විදුලි ශක්තිය සහ බලය සඳහා උදාහරණ ප්රශ්න සහ සූත්ර
බලශක්තිය සහ විදුලි බලය
1. kWh එකකට විදුලි ගාස්තුව රු. 400 කි. නිවසක, වොට් 100 ක රූපවාහිනියක් දිනකට සාමාන්යයෙන් පැය 4 ක් ක්රියා කරන අතර, වොට් 20 බැගින් වූ ලාම්පු දෙකක් දිනකට පැය 10 ක් භාවිතා කරයි. මසකට (දින 30) විදුලි භාවිත පිරිවැය....
රු. 4.800,-
රුපියල් 9.600,-
රුපියල් 19.200,-
දි. රූ. 21.120,-
සාකච්ඡා
දන්නා කරුණ නම්:
විදුලි ගාස්තුව රු. 400/kWh වේ.
රූපවාහිනී බලය = 1 x 100 වොට් = 100 වොට් සහ රූපවාහිනී භාවිත කාලය = පැය 4 x 30 = පැය 120
ලාම්පු බලය = 2 x 20 Watt = 40 Watt සහ ලාම්පු භාවිත කාලය = පැය 10 x 30 = පැය 300
ඇසුවා: මසකට විදුලිය භාවිතා කිරීමේ පිරිවැය
පිළිතුර :
විදුලි ශක්තිය = විදුලි බලය x භාවිත කාලය
රූපවාහිනී විදුලි ශක්තිය = 100 W x 120 පැය = 12.000 W පැය
ලාම්පු ශක්තිය = වොට් 40 x පැය 300 = වොට් පැය 12.000
මුළු ශක්තිය = වොට් පැය 12.000 + වොට් පැය 12.000 = වොට් පැය 24.000 = කිලෝ වොට් පැය 24 = කිලෝ වොට් පැය 24 = කිලෝ වොට් පැය 24 = කිලෝ වොට් පැය 24
මසකට විදුලි භාවිතයේ පිරිවැය = (24 kWh)(රු. 400/kWh) = (24)(රු. 400) = රු. 9.600,-
නිවැරදි පිළිතුර B වේ.
2. වොට් 24 / වෝල්ට් 12 ලෙස ලේබල් කර ඇති ලාම්පු දෙකක් සමාන්තරව සම්බන්ධ කර, පසුව ඕම් 2 ප්රතිරෝධකයක් සමඟ ශ්රේණිගතව සම්බන්ධ කර ඇත. ඉන්පසු මෙම පරිපථය වෝල්ටීයතා ප්රභවයකට සම්බන්ධ කර ඇති අතර එමඟින් ලාම්පු දෙකම ඒවායේ උපරිම දීප්තියෙන් 25% කින් පමණක් දැල්වෙයි. එක් ලාම්පුවක් හදිසියේම කැඩී ගියහොත්, අනෙක් ලාම්පුව බලයෙන් දැල්වෙනු ඇත....
අ. වොට් 12
ආ. වොට් 7,5
සී. 6 වොට්
ඩී. 3 වොට්
සාකච්ඡා
බල සූත්රය:
පී = VI
I = PV
හෝ
P = VI —–> I = V / R
පී = වී (වී / ආර්)
පී = වී2 / ආර්
ආර් = වී2 / පී
හෝ
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
පී = මම2 R
I2 = පී / ආර්
විස්තරය: P = විද්යුත් බලය, V = විද්යුත් වෝල්ටීයතාවය, I = විද්යුත් ධාරාව, R = ලාම්පු ප්රතිරෝධය
පරිපථයේ ප්රතිරෝධය ගණනය කරන්න:
ලාම්පු දෙකක් බැගින් වොට් 24 / වෝල්ට් 12 ලෙස සලකුණු කර ඇත, එනම් වෝල්ට් 12 ක වෝල්ටීයතාවයකට සම්බන්ධ කළ විට සෑම ලාම්පුවක්ම උපරිම වොට් 24 ක බලයකින් දැල්වෙනු ඇත.
