வகுப்பு 13 — தவணை 1

மின்னோட்டமும் ஏற்றப் பாய்ச்சலும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• மரபு மின்னோட்டத் திசை: நேர் ஏற்றங்கள் பாயும் திசை மரபு மின்னோட்டமாகும்; இலத்திரன்கள் அதற்கு எதிர் திசையில் இழுபடும்.
• பல்வேறு ஊடகங்களில் மின்னேற்றக் காவிகள்: உலோகங்களில்: இலத்திரன்கள்; மின்பகுபொருட்களில்: அயன்கள்; குறைக்கடத்திகளில்: இலத்திரன்கள் மற்றும் துளைகள்; வாயுக்களில்: அயன்கள் மற்றும் இலத்திரன்கள்.
• மின்னோட்டம் ஓர் எண்ணளவாகும்: திசை இருப்பினும் காவிக் கூட்டல் விதிகளைப் பின்பற்றாததால் மின்னோட்டம் ஓர் எண்ணளவாகும்.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

1.0 × 10⁻⁶ m² குறுக்குவெட்டுப் பரப்புடைய செப்புக் கம்பியினூடாக 3.2 A மின்னோட்டம் பாய்கிறது. சுயாதீன இலத்திரன் அடர்த்தி n = 8.0 × 10²⁸ m⁻³ எனின், இலத்திரன்களின் இறக்கல் வேகம் v_d யாது? (e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C)

1. A. 2.5 × 10⁻⁴ m s⁻¹
2. B. 2.5 × 10⁻² m s⁻¹
3. C. 5.0 × 10⁻⁴ m s⁻¹
4. D. 1.25 × 10⁻³ m s⁻¹

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

ஓமின் விதியும் தடையும் தடைத்திறனும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• ஓமிய vs ஓமியமற்ற சாதனங்கள்: ஓமியக் கடத்திகள் நேர்கோட்டு I-V வரைபைக் கொண்டிருக்கும்; ஓமியமற்ற சாதனங்கள் நேர்கோடற்றவை (மின் குமிழ், இருமுனையம், வெப்பத்தடை).
• மறை வெப்பநிலை குணகம் (NTC): குறைக்கடத்திகளில் வெப்பநிலை உயரும் போது தடை குறையும் (ஏற்றக் காவிகள் பெருகுவதால்).
• மீக்கடத்துதிறன்: ஒரு மாறுநிலை வெப்பநிலைக்குக் கீழே ஒரு பொருளின் மின் தடை முற்றிலும் பூச்சியமாகும் நிகழ்வு.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

R தடையுடைய சீரான உலோகக் கம்பியின் கனவளவு மாறாமல் அதன் நீளம் இருமடங்காக இழுக்கப்படுகிறது. கம்பியின் புதிய தடை யாது?

1. A. R / 2
2. B. 4R
3. C. 2R
4. D. R / 4

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

மின்னியக்கு விசை, அகத்தடை மற்றும் மின்கலங்கள்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• உச்ச வலு மாற்றத் தேற்றம்: புறத்தடை R ஆனது அகத்தடை r இற்குச் சமனாகும் போது (R = r) புறச்சுற்றுக்கு உச்ச வலு கடத்தப்படும்: P_max = E² / (4r); வினைத்திறன் 50% ஆகும்.
• EMF ஐ அளவிடல்: வோல்ற்மானி மின்னோட்டத்தை எடுப்பதால் V < E ஐ அளவிடும்; உண்மையான EMF ஐ அளவிட அழுத்தமானி (சுழி விலகல் முறை) பயன்படும்.
• V vs I வரைபு: V = E - Ir வரைபின் வெட்டுத்துண்டு = E, படிவு = -r.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

மின்னியக்க விசை E = 6.0 V மற்றும் அகத்தடை r = 1.0 Ω உடைய மின்கலம் R தடையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. உயர் வலு மாற்றுகைக் கோட்பாட்டின்படி, வெளித் தடைக்கு வழங்கப்படும் உச்ச வலு யாது?

