9 அமைப்புள்ள கேள்வி — அலகு 6-இன் ஒவ்வொரு பகுதியிலிருந்தும், முழுச் செயல்படுத்தப்பட்ட விடைகளுடன். ஒவ்வொரு கேள்வியின் "காட்டு விடை"-ஐ அழுத்தி விடையை வெளிப்படுத்துங்கள்.
கட்டமைப்பு வினா U6-S1
8 புள்ளி
இரு புள்ளி மின்னேற்றங்கள் q₁=+3 μC, q₂=−3 μC, 0.2 m தொலைவில் (k=9×10⁹).
(a) அவற்றுக்கிடையே விசையின் பருமனைக் கணக்கிடுக.
விடை
F = kq₁q₂/r² = 9×10⁹ × (3×10⁻⁶)²/0.2²
= 9×10⁹ × 9×10⁻¹²/0.04 = 2.025 N (கவர்ச்சி)
(b) q₁-இலிருந்து 0.1 m தொலைவில் (q₂ அகற்றப்பட்டது) மின்புல வலிமை?
விடை
E = kq/r² = 9×10⁹×3×10⁻⁶/0.1² = 27×10³/0.01 = 2.7×10⁶ N C⁻¹
(c) விசை கவர்ச்சியா விலக்கமா? காரணம்.
விடை
கவர்ச்சி — q₁ நேர், q₂ எதிர் (எதிர் மின்னூட்டங்கள் கவர்கின்றன).
கட்டமைப்பு வினா U6-S2
6 புள்ளி
இணைத் தகடுகள் 2000 V மின்னழுத்தத்தில், 4 mm இடைவெளி.
(a) தகடுகளுக்கிடையே மின்புல வலிமையைக் கணக்கிடுக.
விடை
E = V/d = 2000/(4×10⁻³) = 5×10⁵ V m⁻¹
(b) அப்புலத்தில் ஒரு 2 nC மின்னேற்றத்தின் மீது விசை?
விடை
F = qE = 2×10⁻⁹ × 5×10⁵ = 1×10⁻³ N
கட்டமைப்பு வினா U6-S3
5 புள்ளி
மின்புலமும் கூலூம் விதியும்.
(a) மின்புல வலிமையை வரையறுத்து, அலகைத் தருக.
விடை
மின்புல வலிமை E = அலகு நேர் சோதனை மின்னேற்றத்தின் மீது செயற்படும் விசை = F/q (சோதனை q→0). அலகு N C⁻¹ (= V m⁻¹), திசையன்.
(b) கூலூம் விதிக்கும் நியூட்டன் ஈர்ப்பு விதிக்கும் ஒரு ஒற்றுமை, ஒரு வேறுபாடு கூறுக.
விடை
ஒற்றுமை: இரண்டும் தலைகீழ் வர்க்க விதிகள் (F ∝ 1/r²). வேறுபாடு: மின்விசை கவர்ச்சி/விலக்கம் (இரு மின்னூட்டம்) & மிக வலிமை; ஈர்ப்பு கவர்ச்சி மட்டும்.
கட்டமைப்பு வினா U6-S4
8 புள்ளி
ஒரு புள்ளி மின்னேற்றம் Q = 5 nC (k=9×10⁹).
(a) அதிலிருந்து 0.05 m தொலைவில் அழுத்த நிலை V-ஐக் கணக்கிடுக.
விடை
V = kQ/r = 9×10⁹ × 5×10⁻⁹/0.05
= 45/0.05 = 900 V
(b) அதே புள்ளியில் மின்புல வலிமை E-ஐக் கணக்கிடுக.
விடை
E = kQ/r² = 9×10⁹ × 5×10⁻⁹/0.05² = 45/0.0025 = 1.8×10⁴ N C⁻¹
(= V/r = 900/0.05 ✓)
(c) ஒரு 2 nC மின்னேற்றத்தை அப்புள்ளிக்குக் கொண்டுவர செய்யும் வேலை?
விடை
W = qV = 2×10⁻⁹ × 900 = 1.8×10⁻⁶ J
கட்டமைப்பு வினா U6-S5
6 புள்ளி
மின்னேற்றத்தின் முடுக்கம்.
