வீட்டு விளக்கு, தொலைபேசி மின்னூட்டல், மின்விசிறி — இவை அனைத்தும் மின்னோட்டத்தால் (electric current) இயங்குகின்றன. மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம் (voltage), மின்தடை (resistance) ஆகியவற்றுக்கிடையேயான தொடர்புகளே மின்சுற்று முழுவதற்கும் அடிப்படை; இவை Paper II-இல் மிக அதிக மதிப்பெண் தரும் அலகுகளில் ஒன்று.
1. மின்னோட்டம் (Electric current)
மின்னோட்டம் = அலகு நேரத்தில் ஒரு குறுக்குவெட்டினூடாகப் பாயும் மின்னேற்றம் (charge):
Current
I = Q/t · அலகு ampere, A = C s⁻¹வழக்கமான மின்னோட்டத் திசை = நேர் மின்னேற்றப் பாய்வுத் திசை; உண்மையில் இலத்திரன்கள் எதிர்த் திசையில் நகர்கின்றன.
2. ஓம் விதி (Ohm's law)
Ohm's law
V = IRமாறா வெப்பநிலையில், ஒரு கடத்தியினூடான மின்னோட்டம் அதன் முனைகளுக்கிடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாட்டுக்கு (potential difference) நேர்விகிதசமம். மின்தடை R-இன் அலகு ohm (Ω). ஓம் விதியைப் பின்பற்றும் கடத்திகள் ஓமிக் (V–I வரைபடம் நேர்கோடு).
3. தடைமம் (Resistivity) — நீர்க் குழாய் ஒப்புமை
அன்றாட ஒப்புமை
மின்னோட்டத்தை ஒரு குழாயினூடு பாயும் நீருடன் ஒப்பிடலாம். நீர் ஓட்டத்திற்கு எதிராகக் குழாயின் உட்புறச் சுவர்கள் வழங்கும் தடையே மின்தடை (resistance). குழாய் நீளமானால் (L↑) தடை அதிகம்; அகலமானால் (குறுக்குவெட்டுப் பரப்பு A↑) நீர் இலகுவாகப் பாய்வதால் தடை குறைவு. குழாய் செய்யப்பட்ட பொருளின் "சொரசொரப்பே" தடைமம் (resistivity, ρ) — இது வடிவத்தைச் சாராமல், பொருளையும் வெப்பநிலையையும் மட்டுமே சார்ந்தது.
Resistivity
R = ρL/A · ρ அலகு Ω mஎனவே R ∝ L, R ∝ 1/A. வெப்பநிலை உயர்ந்தால் உலோகத்தின் R அதிகரிக்கும் (இலத்திரன் மோதல்கள் அதிகம்); அரைக்கடத்தியில் (semiconductor) R குறையும்.
4. தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
எ.கா. தரப்பட்ட தரவுகள்: L = 2 m, A = 1×10⁻⁶ m², ρ = 1.7×10⁻⁸ Ω m.
படி 1: R = ρL/A.
படி 2: R = (1.7×10⁻⁸ × 2)/(1×10⁻⁶).
இறுதி முடிவு: R = 0.034 Ω. (கம்பியை இரட்டிப்பு நீளமாக்கினால் R இரட்டிக்கும்.)
தேர்வாளர் குறிப்பு
- V–I வரைபடச் சாய்வின் தலைகீழே மின்தடை (1/R அல்ல; R = V/I).
- நீளம்↑ → R↑; தடிமன்↑ → R↓. பொதுவான வழு: A-ஐ விட்டுவிடுதல்.
- ஓமிக் அல்லாத கூறுகளில் (பல்பு, டையோடு) V–I நேர்கோடு அல்ல.
5. தேர்வுப் பாணி வினா
வினா
ஒரு கம்பியின் நீளம் இரட்டிப்பாகி, குறுக்குவெட்டுப் பரப்பு பாதியாகக் குறைந்தால், அதன் மின்தடைக்கு என்ன நடக்கும்?
விடையைக் காண்க
R = ρL/A. L → 2L (×2), A → A/2 (×2) → R 4 மடங்கு அதிகரிக்கும்.
🎯 MCQ பயிற்சி — 20 கேள்விகள்
விடையைத் தெரிவுசெய்யவும் — பின்னர் ஒவ்வொரு விருப்பத்துக்கும் ஏன் சரி / தவறு எனும் விளக்கமும் ஆழமான விளக்கமும் (deep explanation) தோன்றும்.
