மின் ஆற்றல் மற்றும் திறன் தொடர்பான எடுத்துக்காட்டு கேள்விகள் மற்றும் சூத்திரங்கள்
ஆற்றல் மற்றும் மின்சாரம்
1. ஒரு kWh-க்கான மின்சாரக் கட்டணம் Rp. 400 ஆகும். ஒரு வீட்டில், 100 வாட் தொலைக்காட்சி ஒரு நாளைக்குச் சராசரியாக 4 மணி நேரமும், தலா 20 வாட் திறன் கொண்ட இரண்டு விளக்குகள் ஒரு நாளைக்கு 10 மணி நேரமும் இயங்குகின்றன. ஒரு மாதத்திற்கான (30 நாட்கள்) மின்சாரப் பயன்பாட்டுச் செலவு….
அ. ரூ. 4.800,-
பி. ரூ. 9.600,-
சி. ரூ. 19.200,-
டி. ரூ. 21.120,-
கலந்துரையாடல்
அறியப்பட்ட விஷயம் என்னவென்றால்:
மின்சாரக் கட்டணம் ஒரு kWh-க்கு Rp. 400 ஆகும்.
டிவியின் திறன் = 1 x 100 வாட் = 100 வாட் மற்றும் டிவி பயன்பாட்டு நேரம் = 4 மணிநேரம் x 30 = 120 மணிநேரம்
விளக்கின் திறன் = 2 x 20 வாட் = 40 வாட் மற்றும் விளக்கு பயன்பாட்டு நேரம் = 10 மணிநேரம் x 30 = 300 மணிநேரம்
கேட்கப்பட்டது: மாத மின்சாரப் பயன்பாட்டுச் செலவு
பதில் :
மின் ஆற்றல் = மின் திறன் x பயன்பாட்டு நேரம்
தொலைக்காட்சியின் மின் ஆற்றல் = 100 வாட் x 120 மணிநேரம் = 12.000 வாட் மணிநேரம்
விளக்கு ஆற்றல் = 40 வாட் x 300 மணிநேரம் = 12.000 வாட் மணிநேரம்
மொத்த ஆற்றல் = 12.000 வாட் மணி + 12.000 வாட் மணி = 24.000 வாட் மணி = 24 கிலோ வாட் மணி = 24 கிலோ வாட் மணி = 24 kWh
ஒரு மாதத்திற்கான மின்சாரப் பயன்பாட்டுச் செலவு = (24 kWh)(Rp. 400/kWh) = (24)(Rp. 400) = Rp. 9.600,-
சரியான விடை B ஆகும்.
2. 24 வாட் / 12 வோல்ட் எனக் குறிக்கப்பட்ட இரண்டு விளக்குகள், பக்க இணைப்பில் இணைக்கப்பட்டு, பின்னர் ஒரு 2 ஓம் மின்தடையுடன் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்படுகின்றன. இந்தச் சுற்று ஒரு மின்னழுத்த மூலத்துடன் இணைக்கப்படுவதால், இரண்டு விளக்குகளும் அவற்றின் அதிகபட்ச பிரகாசத்தில் 25% மட்டுமே ஒளிரும். ஒரு விளக்கு திடீரென உடைந்தால், மற்ற விளக்கு மின்சக்தியுடன் ஒளிரும்...
அ. 12 வாட்
பி. 7,5 வாட்ஸ்
சி. 6 வாட்
டி. 3 வாட்
கலந்துரையாடல்
ஆற்றல் சூத்திரம்:
P = VI
I = PV
அல்லது
P = VI —–> I = V / R
P = V (V / R)
பி = வி2 / ஆர்
ஆர் = வி2 / பி
அல்லது
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
பி = நான்2 R
I2 = P / R
விளக்கம்: P = மின் திறன், V = மின்னழுத்தம், I = மின்னோட்டம், R = விளக்கு மின்தடை
மின்சுற்றின் மின்தடையைக் கணக்கிடுங்கள்:
இரண்டு விளக்குகளிலும் தலா 24 வாட் / 12 வோல்ட் எனக் குறிக்கப்பட்டுள்ளது. இதன் பொருள், 12 வோல்ட் மின்னழுத்தத்துடன் இணைக்கப்படும்போது ஒவ்வொரு விளக்கும் அதிகபட்சமாக 24 வாட் திறனில் ஒளிரும் என்பதாகும்.
