16 கட்டுரைக் கேள்வி — அலகு 8-இன் ஒவ்வொரு பகுதியிலிருந்தும், முழுமையான மாதிரி விடைகளுடன். ஒவ்வொரு கேள்வியின் "காட்டு விடை"-ஐ அழுத்தி மாதிரி விடையைக் காண்க.
கட்டுரை வினா U8-E1
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 U8-E2
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 U8-E3
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 U8-E4
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.
கட்டுரை வினா U8-E5
10 புள்ளி
(a) தொடர் & சமாந்தர இணைப்புகளில் மின்னோட்டம், மின்னழுத்தம், மொத்த மின்தடை எவ்வாறு செயல்படுகின்றன எனக் கூறுக. (b) வீட்டு உபகரணங்கள் ஏன் சமாந்தரத்தில் இணைக்கப்படுகின்றன எனக் காரணம் கூறுக. (c) 4 Ω, 6 Ω, 12 Ω அனைத்தும் சமாந்தரத்தில் — மொத்த மின்தடை.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) தொடர்: ஒரே மின்னோட்டம் அனைத்திலும்; மின்னழுத்தம் பகிரப்படும்; R = R₁+R₂+... (கூடும்). சமாந்தரம்: ஒரே மின்னழுத்தம் அனைத்திலும்; மின்னோட்டம் பகிரப்படும்; 1/R = 1/R₁+1/R₂+... (குறையும்).
(b) ஒவ்வொரு உபகரணமும் முழு 230 V பெறும்; ஒன்றைத் தனியே இயக்க/நிறுத்த முடியும்; ஒன்று செயலிழந்தாலும் மற்றவை இயங்கும்.
(c)
(b) ஒவ்வொரு உபகரணமும் முழு 230 V பெறும்; ஒன்றைத் தனியே இயக்க/நிறுத்த முடியும்; ஒன்று செயலிழந்தாலும் மற்றவை இயங்கும்.
(c)
1/R = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12 = 1/2
R = 2 Ω
கட்டுரை வினா U8-E6
10 புள்ளி
(a) கிர்க்கொஃப்பின் இரு விதிகளைக் கூறி, ஒவ்வொன்றும் எந்த அழிவின்மைக் கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது எனக் கூறுக. (b) ஒரு 12 V மின்கலம் (உள் தடை புறக்கணி) 3 Ω மற்றும் 6 Ω தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. சுற்று விதி பயன்படுத்தி I-ஐக் கணக்கிடு, பின் ஒவ்வொரு மின்தடையின் மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் காண்க.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) சந்தி விதி: சந்தியில் உள் மின்னோட்டம் = வெளி மின்னோட்டம் — மின்னூட்டம் காப்பு. சுற்று விதி: மூடிய சுற்றில் EMF-களின் கூட்டுத்தொகை = IR வீழ்ச்சிகளின் கூட்டுத்தொகை — ஆற்றல் காப்பு.
(b)
(b)
சுற்று: 12 = I(3) + I(6) = 9I → I = 12/9 = 1.33 A
V₃ = IR = 1.33×3 = 4 V; V₆ = 1.33×6 = 8 V (கூட்டு = 12 V ✓)
கட்டுரை வினா U8-E7
10 புள்ளி
(a) மின்னழுத்தப் பிரிப்பான் (potential divider) என்றால் என்ன, V_out = V·R₂/(R₁+R₂) எனத் தருவிக்க. (b) ஒரு LDR அல்லது தெர்மிஸ்டரை எவ்வாறு பயன்படுத்தி ஒளி/வெப்ப உணரும் சுற்று அமைக்கலாம் எனக் கூறுக. (c) 12 V, R₁=3 kΩ, R₂=1 kΩ எனில் V_out.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) இரு மின்தடைகள் R₁,R₂ தொடரில் V வழங்கலில்; ஒரே மின்னோட்டம் I = V/(R₁+R₂). R₂ குறுக்கே V_out = IR₂ = V·R₂/(R₁+R₂) — மின்னழுத்தம் மின்தடை விகிதத்தில் பகிரப்படுகிறது.