Q1 / 20
★★★★★
மின்னோட்டம் (electric current) என்பதன் வரையறை?
(1) அலகு நேரத்தில் பாயும் மின்னேற்றம் / charge per unit time
சரி — I = Q/t.
(2) அலகு மின்னேற்றத்துக்கான விசை / force per charge
அது மின்புல வலிமை.
(3) அலகு நேரத்தில் வேலை / work per time
அது வலு (power).
(4) மின்னழுத்தம் × தடை / voltage × resistance
தவறு.
(5) மின்னேற்றம் × நேரம் / charge × time
அது Q = It-இன் தலைகீழ்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): I = Q/t, அலகு ampere (A) = C s⁻¹. ஒரு புள்ளியைக் கடந்து அலகு நேரத்தில் பாயும் மொத்த மின்னேற்றமே மின்னோட்டம்.
Q2 / 20
★★★★☆
2 A மின்னோட்டம் 5 s பாய்ந்தால் கடந்த மின்னேற்றம்?
(1) 2.5 C
தவறு — அது t/I.
(2) 10 C
சரி — Q = It = 2×5 = 10 C.
(3) 0.4 C
தவறு.
(4) 7 C
தவறு — கூட்டல் அல்ல.
(5) 20 C
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Q = It = 2 × 5 = 10 C. ஒரு கூலூம் ≈ 6.25×10¹⁸ இலத்திரன்களின் மின்னேற்றம்.
Q3 / 20
★★★★★
ஓம் விதி (Ohm's law) கூறுவது?
(1) V ∝ I (மாறா வெப்பநிலையில்) / V ∝ I at constant temperature
சரி — மாறா வெப்பநிலையில் V ∝ I; R = V/I.
(2) V ∝ I² / V ∝ I²
தவறு.
(3) I ∝ V² / I ∝ V²
தவறு.
(4) V ∝ 1/I / V ∝ 1/I
தவறு — நேர்விகிதம்.
(5) V மாறிலி / V is constant
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மாறா வெப்பநிலையில் ஒரு கடத்தியின் V ∝ I. சார்பு மாறிலியே மின்தடை R = V/I (Ω).
Q4 / 20
★★★★☆
12 V மின்கலம் 4 Ω தடைக்குக் கொடுக்கும் மின்னோட்டம்?
(1) 48 A
தவறு — அது V×R.
(2) 3 A
சரி — I = V/R = 12/4 = 3 A.
(3) 0.33 A
தவறு — அது R/V.
(4) 16 A
தவறு.
(5) 8 A
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): I = V/R = 12/4 = 3 A.
Q5 / 20
★★★★☆
ஒரு கடத்தியின் மின்தடை R = ρL/A. நீளம் இரட்டிப்பானால் R?
(1) பாதி / half
தவறு.
(2) இரட்டிப்பு / double
சரி — R ∝ L; L→2L எனில் R→2R.
(3) மாறாது / unchanged
தவறு.
(4) நான்கு மடங்கு / 4×
தவறு — L வர்க்கம் அல்ல.
(5) கால் பங்கு / quarter
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): R ∝ L (A, ρ மாறாமல்). நீளம் இரட்டிப்பானால் தடை இரட்டிப்பு.
Q6 / 20
★★★★☆
R = ρL/A-இல் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பு A இரட்டிப்பானால் R?
(1) இரட்டிப்பு / double
தவறு.
(2) பாதி / half
சரி — R ∝ 1/A; A→2A எனில் R→R/2.
(3) மாறாது / unchanged
தவறு.
(4) நான்கு மடங்கு / 4×
தவறு.
(5) பூச்சியம் / zero
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): R ∝ 1/A. பரப்பு இரட்டிப்பானால் தடை பாதியாகும் (தடித்த கம்பி குறை தடை).
Q7 / 20
★★★☆☆
மின்தடையின் SI அலகு?
(1) volt (V)
அது மின்னழுத்தம்.
(2) ampere (A)
அது மின்னோட்டம்.
(3) ohm (Ω)
சரி — ohm, Ω = V/A.
(4) watt (W)
அது வலு.
(5) coulomb (C)
அது மின்னேற்றம்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): R = V/I; அலகு Ω = V A⁻¹.