එක් එක් ලාම්පුවේ ප්රතිරෝධය ගණනය කරනු ලබන්නේ බල සූත්රය භාවිතා කරමිනි:
ආර් = වී2 / පී = 122 / 24 = 144 / 24 = ඕම් 6 යි
ලාම්පු දෙක සමාන්තරව සම්බන්ධ කර ඇති බැවින් සමාන ප්රතිරෝධය:
1 / ආර්12 = 1/R1 +1/R2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = ඕම් 3
ලාම්පු දෙක 2 Ohm ප්රතිරෝධකයක් සමඟ ශ්රේණිගතව සම්බන්ධ කර ඇති බැවින් සමාන ප්රතිරෝධය:
ආර් = 3 ඕම් + 2 ඕම් = 5 ඕම්
එබැවින් පරිපථ ප්රතිරෝධය = R = 5 Ohm.
පරිපථයේ ගලා යන විද්යුත් ධාරාව ගණනය කරන්න:
ලාම්පු දෙකම 25% ක දීප්තියේ මට්ටමකින් දැල්වී ඇත්නම්, ලාම්පු දෙකම 25/100 x 24 Watts = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 Watts බලයකින් දැල්වී ඇත.
ලාම්පුව හරහා ගලා යන විද්යුත් ධාරාව බල සූත්රය භාවිතයෙන් ගණනය කෙරේ:
I2 = P / R = 6 වොට් / 6 ඕම් = 1 ඇම්පියර්
එක් එක් ලාම්පුව හරහා ගලා යන විද්යුත් ධාරාව ඇම්පියර් 1 කි. ලාම්පු දෙක සමාන්තරව සම්බන්ධ කර ඇති බැවින් කර්චොෆ්ගේ පළමු නියමය අනුව ලාම්පු දෙක හරහා ගලා යන මුළු විද්යුත් ධාරාව ඇම්පියර් 2 කි. ලාම්පු දෙක ඕම් 2 ප්රතිරෝධකයක් සමඟ ශ්රේණිගතව සම්බන්ධ කර ඇති බැවින් ඕම් 2 ප්රතිරෝධකය හරහා ගලා යන විද්යුත් ධාරාව ද ඇම්පියර් 2 කි.
එබැවින් පරිපථයේ ගලා යන විද්යුත් ධාරාව = I = 2 ඇම්පියර් වේ.
emf ප්රභවයේ වෝල්ටීයතාවය ගණනය කරන්න:
විද්යුත් වෝල්ටීයතාවය යනු:
V = IR = (ඇම්පියර් 2)(ඕම් 5) = වෝල්ට් 10
මෙය EMF ප්රභවයේ වෝල්ටීයතාවය වන අතර එහි අගය ලාම්පුවක් කැඩීමට පෙර හෝ ලාම්පුවක් කැඩී ගිය පසු වෙනස් නොවේ.
එක් ලාම්පුවක් කැඩී ගිය පසු පරිපථ ප්රතිරෝධය ගණනය කරන්න:
එක් ලාම්පුවක් කැඩී ගියහොත්, තවමත් දැල්වී ඇති අනෙක් ලාම්පුව 2 Ohm ප්රතිරෝධකයක් සමඟ ශ්රේණිගතව සම්බන්ධ වේ. මේ අනුව, පරිපථ ප්රතිරෝධය පහත පරිදි වෙනස් වේ:
ආර් = 6 ඕම් + 2 ඕම් = 8 ඕම්
එක් ලාම්පුවක් කැඩී ගිය පසු පරිපථයේ ගලා යන විද්යුත් ධාරාව ගණනය කරන්න:
පරිපථය තුළ ගලා යන විද්යුත් ධාරාව:
I = V / R = වෝල්ට් 10 / ඕම් 8 = ඇම්ප් 1,25
ලාම්පුව සහ ප්රතිරෝධකය ශ්රේණිගතව සම්බන්ධ කර ඇති බැවින් පරිපථයේ ගලා යන විද්යුත් ධාරාව = ලාම්පුවේ ගලා යන විද්යුත් ධාරාව = ප්රතිරෝධකයේ ගලා යන විද්යුත් ධාරාව වේ.