(b) R₁ அல்லது R₂ இடத்தில் LDR (ஒளி) அல்லது தெர்மிஸ்டர் (வெப்பம்) வைத்தால், ஒளி/வெப்பம் மாறும்போது அதன் மின்தடை மாறி V_out மாறுகிறது; இந்த V_out ஒரு டிரான்சிஸ்டர்/op-amp-ஐ இயக்கி விளக்கு/விசிறியைத் தானாகக் கட்டுப்படுத்தும்.
(c)
(b) R₁ அல்லது R₂ இடத்தில் LDR (ஒளி) அல்லது தெர்மிஸ்டர் (வெப்பம்) வைத்தால், ஒளி/வெப்பம் மாறும்போது அதன் மின்தடை மாறி V_out மாறுகிறது; இந்த V_out ஒரு டிரான்சிஸ்டர்/op-amp-ஐ இயக்கி விளக்கு/விசிறியைத் தானாகக் கட்டுப்படுத்தும்.
(c)
V_out = 12×1/(3+1) = 12/4 = 3 V
கட்டுரை வினா U8-E8
10 புள்ளி
(a) ஒரு கலப்புச் சுற்றை (4 Ω தொடரில், பின் 12 Ω ∥ 6 Ω, 18 V வழங்கல்) படிப்படியாகச் சுருக்கி மொத்த மின்தடை, மொத்த மின்னோட்டம், மற்றும் ஒவ்வொரு கிளை மின்னோட்டத்தைக் கணக்கிடுக. (b) மொத்த அழிக்கப்படும் திறனைக் கணக்கிடுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a)
(b)
12∥6 = (12×6)/(12+6) = 72/18 = 4 Ω
R_total = 4 + 4 = 8 Ω
I = V/R = 18/8 = 2.25 A
சமாந்தரம் குறுக்கே: V_par = I×4 = 2.25×4 = 9 V
I₁₂ = 9/12 = 0.75 A; I₆ = 9/6 = 1.5 A (கூட்டு = 2.25 A ✓)
(b)
P = VI = 18×2.25 = 40.5 W (= I²R = 2.25²×8 ✓)
கட்டுரை வினா U8-E9
10 புள்ளி
(a) EMF & உள் தடையை வரையறுத்து, V = ε − Ir எனத் தருவிக்க. (b) ஒரு V vs I வரைபடம் எவ்வாறு ε & r-ஐத் தரும் எனக் கூறுக. (c) ε=6 V, r=1 Ω, பளு R=2 Ω எனில் I, V, பளு திறன்.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) EMF ε = மூலம் ஒவ்வொரு கூலூம்புக்கும் தரும் மொத்த ஆற்றல் (ε = W/Q). மின்னோட்டம் I பாயும்போது உள் தடை r-இல் Ir மின்னழுத்தம் வீணாகும், எனவே வெளி சுற்றுக்குக் கிடைப்பது V = ε − Ir.
(b) V = ε − Ir-ஐ V (y) vs I (x) ஆக வரைந்தால் நேர்க்கோடு: y-வெட்டு = ε (I=0-இல்), சாய்வு = −r.
(c)
(b) V = ε − Ir-ஐ V (y) vs I (x) ஆக வரைந்தால் நேர்க்கோடு: y-வெட்டு = ε (I=0-இல்), சாய்வு = −r.
(c)
I = ε/(R+r) = 6/(2+1) = 2 A
V = ε − Ir = 6 − 2×1 = 4 V
P_load = I²R = 2²×2 = 8 W
கட்டுரை வினா U8-E10
10 புள்ளி
(a) மின் திறன் சூத்திரங்கள் P = VI = I²R = V²/R-ஐக் கூறி தருவிக்க. (b) ஒரு மின்கலத்தில் மொத்த திறன் எவ்வாறு பளு + உள் தடைக்குப் பகிரப்படுகிறது எனக் கூறி, திறன் (efficiency) = R/(R+r) எனக் காட்டுக. (c) ε=12 V, r=2 Ω, R=4 Ω எனில் மொத்த திறன், பளு திறன், திறன்%.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) திறன் P = ஆற்றல்/நேரம் = VQ/t = VI. ஓம் விதி V=IR-ஐப் பயன்படுத்த: P = (IR)I = I²R = V(V/R) = V²/R.