Q8 / 20
★★★★★
மின் வலு (electric power) சூத்திரம் எது சரி அல்ல?
(1) P = VI
சரியான சூத்திரம்.
(2) P = I²R
சரியான சூத்திரம்.
(3) P = V²/R
சரியான சூத்திரம்.
(4) P = V/I
இதுவே தவறு — V/I = R, வலு அல்ல.
(5) அனைத்தும் சரி / all correct
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): P = VI = I²R = V²/R. ஆனால் V/I = R (மின்தடை), வலு அல்ல.
Q9 / 20
★★★★☆
240 V, 60 W விளக்கின் மின்னோட்டம்?
(1) 0.25 A
சரி — I = P/V = 60/240 = 0.25 A.
(2) 4 A
தவறு — அது V/P.
(3) 14400 A
தவறு — அது VP.
(4) 0.5 A
தவறு.
(5) 2.4 A
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): I = P/V = 60/240 = 0.25 A. அதன் தடை R = V/I = 960 Ω.
Q10 / 20
★★★★☆
உலோகக் கடத்தியில் மின்னோட்டத்தைச் சுமப்பவை?
(1) நேர் அயனிகள் / positive ions
அயனிகள் கட்டுண்டவை.
(2) கட்டற்ற இலத்திரன்கள் / free electrons
சரி — கட்டற்ற (delocalised) இலத்திரன்கள்.
(3) புரோத்தன்கள் / protons
கருவில் உள்ளவை, நகரா.
(4) துளைகள் / holes
அரைக்கடத்தியில்.
(5) நியூத்திரன்கள் / neutrons
மின்னூட்டமற்றவை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): உலோகங்களில் கட்டற்ற இலத்திரன்களே மின்னோட்டத்தைச் சுமக்கின்றன; வழக்கமான மின்னோட்டத் திசை இலத்திரன் ஓட்டத்துக்கு எதிர்.
Q11 / 20
★★★☆☆
வழக்கமான மின்னோட்டத் திசை (conventional current):
(1) இலத்திரன் ஓட்டத் திசையில் / same as electron flow
தவறு.
(2) இலத்திரன் ஓட்டத்துக்கு எதிராக / opposite to electron flow
சரி — நேர் முனையிலிருந்து எதிர் முனைக்கு; இலத்திரன் எதிர்த் திசை.
(3) எப்போதும் பூஜ்ஜியம் / always zero
தவறு.
(4) திசையற்றது / no direction
தவறு.
(5) மாறிக்கொண்டே / always changing
தவறு (DC-இல்).
ஆழமான விளக்கம் (Deep): வரலாற்று மரபால் வழக்கமான மின்னோட்டம் நேர்→எதிர் முனை எனக் கொள்ளப்படுகிறது; உண்மையில் இலத்திரன்கள் எதிர்த் திசையில் நகர்கின்றன.
Q12 / 20
★★★★☆
மின்தடை V–I வரைபடம் நேர்கோடாக இருந்தால் அக்கடத்தி?
(1) ஓமிக் (ohmic) / ohmic
சரி — மாறா R; V ∝ I.
(2) ஓமிக் அல்லாத / non-ohmic
தவறு — அது வளைகோடு.
(3) அரைக்கடத்தி / semiconductor
தவறு.
(4) டையோடு / diode
தவறு — டையோடு ஓமிக் அல்ல.
(5) காப்பான் / insulator
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): நேர்கோடு (மூலம் வழியே) = மாறா மின்தடை = ஓமிக் கடத்தி. சாய்வு = R.
Q13 / 20
★★★☆☆
மின்தடையின் வெப்பநிலை சார்பு — உலோகத்தில் வெப்பநிலை உயர்ந்தால் R?
(1) குறையும் / decreases
அரைக்கடத்திக்கு பொருந்தும்.
(2) அதிகரிக்கும் / increases
சரி — அயனி அலைவு கூடி இலத்திரன் மோதல் அதிகரிக்கும்.
(3) மாறாது / unchanged
தவறு.
(4) பூஜ்ஜியமாகும் / becomes zero
தவறு.
(5) இரட்டிப்பாகும் / doubles
தவறு — குறிப்பிட்ட மதிப்பல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): உலோகம்: T↑ → அயனி அலைவு↑ → இலத்திரன் மோதல்↑ → R↑. அரைக்கடத்தி எதிர்மாறு.