ලාම්පු බලය ගණනය කරන්න:
එක් ලාම්පුවක් කැඩී ගිය පසු, අනෙක් ලාම්පු පහත බලයෙන් දැල්වෙයි:
P = VI = (10 Volt)(1,25 Ampere) = 12,5 Watt
ඉලෙක්ට්රෝන චලනය
3. ඉලෙක්ට්රෝනයක ස්කන්ධය 9,1 x 10 ලෙස දන්නා කරුණකි.-31 kg සහ ඉලෙක්ට්රෝන ආරෝපණය 1,6 x 10-19 C. 1 x 10 අනුපාතයකින් ඉලෙක්ට්රෝනයක් ත්වරණය කිරීමට අවශ්ය විභව වෙනස5 m/s 3 x 10 බවට පත්වේ5 m/s යනු….
ඒ. 28,4375 mV
බී. 56,875 mV
සී. 113,75 එම්වී
ඩී. 227,5 එම්වී
සාකච්ඡා
දන්නා කරුණ නම්:
ඉලෙක්ට්රෝන ස්කන්ධය (m) = 9,1 x 10-31 kg
ඉලෙක්ට්රෝන ආරෝපණය (q) = 1,6 x 10-19 C
ආරම්භක ප්රවේගය (vo) = 1 x 105 m/s —> vo2 = 1x1010 m2/s2
අවසාන ප්රවේගය (vt) = 3 x 105 m/s —> vt2 = 9 x 1010 මීටර්2/s2
ඇසුවා: ඉලෙක්ට්රෝනයක් ත්වරණය කිරීමට අවශ්ය විභව වෙනස (V)
පිළිතුර :
විද්යුත් විභව ශක්තියේ වෙනස = q V = (1,6 x 10-19 CV
චාලක ශක්තියේ වෙනස = EKt – ඒකo = මීටර් 1/2 (vt2 - vo2) = 1/2 (9,1 x 10-31 කිලෝග්රෑම්)(9 x 1010 m2/s2 - 1 x 1010 m2/s2) = (4,55 x 10-31 කිලෝග්රෑම්)(8 x 1010 m2/s2) = 36,4 x 10-21 කිලෝ මීටර්2/s2
ශක්තිය සදාකාලික බැවින් විද්යුත් විභව ශක්තිය චාලක ශක්තිය බවට වෙනස් වේ:
EPL නැති විය = EK දර්ශනය විය
(1,6x10-19) වී = 36,4 x 10-21
වී = 36,4 x 10-21 / 1,6 x 10-19
වී = 22,75 x 10-2 වෝල්ට්
වී = 227,5 x 10-3 වෝල්ට්
V = මිලිවෝල්ට් 227,5
නිවැරදි පිළිතුර D වේ.
4. රීජන්සි/නගර මට්ටමේ අංක 56 හි කනිෂ්ඨ උසස් පාසල් සඳහා 2011 ජාතික විද්යා ඔලිම්පියාඩ් ප්රශ්න
රසායනාගාරයකදී, ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භයක් උතුරට විදින බව නිරීක්ෂණය කෙරේ. ඉහළ සිට, කදම්භය වමට නැමෙන බව නිරීක්ෂණය කෙරේ. ඉන්පසු, ඉලෙක්ට්රෝන කදම්භයක් දකුණට විදින බව නිරීක්ෂණය කෙරේ. ඉහළ සිට, කදම්භය වමට නැමෙන බව නිරීක්ෂණය කෙරේ. මෙයින් අදහස් කරන්නේ ...
A. බටහිර දෙසට යොමු වන විද්යුත් ක්ෂේත්රය
B. නැගෙනහිරට යොමු වන විද්යුත් ක්ෂේත්රය
C. ඉහළට යොමු කරන ලද චුම්බක ක්ෂේත්රය
D. පහළට යොමු කරන ලද චුම්භක ක්ෂේත්රය
සාකච්ඡා
ඉලෙක්ට්රෝන විද්යුත් වශයෙන් ආරෝපණය වන අතර ඒවා විද්යුත් හෝ චුම්භක ක්ෂේත්රයක ඇති විට විද්යුත් හෝ චුම්භක බලවේග මගින් චලනය කළ හැකිය. වෙනස වන්නේ විද්යුත් බලවේග නිශ්චලව සිටින විට සහ චලනය වන විට ඉලෙක්ට්රෝන චලනය කළ හැකි අතර, චුම්භක බලවේග චලනය වන විට පමණක් ඉලෙක්ට්රෝන චලනය කළ හැකි වීමයි.