1. A. 36.0 W
2. B. 4.5 W
3. C. 9.0 W
4. D. 18.0 W

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

தொடர் மற்றும் சமாந்தர சுற்றுகள்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• அம்பியர்மானி & வோல்ற்மானி வடிவமைப்பு: கல்வனோமானியை அம்பியர்மானியாக மாற்ற சமாந்தரமாக சிறிய ஷண்ட் தடை S: S = (Ig G) / (I - Ig); வோல்ற்மானியாக மாற்ற தொடராக பெரிய பெருக்கித் தடை R: R = (V / Ig) - G.
• இலட்சிய மானிகளின் பண்புகள்: இலட்சிய அம்பியர்மானியின் தடை பூச்சியம்; இலட்சிய வோல்ற்மானியின் தடை முடிவிலி.
• சமவலுத் தடை எல்லைகள்: தொடர் R_eq மிகப் பெரிய தடையை விடப் பெரியது; சமாந்தர R_eq மிகச் சிறிய தடையை விடச் சிறியது.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

ஒவ்வொன்றும் 12 Ω தடையுடைய மூன்று சம தடையிகளில், இரண்டு தடையிகள் சமாந்தரமாகவும், அச்சேர்க்கை மூன்றாவது தடையியுடன் தொடராகவும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. தொகுதியின் சமவலுத் தடை யாது?

1. A. 18 Ω
2. B. 36 Ω
3. C. 24 Ω
4. D. 8 Ω

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

கிர்க்கோஃபின் விதிகள்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• சுயாதீன தடங்கள்: ஒவ்வொரு புதிய தடமும் முந்தைய தடங்களில் இல்லாத குறைந்தது ஒரு புதிய கிளையையேனும் கொண்டிருக்க வேண்டும்.
• அகத்தடை உள்ளடக்கம்: மின்கலத்தின் அகத்தடை r ஐ மின்கலத்துடன் தொடராக இணைத்து I·r ஐ சமன்பாட்டில் சேர்க்கவும்.
• மறை மின்னோட்ட விடை: கணிப்பின் போது மின்னோட்டம் மறையாகப் பெறப்பட்டால், பருமன் சரியானது ஆனால் உண்மை மின்னோட்டம் நாம் கருதிய திசைக்கு எதிர்த்திசையில் பாய்கிறது.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

கிர்க்கோஃபின் சந்தி விதி (மின்னோட்ட விதி, ΣI = 0) மற்றும் சுற்று விதி (மின்னழுத்த விதி, ΣV = 0) என்பன முறையே எவ்வடிப்படைப் பௌதிகக் காப்பு விதிகளின் விளைவுகளாகும்?

1. A. Conservation of energy and Conservation of linear momentum
2. B. Conservation of mass and Conservation of magnetic flux
3. C. Conservation of electric charge and Conservation of angular momentum
4. D. Conservation of electric charge and Conservation of energy

விடைத் தேர்வுகள் ஆங்கிலத்தில் உள்ளன.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

வீட்ஸ்டோன் பாலமும் மீற்றர் பாலமும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• உச்ச உணர்திறன்: நான்கு தடைகளும் ஏறத்தாழ சமனாகவும் (P ≈ Q ≈ R ≈ S) மீட்டர் பாலத்தின் சமநிலைப் புள்ளி நடுவில் (L1 ≈ 50 cm) அமையும் போதும் உணர்திறன் உச்சமாகும்.
• கலன் மற்றும் கல்வனோமானி சாராநிலை: சமநிலையில் கல்வனோமானித் தடையோ மின்கலத்தின் அகத்தடையோ சமநிலையைப் பாதிக்காது.
• மின்கலம் மற்றும் கல்வனோமானியை இடமாற்றல்: இரண்டின் நிலைகளையும் மாற்றினாலும் சமநிலை நிபந்தனை மாறாது.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

மீற்றர் பாலப் பரிசோதனையில், இடது இடைவெளியில் அறியப்படாத தடை X உம், வலது இடைவெளியில் 15 Ω தடையியும் வைக்கப்படுகின்றன. இடது முனையிலிருந்து 40 cm தூரத்தில் சமநிலைப்புள்ளி பெறப்படுகிறது. X இன் பெறுமானம் யாது?