Q14 / 20
★★★☆☆
மின்தடைத்திறன் (resistivity) ρ-இன் அலகு?
(1) Ω
அது தடை.
(2) Ω m
சரி — ρ = RA/L → Ω·m²/m = Ω m.
(3) Ω m⁻¹
தவறு.
(4) Ω m²
தவறு.
(5) S m⁻¹
அது கடத்துத்திறன்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ρ = RA/L, அலகு Ω m. பொருளின் இயல்பு; வடிவத்தைச் சாராது.
Q15 / 20
★★★★☆
ஒரு 100 W சாதனம் 2 மணி நேரம் இயங்கினால் நுகர் ஆற்றல்?
(1) 200 J
தவறு — அலகு கவனம்.
(2) 720000 J
சரி — E = Pt = 100 × (2×3600) = 720000 J = 0.2 kWh.
(3) 50 J
தவறு.
(4) 100 J
தவறு.
(5) 7200 J
தவறு — t தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): E = Pt; t-ஐ வினாடியாக மாற்று: 2 h = 7200 s. E = 100×7200 = 7.2×10⁵ J = 0.2 kWh.
Q16 / 20
★★★☆☆
கிர்க்காஃப் முதல் விதி (junction rule) எதைக் காப்பாற்றுகிறது?
(1) ஆற்றல் / energy
அது இரண்டாம் விதி.
(2) மின்னேற்றம் / charge
சரி — சந்திக்கு வரும் I = வெளியேறும் I (மின்னேற்றம் காப்பு).
(3) மின்னழுத்தம் / voltage
தவறு.
(4) வலு / power
தவறு.
(5) மின்தடை / resistance
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சந்தி விதி: ΣI_in = ΣI_out → மின்னேற்றம் காக்கப்படுகிறது. மடை விதி (loop) ஆற்றலைக் காக்கும்.
Q17 / 20
★★★★☆
இரண்டு 6 Ω தடைகள் இணையாக (parallel) இணைந்தால் ஒட்டுமொத்தத் தடை?
(1) 12 Ω
அது தொடரிணைப்பு.
(2) 3 Ω
சரி — 1/R = 1/6+1/6 = 1/3 → R = 3 Ω.
(3) 6 Ω
தவறு.
(4) 0.33 Ω
தவறு.
(5) 36 Ω
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): இணையில் 1/R = Σ1/Rᵢ. சம இரு தடைகளுக்கு R = R₁/2 = 3 Ω.
Q18 / 20
★★★☆☆
இரண்டு 6 Ω தடைகள் தொடரில் (series) இணைந்தால் ஒட்டுமொத்தத் தடை?
(1) 3 Ω
அது இணையிணைப்பு.
(2) 12 Ω
சரி — R = 6+6 = 12 Ω.
(3) 6 Ω
தவறு.
(4) 36 Ω
தவறு.
(5) 0 Ω
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): தொடரில் R = ΣRᵢ = 6+6 = 12 Ω; அதே மின்னோட்டம் எல்லாவற்றிலும்.
Q19 / 20
★★★★☆
5 Ω தடை வழியே 2 A பாய்ந்தால் அதில் வீணாகும் வலு?
(1) 10 W
தவறு — அது IR.
(2) 20 W
சரி — P = I²R = 2²×5 = 20 W.
(3) 2.5 W
தவறு.
(4) 40 W
தவறு — I வர்க்கம் கவனம்.
(5) 7 W
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): P = I²R = 4×5 = 20 W. வெப்பமாக வீணாகும் (Joule heating).
Q20 / 20
★★★☆☆
1 kWh என்பது எத்தனை ஜூல்?
(1) 1000 J
தவறு.
(2) 3600 J
அது 1 Wh.
(3) 3.6×10⁶ J
சரி — 1000 W × 3600 s = 3.6×10⁶ J.
(4) 3.6×10³ J
தவறு.
(5) 60000 J
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): 1 kWh = 1000 J s⁻¹ × 3600 s = 3.6×10⁶ J. மின்கட்டண அலகு (\"unit\").