(a) ஒரு இலத்திரன் 200 V வழியே முடுக்கப்படுகிறது. பெறும் இயக்கச் சக்தி (J & eV)? (e=1.6×10⁻¹⁹)
விடை
KE = eV = 1.6×10⁻¹⁹ × 200 = 3.2×10⁻¹⁷ J
= 200 eV
(b) அதன் இறுதி வேகம்? (m=9.1×10⁻³¹ kg)
விடை
½mv² = 3.2×10⁻¹⁷ → v² = 2×3.2×10⁻¹⁷/9.1×10⁻³¹
= 7.03×10¹³ → v ≈ 8.4×10⁶ m s⁻¹
கட்டமைப்பு வினா U6-S6
5 புள்ளி
அழுத்த நிலை கருத்துகள்.
(a) மின்னியல் அழுத்த நிலை V-ஐ வரையறுத்து, அது திசையிலி என்பதன் நன்மையைக் கூறுக.
விடை
V = முடிவிலியிலிருந்து அலகு நேர் மின்னேற்றத்தைக் கொண்டுவர செய்யும் வேலை = W/q (volt). திசையிலி என்பதால் பல மூலங்களின் V-களை திசை கணக்கின்றி எளிய இயற்கணிதக் கூட்டலால் சேர்க்கலாம்.
(b) சமவழுத்தப் பரப்பு மீது மின்னேற்றத்தை நகர்த்த வேலை ஏன் பூஜ்ஜியம்?
விடை
சமவழுத்தப் பரப்பில் V மாறாது (ΔV=0); W = qΔV = 0. (புல கோடுகள் அப்பரப்புக்குச் செங்குத்து, இயக்கத் திசையில் கூறு இல்லை.)
கட்டமைப்பு வினா U6-S7
8 புள்ளி
ஒரு 5 μF மின்தேக்கி 12 V மின்கலத்துடன் இணைக்கப்படுகிறது.
(a) சேமிக்கப்படும் மின்னேற்றத்தைக் கணக்கிடுக.
விடை
Q = CV = 5×10⁻⁶ × 12 = 60 μC
(b) சேமிக்கப்படும் ஆற்றலைக் கணக்கிடுக.
விடை
E = ½CV² = ½×5×10⁻⁶×12² = ½×5×10⁻⁶×144 = 3.6×10⁻⁴ J
(c) மின்னழுத்தம் இரட்டிப்பானால் ஆற்றல் எவ்வாறு மாறும்?
விடை
E ∝ V² ஆதலால் V இரட்டிப்பு → E நான்கு மடங்கு (1.44×10⁻³ J).
கட்டமைப்பு வினா U6-S8
6 புள்ளி
மின்தேக்கி இணைப்புகள்: C₁=4 μF, C₂=12 μF.
(a) இணையாக இணைந்தால் மொத்தக் கொண்மம்?
விடை
C = C₁+C₂ = 4+12 = 16 μF
(b) தொடரில் இணைந்தால் மொத்தக் கொண்மம்?
விடை
1/C = 1/4 + 1/12 = 3/12 + 1/12 = 4/12 = 1/3 → C = 3 μF
கட்டமைப்பு வினா U6-S9
5 புள்ளி
கொண்மம் & மின்காப்புப் பொருள்.
(a) இணைத் தகட்டுக் கொண்மம் எந்த மூன்று காரணிகளைச் சார்ந்தது எனக் கூறுக.
விடை
C = ε₀ε_r A/d: (1) தகட்டுப் பரப்பு A (∝ A); (2) இடைவெளி d (∝ 1/d); (3) மின்காப்புப் பொருளின் ε_r (∝ ε_r).
(b) மின்காப்புப் பொருள் (dielectric) நுழைத்தால் கொண்மம் ஏன் அதிகரிக்கிறது?
விடை
மின்காப்புப் பொருள் துருவமுற்று உள் புலத்தைக் குறைக்கிறது → அதே மின்னேற்றத்துக்கு V குறைகிறது → C = Q/V அதிகரிக்கிறது (×ε_r).