். பின்னர் நடைபாதை சம அளவில் கடக்கக்கூடிய இரு கதவுகளை அடைகிறது. கூட்டம் இரண்டாகப் பிரிகிறது.

ஒரு கதவுக்குப் பின் பாதை மீண்டும் அகலமான படிக்கட்டாகவும் ஒடுங்கிய படிக்கட்டாகவும் பிரிகிறது. அதிக மாணவர்கள் அகலமானதைத் தெரிவு செய்கிறார்கள்.

சொற்களில்: ஒவ்வொரு சந்தியிலும் கூட்டம் பிரிகிறது. இலகுவான வழி பெரிய பங்கை எடுக்கிறது. சுற்றில் ஓட்டமும் அவ்வாறே பிரிகிறது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$R=R_1+R_2$

$\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}$

$V=IR$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

$20$

$R_{34}=\dfrac{60\times30}{60+30}$

$50$

$R_{345}=20+30$

$25$

$R_{2345}=\dfrac{50\times50}{50+50}$

$75$

$R=50+25$

$0.08$

$I=\dfrac{6.0}{75}$

$2.0$

$V_2=0.08\times25$

$0.04$

$I_{345}=\dfrac{2.0}{50}$

$0.8$

$V_4=0.04\times20$

காரணம் / கணக்கீடு

$R_3$ உம் $R_4$ உம் சமாந்தர இணைப்பில் உள்ளன. எனவே $R_4$ இற்குக் குறுக்கே உள்ள வோல்ற்றளவு அச்சோடிக்குக் குறுக்கே உள்ள வோல்ற்றளவு, $0.8\ \text{V}$. இது தெரிவு (2).

இச்சுற்றின் எந்தப் படியும் $0.7\ \text{V}$ ஐத் தருவதில்லை. அதற்கு $R_3$, $R_4$ ஊடான ஓட்டம் $0.035\ \text{A}$ ஆக வேண்டும். ஆனால் அது $0.04\ \text{A}$.

$1.2\ \text{V}$ என்பது $R_5$ இற்குக் குறுக்கே உள்ள வோல்ற்றளவு: $0.04\times30$. வினா $R_4$ பற்றிக் கேட்கிறது. அது $R_3$ உடன் ஓட்டத்தைப் பகிர்கிறது.

$2.0\ \text{V}$ என்பது $R_2$ இற்கும் முழு $R_3$, $R_4$, $R_5$ பகுதிக்கும் குறுக்கே உள்ள வோல்ற்றளவு. அப்பகுதி அதை மீண்டும் பிரிக்கிறது: $R_5$ இல் $1.2\ \text{V}$, $R_4$ இல் $0.8\ \text{V}$ மட்டுமே.

$2.4\ \text{V}$ என்பது முழு $6.0\ \text{V}$ ஐயும் $20\ \Omega$, $30\ \Omega$ இற்கிடையே பகிர்வதால் வருகிறது. $R_1$, $R_2$ இல்லாதது போல. $R_1$ முதலில் $4.0\ \text{V}$ ஐ எடுக்கிறது.

சரிபார்ப்பு

$E/(50+25)*25/50*20$

$V_1+V_5+V_4=4.0+1.2+0.8$

$4.0+1.2+0.8=6.0\ \text{V}$

$R_1$, $R_5$, $R_4$ வழியே சுற்றிப் பற்றரிக்குத் திரும்பும்போது வோல்ற்றளவுகள் கூடி மி. இ. வி. $6.0\ \text{V}$ ஆகின்றன. அவ்வாறே ஆக வேண்டும்.

$V=IR$ என்பது $\text{A}\times\Omega$. அது $\text{V}$, வோல்ற்றளவின் அலகு.

முடிவு

$V_4=0.8\ \text{V}$

$R_4$ இற்குக் குறுக்கே உள்ள வோல்ற்றளவு $0.8\ \text{V}$. விடை (2).