📝 கட்டமைக்கப்பட்ட வினாக்கள் — 3
கட்டமைப்பு வினா 1
8 புள்ளி
ஒரு நிக்ரோம் கம்பியின் நீளம் 2.0 m, குறுக்குவெட்டுப் பரப்பு 5.0×10⁻⁷ m², மின்தடைத்திறன் ρ = 1.1×10⁻⁶ Ω m. இது 6.0 V மின்கலத்துடன் இணைக்கப்படுகிறது.
(a) கம்பியின் மின்தடையைக் கணக்கிடுக.
விடை
R = ρL/A
R = (1.1×10⁻⁶ × 2.0) / (5.0×10⁻⁷)
R = 2.2×10⁻⁶ / 5.0×10⁻⁷ = 4.4 Ω
(b) கம்பி வழியே பாயும் மின்னோட்டத்தைக் கணக்கிடுக.
விடை
I = V/R = 6.0 / 4.4 = 1.36 A
(c) கம்பியில் வீணாகும் வலுவைக் கணக்கிடுக.
விடை
P = VI = 6.0 × 1.36 = 8.2 W
(சரிபார்ப்பு: P = V²/R = 36/4.4 = 8.2 W)
கட்டமைப்பு வினா 2
7 புள்ளி
ஒரு வீட்டில் 240 V மின்வழங்கலில் 60 W விளக்கு ஐந்தும், 2000 W இஸ்திரிப் பெட்டியும் உள்ளன.
(a) இஸ்திரிப் பெட்டி வழியே பாயும் மின்னோட்டம்?
விடை
I = P/V = 2000/240 = 8.33 A
(b) ஐந்து விளக்குகளும் இஸ்திரியும் ஒரே நேரத்தில் 3 மணி நேரம் இயங்கினால் மொத்த ஆற்றல் (kWh-இல்)?
விடை
மொத்த வலு P = 5×60 + 2000 = 300 + 2000 = 2300 W = 2.3 kW
E = Pt = 2.3 kW × 3 h = 6.9 kWh
(c) அலகு ஒன்றுக்கு ரூ.50 எனில் மின்கட்டணம்?
விடை
செலவு = 6.9 × 50 = ரூ.345
கட்டமைப்பு வினா 3
6 புள்ளி
கீழே 12 V மின்கலம் 4 Ω மற்றும் 6 Ω தடைகளுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.
(a) இரு தடைகளும் தொடரில் இணைந்தால் மொத்த மின்னோட்டம்?
விடை
R = 4 + 6 = 10 Ω
I = V/R = 12/10 = 1.2 A
(b) இரு தடைகளும் இணையில் இணைந்தால் மொத்த மின்னோட்டம்?
விடை
1/R = 1/4 + 1/6 = 3/12 + 2/12 = 5/12 → R = 2.4 Ω
I = V/R = 12/2.4 = 5.0 A
✍️ கட்டுரை வினாக்கள் — 4
கட்டுரை வினா 1
10 புள்ளி
(a) மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம், மின்தடை ஆகியவற்றை வரையறுத்து ஒவ்வொன்றின் SI அலகைத் தருக. (b) ஓம் விதியைக் கூறி, ஓமிக் மற்றும் ஓமிக் அல்லாத கடத்திகளின் V–I வரைபடங்களை வேறுபடுத்துக. (c) R = ρL/A என்ற தொடர்பை விளக்கி, ஒரே பொருளால் ஆன, ஆனால் இரண்டு மடங்கு நீளமும் இரண்டு மடங்கு ஆரையும் கொண்ட கம்பியின் தடை அசல் கம்பியுடன் ஒப்பிடும்போது எவ்வாறு மாறும் எனக் காட்டுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) மின்னோட்டம் I = அலகு நேரத்தில் பாயும் மின்னேற்றம், I = Q/t, அலகு ampere (A). மின்னழுத்தம் V = அலகு மின்னேற்றத்தை நகர்த்த செய்யும் வேலை, V = W/Q, அலகு volt (V). மின்தடை R = V/I, அலகு ohm (Ω).
(b) ஓம் விதி: மாறா வெப்பநிலையில் ஒரு கடத்தியின் V ∝ I. ஓமிக் கடத்தி (உலோகம்): V–I மூலம் வழியே நேர்கோடு, மாறா R (சாய்வு). ஓமிக் அல்லாத (டையோடு, விளக்கு இழை): வளைகோடு, R மாறுபடும் (வெப்பநிலை/திசை சார்ந்து).