ஒவ்வொரு விளக்கின் மின்தடையும் திறன் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது:
ஆர் = வி2 P = 122 / 24 = 144 / 24 = 6 ஓம்
இரண்டு விளக்குகளும் பக்க இணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, எனவே சமான மின்தடை:
1 / ஆர்12 = 1/ஆர்1 + 1/ஆர்2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 ஓம்
இரண்டு விளக்குகளும் 2 ஓம் மின்தடையுடன் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, எனவே சமான மின்தடை:
R = 3 ஓம் + 2 ஓம் = 5 ஓம்
எனவே மின்சுற்றின் மின்தடை = R = 5 ஓம்.
மின்சுற்றில் பாயும் மின்சாரத்தைக் கணக்கிடுக:
இரு விளக்குகளும் 25% பிரகாச அளவில் இயங்கினால், இரு விளக்குகளும் 25/100 x 24 வாட்ஸ் = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 வாட்ஸ் என்ற திறன் அளவில் இயங்கும்.
விளக்கு வழியாகப் பாயும் மின்சாரம், திறன் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது:
I2 = P / R = 6 வாட்ஸ் / 6 ஓம் = 1 ஆம்பியர்
ஒவ்வொரு விளக்கு வழியாகவும் பாயும் மின்னோட்டம் 1 ஆம்பியர் ஆகும். இரண்டு விளக்குகளும் பக்க இணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, எனவே கிர்ச்சாஃபின் முதல் விதியின்படி, இரண்டு விளக்குகள் வழியாகவும் பாயும் மொத்த மின்னோட்டம் 2 ஆம்பியர் ஆகும். இரண்டு விளக்குகளும் 2 ஓம் மின்தடையுடன் தொடர் இணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, எனவே 2 ஓம் மின்தடை வழியாகப் பாயும் மின்னோட்டமும் 2 ஆம்பியர் ஆகும்.
எனவே, மின்சுற்றில் பாயும் மின்னோட்டம் = I = 2 ஆம்பியர்.
emf மூலத்தின் மின்னழுத்தத்தைக் கணக்கிடுங்கள்:
மின்னழுத்தம் என்பது:
V = IR = (2 ஆம்பியர்)(5 ஓம்) = 10 வோல்ட்
இது EMF மூலத்தின் மின்னழுத்தம் ஆகும், இதன் மதிப்பு விளக்குகளில் ஒன்று உடைவதற்கு முன்போ அல்லது உடைந்த பிறகோ மாறாது.
விளக்குகளில் ஒன்று உடைந்த பிறகு மின்சுற்றின் மின்தடையைக் கணக்கிடுங்கள்:
விளக்குகளில் ஒன்று உடைந்தால், இன்னும் எரிந்துகொண்டிருக்கும் மற்றொரு விளக்கு 2 ஓம் மின்தடையுடன் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்படுகிறது. இதனால், மின்சுற்றின் மின்தடை பின்வருமாறு மாறுகிறது:
R = 6 ஓம் + 2 ஓம் = 8 ஓம்
விளக்குகளில் ஒன்று உடைந்த பிறகு மின்சுற்றில் பாயும் மின்சாரத்தைக் கணக்கிடுக:
மின்சுற்றில் பாயும் மின்சாரம்:
I = V / R = 10 வோல்ட் / 8 ஓம் = 1,25 ஆம்பியர்
விளக்கும் மின்தடையும் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, அதனால் மின்சுற்றில் பாயும் மின்சாரம் = விளக்கில் பாயும் மின்சாரம் = மின்தடையில் பாயும் மின்சாரம்.