තවත් වෙනසක් නම් විද්යුත් බලය විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ දිශාවටම පිහිටා ඇති අතර චුම්භක බලය චුම්භක ක්ෂේත්රයට ලම්බකව පිහිටා තිබීමයි. එබැවින්, ඉලෙක්ට්රෝනයක් විද්යුත් බලයකින් චලනය කරන්නේ නම්, එහි චලනයේ දිශාව විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ දිශාවට සමාන වේ. ප්රතිවිරුද්ධව, ඉලෙක්ට්රෝනයක් චුම්භක බලයකින් චලනය කරන්නේ නම්, එහි චලනයේ දිශාව චුම්භක ක්ෂේත්රයේ දිශාවට ලම්බකව පිහිටා ඇති චුම්භක බලයේ දිශාවට සමාන වේ.
ඉහත ප්රශ්නයට අනුව, ඉලෙක්ට්රෝනයක් උතුරට විදින විට එය වමට (බටහිර දෙසට) අපගමනය වන අතර, එය දකුණට විදින විට එය වමට (නැගෙනහිර දෙසට) අපගමනය වන බව පෙනේ. ඉලෙක්ට්රෝනයක් විද්යුත් බලයකින් අපගමනය වුවහොත්, විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ දිශාවට සමාන වන විද්යුත් බලයේ දිශාව සැමවිටම වෙනස් වේ. විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ දිශාව නියත විය යුතුය. එබැවින්, ඉලෙක්ට්රෝනය විද්යුත් බලයෙන් අපගමනය නොවේ.
චුම්භක බලය ඉලෙක්ට්රෝන අපගමනය කරන බව නිගමනය කළ හැකිය. චුම්භක බලයේ දිශාව (ඉලෙක්ට්රෝන අපගමනය වන දිශාව), චුම්භක ක්ෂේත්රයේ දිශාව සහ ඉලෙක්ට්රෝන වෙඩි තබන දිශාව තීරණය කිරීම සඳහා, දකුණු අත රීතිය භාවිතා කරන්න.
පහත විස්තර කර ඇති පරිදි දකුණු අත රීතිය යොදන්න. ඔබේ දකුණු අත දිගු කර, ඔබේ මාපටැඟිල්ල කෙළින් කර, අනෙක් ඇඟිලි හතර වසා දමන්න. ඔබේ මාපටැඟිල්ල උතුරට (ඉලෙක්ට්රෝන චලනයේ දිශාව) සහ ඔබේ ඇඟිලි හතර බටහිරට (චුම්භක බලයේ දිශාව = ඉලෙක්ට්රෝන අපගමනයේ දිශාව) යොමු වන පරිදි ස්ථානගත කරන්න, එවිට ඔබේ දකුණු අතේ පිටුපස පහළට (චුම්භක ක්ෂේත්රයේ දිශාව) යොමු වේ. අනෙක් අතට, ඔබේ මාපටැඟිල්ල දකුණට (ඉලෙක්ට්රෝන චලනයේ දිශාව) සහ ඔබේ ඇඟිලි හතර නැගෙනහිරට (චුම්භක බලයේ දිශාව = ඉලෙක්ට්රෝන අපගමනයේ දිශාව) යොමු වන පරිදි ස්ථානගත කරන්න, එවිට ඔබේ දකුණු අතේ පිටුපස පහළට (චුම්භක ක්ෂේත්රයේ දිශාව) යොමු වේ. ඉලෙක්ට්රෝනය පහළට යොමු වන චුම්භක ක්ෂේත්රයක ඇති බව නිගමනය කළ හැකිය.
නිවැරදි පිළිතුර D වේ.
ප්රශ්න මූලාශ්රය:
කනිෂ්ඨ උසස් පාසල් භෞතික විද්යාව OSN ප්රශ්න