(c) R = ρL/A; ρ = பொருளின் மின்தடைத்திறன். A = πr². புதிய கம்பி: L→2L, r→2r எனில் A→4A.
(b) ஓம் விதி: மாறா வெப்பநிலையில் ஒரு கடத்தியின் V ∝ I. ஓமிக் கடத்தி (உலோகம்): V–I மூலம் வழியே நேர்கோடு, மாறா R (சாய்வு). ஓமிக் அல்லாத (டையோடு, விளக்கு இழை): வளைகோடு, R மாறுபடும் (வெப்பநிலை/திசை சார்ந்து).
(c) R = ρL/A; ρ = பொருளின் மின்தடைத்திறன். A = πr². புதிய கம்பி: L→2L, r→2r எனில் A→4A.
R' = ρ(2L)/(4A) = (2/4)·(ρL/A) = R/2
எனவே புதிய தடை அசலின் பாதி.
கட்டுரை வினா 2
10 புள்ளி
(a) மின் வலுவுக்கான மூன்று சமான சூத்திரங்களை (P = VI, I²R, V²/R) தருவித்துக் காட்டுக. (b) நீண்ட தூர மின்கடத்தலில் உயர் மின்னழுத்தம் ஏன் பயன்படுத்தப்படுகிறது எனக் காரணத்துடன் விளக்குக. (c) ஒரு 11 kV கடத்தல் கோட்டில் 100 kW வலு அனுப்பப்படுகிறது; கோட்டின் மொத்தத் தடை 5 Ω எனில் வெப்ப இழப்பைக் கணக்கிடுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) வலு = அலகு நேரத்தில் செய்யும் வேலை. மின்னேற்றம் Q-ஐ V மின்னழுத்தம் வழியே நகர்த்த வேலை W = QV.
(b) அனுப்பும் வலு P = VI மாறிலி எனில், V↑ ஆக்கினால் I↓. கோட்டின் வெப்ப இழப்பு P_loss = I²R; இது I-இன் வர்க்கத்தைச் சார்ந்தது. எனவே மின்னோட்டத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் இழப்பு பெருமளவு குறைகிறது. அதனால் உயர் மின்னழுத்தத்தில் கடத்தி, பயன்படும் இடத்தில் மின்மாற்றியால் இறக்குகிறோம்.
(c) கோட்டின் மின்னோட்டம்:
P = W/t = QV/t = (Q/t)V = VI
ஓம் விதி V = IR-ஐப் பயன்படுத்த: P = VI = (IR)I = I²R
அல்லது I = V/R: P = VI = V(V/R) = V²/R
(b) அனுப்பும் வலு P = VI மாறிலி எனில், V↑ ஆக்கினால் I↓. கோட்டின் வெப்ப இழப்பு P_loss = I²R; இது I-இன் வர்க்கத்தைச் சார்ந்தது. எனவே மின்னோட்டத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் இழப்பு பெருமளவு குறைகிறது. அதனால் உயர் மின்னழுத்தத்தில் கடத்தி, பயன்படும் இடத்தில் மின்மாற்றியால் இறக்குகிறோம்.
(c) கோட்டின் மின்னோட்டம்:
I = P/V = 100000/11000 = 9.09 A
P_loss = I²R = (9.09)² × 5 = 82.6 × 5 ≈ 413 W
(மிகச் சிறிய இழப்பு — உயர் V-இன் நன்மை).
கட்டுரை வினா 3
10 புள்ளி
(a) கிர்க்காஃபின் இரு விதிகளைக் கூறுக, ஒவ்வொன்றும் எந்த அழிவின்மைக் கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது எனக் குறிப்பிடுக. (b) தொடர் மற்றும் இணை இணைப்புகளில் ஒட்டுமொத்தத் தடைக்கான சூத்திரங்களைத் தருவித்துக் காட்டுக. (c) 6 Ω, 3 Ω தடைகள் இணையாக இணைக்கப்பட்டு, அந்தச் சேர்க்கை 8 V மின்கலத்துடன் தொடரில் 3 Ω தடையுடன் இணைக்கப்படுகிறது. மொத்த மின்னோட்டத்தைக் கணக்கிடுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) சந்தி விதி: ஒரு சந்திக்கு வரும் மின்னோட்டங்களின் கூட்டுத்தொகை = வெளியேறுவதன் கூட்டுத்தொகை (ΣI_in = ΣI_out) — மின்னேற்ற அழிவின்மை. மடை விதி: ஒரு மூடிய மடையில் emf-களின் கூட்டுத்தொகை = மின்னழுத்த வீழ்ச்சிகளின் கூட்டுத்தொகை (ΣE = ΣIR) — ஆற்றல் அழிவின்மை.