1. A. 22.5 Ω
2. B. 15 Ω
3. C. 10 Ω
4. D. 6.0 Ω

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

அழுத்தமானியும் அதன் பயன்பாடுகளும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• முதன்மைச் சுற்றின் கட்டாய நிபந்தனைகள்: 1) முதன்மை மின்கலத்தின் EMF E0 பரிசோதனை கலத்தின் EMF ஐ விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும் (E0 > E); 2) இரு கலங்களின் நேர் முனைகளும் ஒரே புள்ளி A உடன் இணைக்கப்பட வேண்டும்.
• அழுத்தமானி உணர்திறனை அதிகரித்தல்: அழுத்தப் படிவு k ஐக் குறைக்க வேண்டும் (கம்பியின் நீளம் L ஐ அதிகரித்தல் அல்லது முதன்மைச் சுற்றுத் தடையை அதிகரித்தல்).
• அழுத்தமானியை அளவீடு செய்தல்: நியமக் கலத்தைப் பயன்படுத்தி k இனை துல்லியமாகக் கணித்தல்: k = E_std / l_std.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

100 cm நீளமும் 5.0 Ω தடையுமுடைய அழுத்தமானிக் கம்பி 4.0 V மின்கலம் மற்றும் 15.0 Ω தொடர்த் தடையுடன் தொடராக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. அழுத்தமானிக் கம்பியின் அழுத்தப் படித்திறன் யாது?

1. A. 0.5 V m⁻¹ (0.005 V cm⁻¹)
2. B. 2.0 V m⁻¹ (0.02 V cm⁻¹)
3. C. 4.0 V m⁻¹ (0.04 V cm⁻¹)
4. D. 1.0 V m⁻¹ (0.01 V cm⁻¹)

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

காந்தப்புலங்களும் காந்தவிசையும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• சீரான காந்தப்புலத்தில் ஏற்றத்தின் பாதை: செங்குத்தாக நுழையும் போது (θ = 90°): சீரான வட்ட இயக்கம், ஆரை r = mv / (qB); சாய்வாக நுழையும் போது சுருளிப் பாதையில் இயங்கும்.
• வேகத் தெரிவிப்பான்: செங்குத்தான E மற்றும் B புலங்களில் விலகலின்றிச் செல்லும் வேகம்: v = E / B.
• மின்னோட்டத் தடத்தில் முறுக்கம்: τ = N I A B sin θ = m × B (காந்தத் திருப்பம் m = N I A).

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

q = 1.6 × 10⁻¹⁹ C மற்றும் m = 1.67 × 10⁻²⁷ kg கொண்ட புரோட்டான் ஒன்று B = 0.50 T சீரான காந்தப்புலத்தினுள் v = 2.0 × 10⁶ m s⁻¹ திசைவேகத்துடன் செங்குத்தாக நுழைகிறது. அது இயங்கும் வட்டப்பாதையின் ஆரம் யாது?

1. A. 1.05 cm (0.0105 m)
2. B. 8.35 cm (0.0835 m)
3. C. 2.09 cm (0.0209 m)
4. D. 4.18 cm (0.0418 m)

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

கடத்திகள் மற்றும் வரிச்சுருள்களின் காந்தப்புலம்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• சமாந்தரக் கடத்திகளுக்கிடையிலான விசை: ஓரலகு நீளத்திற்கான விசை: F / L = (μ0 I1 I2) / (2π d); ஒரே திசை மின்னோட்டங்கள் கவரும்; எதிரெதிர் திசை மின்னோட்டங்கள் தள்ளும்.
• அம்பியரின் உத்தியோகபூர்வ SI வரைவிலக்கணம்: வெற்றிடத்தில் 1 m இடைவெளியில் உள்ள இரு நீண்ட கம்பிகளுக்கிடையில் 2 × 10⁻⁷ N/m விசையை உருவாக்கும் மாறா மின்னோட்டம் 1 A ஆகும்.
• வட்டக் கம்பிச்சுருளின் மையத்தில் புலம்: B = (μ0 N I) / (2 R).