(b) மூலம் தரும் மொத்த திறன் = εI; இதில் பளுவில் I²R பயனாகும், உள் தடையில் I²r வெப்பமாக வீணாகும். திறன் = பயன்/மொத்தம் = I²R/(εI) = IR/ε = R/(R+r).
(c)
(b) மூலம் தரும் மொத்த திறன் = εI; இதில் பளுவில் I²R பயனாகும், உள் தடையில் I²r வெப்பமாக வீணாகும். திறன் = பயன்/மொத்தம் = I²R/(εI) = IR/ε = R/(R+r).
(c)
I = 12/(4+2) = 2 A
மொத்த P = εI = 12×2 = 24 W
பளு P = I²R = 2²×4 = 16 W
திறன் = R/(R+r) = 4/6 = 66.7%
கட்டுரை வினா U8-E11
10 புள்ளி
(a) மின் ஆற்றல் E = Pt = VIt எனக் கூறி, kWh-ஐ விளக்குக (1 kWh = 3.6×10⁶ J). (b) ஒரு வீட்டில் 5 × "100 W" விளக்குகள் 5 மணி நேரம், ஒரு "1.5 kW" இஸ்திரி 1 மணி நேரம் இயங்கினால் தினசரி யூனிட் & மாதக் கட்டணத்தைக் கணக்கிடுக (யூனிட் LKR 45, 30 நாள்).
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) மின் ஆற்றல் E = திறன் × நேரம் = Pt = VIt = I²Rt. வீட்டுக் கணக்கீட்டில் யூனிட் = kWh = 1 kW × 1 h = 1000×3600 = 3.6×10⁶ J.
(b)
(b)
விளக்குகள்: 5×100 W = 500 W = 0.5 kW; ×5 h = 2.5 kWh
இஸ்திரி: 1.5 kW × 1 h = 1.5 kWh
தினசரி = 2.5 + 1.5 = 4 kWh (யூனிட்)
மாதம் = 4 × 30 = 120 kWh; கட்டணம் = 120 × 45 = LKR 5400
கட்டுரை வினா U8-E12
10 புள்ளி
(a) அதிகபட்ச திறன் மாற்றம் (maximum power transfer) எப்போது நிகழ்கிறது எனக் கூறி, R = r எனும்போது பளு திறன் அதிகபட்சம் என விளக்குக. (b) ஏன் இந்நிலையில் திறன் (efficiency) 50% மட்டுமே எனக் கூறுக. (c) ε=10 V, r=2 Ω. R = 2 Ω எனும்போது பளு திறன், மற்றும் R = 8 Ω எனும்போது பளு திறன் — ஒப்பிடுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) பளு திறன் P = I²R = ε²R/(R+r)². இதை R-உடன் மாற்றி அதிகபட்சம் காண, R = r எனும்போது P அதிகபட்சம் (impedance matching).
(b) R = r எனும்போது பளுவிலும் (I²R) உள் தடையிலும் (I²r) சம திறன் அழியும்; எனவே பயன் = மொத்தத்தில் பாதி → திறன் = R/(R+r) = 50%.
(c)
(b) R = r எனும்போது பளுவிலும் (I²R) உள் தடையிலும் (I²r) சம திறன் அழியும்; எனவே பயன் = மொத்தத்தில் பாதி → திறன் = R/(R+r) = 50%.
(c)
R=2: I = 10/4 = 2.5 A; P = I²R = 2.5²×2 = 12.5 W (அதிகபட்சம், R=r)
R=8: I = 10/10 = 1 A; P = 1²×8 = 8 W (குறைவு)
→ R=r=2 Ω-இல் பளு திறன் அதிகபட்சம் (12.5 W > 8 W).