(b) தொடர்: ஒரே மின்னோட்டம் I; V = V₁+V₂ = IR₁+IR₂ = I(R₁+R₂) → R = R₁+R₂. இணை: ஒரே மின்னழுத்தம் V; I = I₁+I₂ = V/R₁ + V/R₂ = V(1/R₁+1/R₂) → 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.
(c) இணைப் பகுதி:
(b) தொடர்: ஒரே மின்னோட்டம் I; V = V₁+V₂ = IR₁+IR₂ = I(R₁+R₂) → R = R₁+R₂. இணை: ஒரே மின்னழுத்தம் V; I = I₁+I₂ = V/R₁ + V/R₂ = V(1/R₁+1/R₂) → 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.
(c) இணைப் பகுதி:
1/R_p = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 → R_p = 2 Ω
மொத்தத் தடை: R = R_p + 3 = 2 + 3 = 5 Ω
மொத்த மின்னோட்டம்: I = V/R = 8/5 = 1.6 A
கட்டுரை வினா 4
10 புள்ளி
(a) உலோகங்களில் மின்கடத்தலை கட்டற்ற இலத்திரன் மாதிரியால் (free-electron model) விளக்குக. (b) வழக்கமான மின்னோட்டத் திசைக்கும் இலத்திரன் ஓட்டத் திசைக்கும் உள்ள வேறுபாட்டைக் கூறுக. (c) உலோகத்திலும் அரைக்கடத்தியிலும் வெப்பநிலை உயர்வு மின்தடையை எவ்வாறு வேறுவிதமாகப் பாதிக்கிறது எனக் காரணத்துடன் விளக்குக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) உலோகத்தில் அணுக்கள் வெளி இலத்திரன்களை விட்டுவிட்டு நேர் அயனிகளாக ஒரு ஒழுங்கான வலையமைப்பில் (lattice) நிலைபெறுகின்றன; விடுபட்ட கட்டற்ற இலத்திரன்கள் எங்கும் நகரும். மின்புலம் இல்லாதபோது அவை எழுமாறாக நகர்கின்றன (நிகர ஓட்டம் இல்லை). மின்னழுத்தம் வழங்கப்படும்போது இலத்திரன்கள் ஒரு சிறு இழுபடு வேகத்தில் (drift velocity) ஒரே திசையில் நகர்ந்து மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகின்றன.
(b) வழக்கமான மின்னோட்டம் நேர் முனையிலிருந்து எதிர் முனைக்கு (மரபு வழி); இலத்திரன்கள் அதற்கு எதிர்த் திசையில் (எதிர்→நேர்) நகர்கின்றன.
(c) உலோகம்: T↑ → அயனிகளின் வெப்ப அலைவு↑ → இலத்திரன்கள் அடிக்கடி மோதுகின்றன → இழுபடு வேகம்↓ → R↑. அரைக்கடத்தி: T↑ → கூடுதல் இலத்திரன்-துளை சோடிகள் உருவாகி சுமை சுமப்போர் எண்ணிக்கை பெருகுகிறது → R↓. எனவே வெப்பநிலை விளைவு இருவகைப் பொருளிலும் எதிர்மாறாகும்.
(b) வழக்கமான மின்னோட்டம் நேர் முனையிலிருந்து எதிர் முனைக்கு (மரபு வழி); இலத்திரன்கள் அதற்கு எதிர்த் திசையில் (எதிர்→நேர்) நகர்கின்றன.
(c) உலோகம்: T↑ → அயனிகளின் வெப்ப அலைவு↑ → இலத்திரன்கள் அடிக்கடி மோதுகின்றன → இழுபடு வேகம்↓ → R↑. அரைக்கடத்தி: T↑ → கூடுதல் இலத்திரன்-துளை சோடிகள் உருவாகி சுமை சுமப்போர் எண்ணிக்கை பெருகுகிறது → R↓. எனவே வெப்பநிலை விளைவு இருவகைப் பொருளிலும் எதிர்மாறாகும்.