விளக்கின் திறனைக் கணக்கிடுங்கள்:
விளக்குகளில் ஒன்று உடைந்த பிறகு, மற்ற விளக்குகள் பின்வரும் ஆற்றலுடன் ஒளிர்கின்றன:
பி = VI = (10 வோல்ட்)(1,25 ஆம்பியர்) = 12,5 வாட்
எலக்ட்ரான் இயக்கம்
3. ஒரு எலக்ட்ரானின் நிறை 9,1 x 10 என அறியப்படுகிறது.-31 கிலோகிராம் மற்றும் எலக்ட்ரான் மின்னூட்டம் 1,6 x 10-19 C. ஒரு எலக்ட்ரானை 1 x 10 என்ற வீதத்திலிருந்து முடுக்குவதற்குத் தேவைப்படும் மின்னழுத்த வேறுபாடு5 மீ/வி என்பது 3 x 10 ஆகிறது5 m/s என்பது….
அ. 28,4375 மி.வோ
B. 56,875 mV
சி. 113,75 மி.வோ
D. 227,5 mV
கலந்துரையாடல்
அறியப்பட்ட விஷயம் என்னவென்றால்:
எலக்ட்ரான் நிறை (m) = 9,1 x 10-31 kg
எலக்ட்ரான் மின்னூட்டம் (q) = 1,6 x 10-19 C
ஆரம்ப வேகம் (vo) = 1 x 105 மீ/வி —> விo2 = 1x1010 m2/s2
இறுதி வேகம் (vt) = 3 x 105 மீ/வி —> விt2 = 9 x 1010¹⁰ மீ2/s2
கேட்கப்பட்டது: ஒரு எலக்ட்ரானை முடுக்குவதற்குத் தேவைப்படும் மின்னழுத்த வேறுபாடு (V)
பதில் :
நிலை ஆற்றலில் மாற்றம் = q V = (1,6 x 10-19 சி) வி
இயக்க ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் = EKt – இகேo = 1/2 மீ (வி)t2 - விo2) = 1/2 (9,1 x 10-31 கி.கி)(9 x 1010 m2/s2 - 1 x 1010 m2/s2) = (4,55 x 10-31 கி.கி)(8 x 1010 m2/s2) = 36,4 x 10-21 கிலோ மீ2/s2
ஆற்றல் நித்தியமானது, அதனால் நிலை ஆற்றல் இயக்க ஆற்றலாக மாறுகிறது:
ஈபிஎல் தோல்வி = ஈகே தோன்றினார்
(1,6 x 10-19) V = 36,4 x 10-21
V = 36,4 x 10-21 / 1,6 x 10-19
V = 22,75 x 10-2 அது இருந்தது
V = 227,5 x 10-3 அது இருந்தது
V = 227,5 மில்லிவோல்ட்
சரியான விடை D ஆகும்.
4. மாவட்ட/நகர அளவிலான நடுநிலைப் பள்ளிகளுக்கான 2011 தேசிய அறிவியல் ஒலிம்பியாட் வினாக்கள் எண் 56
ஒரு ஆய்வகத்தில், எலக்ட்ரான்களின் கற்றை ஒன்று வடக்கு நோக்கிச் செலுத்தப்படுகிறது. மேலிருந்து பார்க்கும்போது, அந்தக் கற்றை இடதுபுறமாக வளைவது காணப்படுகிறது. பின்னர், எலக்ட்ரான்களின் கற்றை ஒன்று தெற்கு நோக்கிச் செலுத்தப்படுகிறது. மேலிருந்து பார்க்கும்போது, அந்தக் கற்றை இடதுபுறமாக வளைவது காணப்படுகிறது. இதன் பொருள் என்னவென்றால்...
மேற்கு திசையை நோக்கிய மின்புலம்
B. கிழக்கு திசையை நோக்கிய மின்புலம்
C. மேல்நோக்கி இயக்கப்படும் காந்தப்புலம்
D. கீழ்நோக்கி இயக்கப்படும் காந்தப்புலம்
கலந்துரையாடல்
எலக்ட்ரான்கள் மின்னூட்டம் பெற்றவை, மேலும் அவை ஒரு மின் அல்லது காந்தப் புலத்தில் இருக்கும்போது மின் அல்லது காந்த விசைகளால் நகர்த்தப்படலாம். இவற்றுக்கிடையிலான வேறுபாடு என்னவென்றால், எலக்ட்ரான்கள் ஓய்வில் இருக்கும்போதும் நகரும்போதும் மின் விசைகளால் அவற்றை நகர்த்த முடியும்; ஆனால் காந்த விசைகளால், எலக்ட்ரான்கள் நகரும்போது மட்டுமே அவற்றை நகர்த்த முடியும்.