கட்டுரை வினா U8-E13
10 புள்ளி
(a) அம்மீட்டர் & வோல்ட்மீட்டர் எவ்வாறு இணைக்கப்படுகின்றன, அவற்றின் தடைகள் ஏன் முறையே குறைவாக/அதிகமாக இருக்க வேண்டும் எனக் கூறுக. (b) ஒரு கால்வனோமீட்டரை அம்மீட்டராகவும் வோல்ட்மீட்டராகவும் எவ்வாறு மாற்றுவது எனக் கூறுக. (c) G=60 Ω, I_g=1 mA-ஐ 0–3 V வோல்ட்மீட்டராக்க multiplier R.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) அம்மீட்டர் தொடரில் (அதே மின்னோட்டம் பாய) → தடை ≈0 இல்லாவிட்டால் மின்னோட்டத்தைக் குறைத்துச் சிதைக்கும். வோல்ட்மீட்டர் சமாந்தரமாக (குறுக்கே) → தடை ≈∞ இல்லாவிட்டால் மின்னோட்டம் எடுத்து மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்கும்.
(b) அம்மீட்டர்: கால்வனோமீட்டருடன் சமாந்தரமாக சிறிய shunt → பெரும்பகுதி மின்னோட்டம் shunt வழியே. வோல்ட்மீட்டர்: தொடரில் பெரிய multiplier → சிறு மின்னோட்டம், பெரிய V அளக்க.
(c)
(b) அம்மீட்டர்: கால்வனோமீட்டருடன் சமாந்தரமாக சிறிய shunt → பெரும்பகுதி மின்னோட்டம் shunt வழியே. வோல்ட்மீட்டர்: தொடரில் பெரிய multiplier → சிறு மின்னோட்டம், பெரிய V அளக்க.
(c)
V = I_g(G + R) → 3 = 0.001(60 + R)
60 + R = 3000 → R = 2940 Ω
கட்டுரை வினா U8-E14
10 புள்ளி
(a) வீட்ஸ்டோன் பாலத்தை வரைந்து, சமநிலை நிபந்தனை R₁/R₂ = R₃/R₄ எனத் தருவிக்க. (b) மீட்டர் பாலம் இதை எவ்வாறு நடைமுறைப்படுத்துகிறது எனக் கூறுக. (c) ஒரு மீட்டர் பாலத்தில் அறியப்பட்ட 6 Ω-உடன் சமநிலை 45 cm-இல் (அறியப்பட்டது வலப்பக்கம்). தெரியாத R_x.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) நான்கு மின்தடைகள் (R₁,R₂ ஒரு கை; R₃,R₄ மற்ற கை) ஒரு வைரக்கட்ட அமைப்பில்; நடுவே கால்வனோமீட்டர். சமநிலையில் கால்வனோமீட்டர் வழியே மின்னோட்டம் = 0 → B, D புள்ளிகள் சமமின்னழுத்தம் → I₁R₁ = I₃R₃ மற்றும் I₁R₂ = I₃R₄; வகுத்தால் R₁/R₂ = R₃/R₄.
(b) மீட்டர் பாலம்: இரு கைகள் = அறியப்பட்ட R + தெரியாத R_x; கீழ் கை = 1 m சீரான கம்பி (தடை ∝ நீளம்). சறுக்கு தொடுப்பு (jockey) நகர்த்தி கால்வனோமீட்டர் 0 ஆகும் இடத்தைக் காண்க → R_x/R = l₁/l₂.
(c)
(b) மீட்டர் பாலம்: இரு கைகள் = அறியப்பட்ட R + தெரியாத R_x; கீழ் கை = 1 m சீரான கம்பி (தடை ∝ நீளம்). சறுக்கு தொடுப்பு (jockey) நகர்த்தி கால்வனோமீட்டர் 0 ஆகும் இடத்தைக் காண்க → R_x/R = l₁/l₂.
(c)
l(known side, வலம்) → R-உடன் தொடர்புடைய நீளம் = 100−45 = 55 cm; R_x பக்கம் 45 cm
R_x/6 = 45/55 → R_x = 6×45/55 ≈ 4.9 Ω
கட்டுரை வினா U8-E15
10 புள்ளி
(a) ஒரு பொடென்ஷியோமீட்டர் எவ்வாறு வேலை செய்கிறது, அது ஏன் வோல்ட்மீட்டரை விட EMF-ஐ துல்லியமாக அளக்கிறது எனக் கூறுக. (b) இரு மின்கலங்களின் EMF-களை எவ்வாறு ஒப்பிடலாம் எனக் கூறுக (ε₁/ε₂ = l₁/l₂).
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) ஒரு சீரான கம்பியில் நிலையான மின்னோட்டம் பாய்வதால் நீளத்துக்கு விகிதசமமான மின்னழுத்த வீழ்ச்சி ஏற்படுகிறது (V ∝ l). சோதனை மின்கலத்தை எதிராக இணைத்து, கால்வனோமீட்டர் 0 ஆகும் சமநிலை நீளம் l-ஐக் காண்க; அப்போது மின்கலத்திலிருந்து மின்னோட்டம் எடுக்கப்படுவதில்லை (I=0) → Ir வீழ்ச்சி/loading இல்லை → உண்மை EMF. வோல்ட்மீட்டர் சிறிது மின்னோட்டம் எடுப்பதால் சற்றுக் குறைவாக அளக்கும்.
(b) ஒவ்வொரு மின்கலத்துக்கும் சமநிலை நீளம் காண்க: ε₁ ∝ l₁, ε₂ ∝ l₂ → ε₁/ε₂ = l₁/l₂. ஒரு அறியப்பட்ட நியம மின்கலத்துடன் ஒப்பிட்டால் தெரியாத EMF-ஐக் காணலாம்.
(b) ஒவ்வொரு மின்கலத்துக்கும் சமநிலை நீளம் காண்க: ε₁ ∝ l₁, ε₂ ∝ l₂ → ε₁/ε₂ = l₁/l₂. ஒரு அறியப்பட்ட நியம மின்கலத்துடன் ஒப்பிட்டால் தெரியாத EMF-ஐக் காணலாம்.
கட்டுரை வினா U8-E16
10 புள்ளி
(a) மின்தடைத்திறன் (resistivity) ρ-ஐ வரையறுத்து, R = ρL/A எனக் கூறுக. (b) ஒரு கம்பியின் ρ-ஐ சோதனை மூலம் எவ்வாறு காணலாம் எனக் கூறுக. (c) L=2 m, விட்டம் d=0.5 mm, R=1.7 Ω கம்பியின் ρ-ஐக் கணக்கிடுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) மின்தடைத்திறன் ρ = ஒரு பொருளின் இயல்பு; ஒரு அலகு நீள, அலகு குறுக்குவெட்டுப் பரப்புக் கம்பியின் மின்தடை. R = ρL/A (R ∝ L, ∝ 1/A). அலகு Ω m.
(b) மீட்டர் பாலம்/அம்மீட்டர்-வோல்ட்மீட்டர் முறையில் R-ஐயும், மைக்ரோமீட்டரால் விட்டம் d (→ A=πd²/4)-ஐயும், அளவுகோலால் L-ஐயும் அளந்து ρ = RA/L கணக்கிடுக. (R vs L வரைபடம் வரைந்து சாய்வு = ρ/A எனவும் காணலாம்.)
(c)
(b) மீட்டர் பாலம்/அம்மீட்டர்-வோல்ட்மீட்டர் முறையில் R-ஐயும், மைக்ரோமீட்டரால் விட்டம் d (→ A=πd²/4)-ஐயும், அளவுகோலால் L-ஐயும் அளந்து ρ = RA/L கணக்கிடுக. (R vs L வரைபடம் வரைந்து சாய்வு = ρ/A எனவும் காணலாம்.)
(c)
A = πd²/4 = π(0.5×10⁻³)²/4 = π(2.5×10⁻⁷)/... = 1.96×10⁻⁷ m²
ρ = RA/L = (1.7 × 1.96×10⁻⁷)/2 ≈ 1.7×10⁻⁷ Ω m