மற்றொரு வேறுபாடு என்னவென்றால், மின் விசையானது மின்புலத்தின் திசையிலேயே இருக்கும், ஆனால் காந்த விசையானது காந்தப்புலத்திற்குச் செங்குத்தாக இருக்கும். எனவே, ஒரு எலக்ட்ரான் மின் விசையால் நகர்த்தப்பட்டால், அதன் இயக்கத்தின் திசையானது மின்புலத்தின் திசையைப் போலவே இருக்கும். இதற்கு நேர்மாறாக, ஒரு எலக்ட்ரான் காந்த விசையால் நகர்த்தப்பட்டால், அதன் இயக்கத்தின் திசையானது காந்த விசையின் திசையைப் போலவே இருக்கும், இது காந்தப்புலத்தின் திசைக்குச் செங்குத்தாக அமையும்.
மேற்கண்ட கேள்வியின் அடிப்படையில், ஒரு எலக்ட்ரான் வடக்கு நோக்கிச் செலுத்தப்படும்போது இடதுபுறமாக (மேற்கு நோக்கி) விலகுகிறது என்றும், தெற்கு நோக்கிச் செலுத்தப்படும்போது இடதுபுறமாக (கிழக்கு நோக்கி) விலகுகிறது என்றும் தெரிகிறது. ஒரு எலக்ட்ரான் மின்விசையால் விலகினால், மின்புலத்தின் திசையைப் போன்றே இருக்கும் மின்விசையின் திசையும் எப்போதும் மாறிக்கொண்டே இருக்கும். மின்புலத்தின் திசை நிலையானதாக இருக்க வேண்டும். எனவே, எலக்ட்ரான் மின்விசையால் விலகுவதில்லை.
காந்த விசை எலக்ட்ரான்களை விலக்குகிறது என்று முடிவு செய்யலாம். காந்த விசையின் திசை (எலக்ட்ரான்கள் விலக்கப்படும் திசை), காந்தப்புலத்தின் திசை மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் செலுத்தப்படும் திசை ஆகியவற்றைக் கண்டறிய, வலது கை விதியைப் பயன்படுத்தவும்.
கீழே விளக்கப்பட்டுள்ளபடி வலது கை விதியைப் பயன்படுத்துங்கள். உங்கள் வலது கையை நீட்டி, கட்டைவிரலை நேராக்கி, மற்ற நான்கு விரல்களையும் சேர்த்துக் கொள்ளுங்கள். உங்கள் கட்டைவிரல் வடக்கு திசையை (எலக்ட்ரான் இயக்கத்தின் திசை) நோக்கியும், மற்ற நான்கு விரல்கள் மேற்கு திசையை (காந்த விசையின் திசை = எலக்ட்ரான் விலகலின் திசை) நோக்கியும் இருக்குமாறு வையுங்கள். அப்போது உங்கள் வலது கையின் பின்புறம் கீழ்நோக்கி (காந்தப்புலத்தின் திசை) இருக்கும். இதற்கு நேர்மாறாக, உங்கள் கட்டைவிரல் தெற்கு திசையை (எலக்ட்ரான் இயக்கத்தின் திசை) நோக்கியும், மற்ற நான்கு விரல்கள் கிழக்கு திசையை (காந்த விசையின் திசை = எலக்ட்ரான் விலகலின் திசை) நோக்கியும் இருக்குமாறு வையுங்கள். அப்போது உங்கள் வலது கையின் பின்புறம் கீழ்நோக்கி (காந்தப்புலத்தின் திசை) இருக்கும். எலக்ட்ரான் கீழ்நோக்கிய காந்தப்புலத்தில் உள்ளது என்று இதிலிருந்து முடிவு செய்யலாம்.
சரியான விடை D ஆகும்.
கேள்வி மூலம்:
ஜூனியர் உயர்நிலைப் பள்ளி இயற்பியல் OSN கேள்விகள்