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

0.50 m நீளமுடைய நீண்ட வரிச்சுருள் 1000 முறுக்குகளைக் கொண்டுள்ளது. அதனூடாக 2.0 A மின்னோட்டம் பாயும்போது வரிச்சுருளின் மையத்தில் காந்தப்பாய அடர்த்தி B யாது? (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T m A⁻¹)

1. A. 2.51 × 10⁻³ T
2. B. 1.26 × 10⁻³ T
3. C. 5.03 × 10⁻³ T (1.6π × 10⁻³ T)
4. D. 1.01 × 10⁻² T

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

மின்காந்தத் தூண்டலும் பரடேயின் விதியும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• சுழல் மின்னோட்டங்கள்: மாறுபடும் காந்தப்புலத்திலுள்ள திண்மக் கடத்திகளில் உருவாகும் மூடிய மின்னோட்டங்கள்; வெப்ப இழப்பைக் குறைக்க உருமாற்றிகளில் மெல்லிய தகடுகளாகப் பயன்படுத்தப்படும்; மின்காந்தத் தடைகளில் பயன்படும்.
• தன்-தூண்டல் (L) மற்றும் பரிமாற்றுத் தூண்டல் (M): E = - L (dI/dt); தூண்டியில் சேமிக்கப்படும் சக்தி U = (1/2) L I².
• AC பிறப்பாக்கி: தூண்டப்படும் மின்னியக்கவிசை: E = E0 sin(ωt) (உச்ச EMF E0 = N B A ω).

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

0.40 m நீளமுள்ள கிடைநிலைக் கடத்தும் கோல் ஒன்று B = 0.30 T செங்குத்தான காந்தப்புலத்தினூடாக 5.0 m s⁻¹ கிடைவேகத்தில் நகர்கிறது. கோலின் முனைகளுக்கிடையே தூண்டப்படும் இயக்க மின்னியக்க விசை யாது?

1. A. 1.20 V
2. B. 0.60 V
3. C. 0.30 V
4. D. 0.15 V

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

மாறுதிசை மின்னோட்டமும் வர்க்க இடை மூல (RMS) பெறுமானங்களும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• AC அளக்கும் கருவிகள்: கல்வனோமானிகள் AC இல் சுழியைத் தரும்; சூட்டுக் கம்பி அல்லது நகரும் இரும்பு கருவிகள் RMS பெறுமானங்களை நேரடியாக அளவிடும்.
• வடிவக் காரணி: V_rms / V_avg ≈ 1.11.
• உச்ச வோல்ற்றளவு: 230 V RMS இன் உச்ச வோல்ற்றளவு V0 ≈ 325 V; காப்புப் பொருட்கள் உச்ச வோல்ற்றளவைத் தாங்க வேண்டும்.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

v(t) = 311 sin(100π t) V இனால் குறிக்கப்படும் ஒரு சைன் வடிவ ஆடலோட்ட மின்னழுத்தத்தின் இடைவர்க்க மூல (RMS) மின்னழுத்தம் V_rms மற்றும் அதிர்வெண் f யாவை?

1. A. V_rms = 220 V, f = 50 Hz
2. B. V_rms = 311 V, f = 100 Hz
3. C. V_rms = 220 V, f = 100 Hz
4. D. V_rms = 155 V, f = 50 Hz

விடைத் தேர்வுகள் ஆங்கிலத்தில் உள்ளன.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

தூண்டல் மற்றும் கொள்ளளவு மாறுதிசை மின்மறுப்பு

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• தொடர் பரிவு நிபந்தனை: X_L = X_C ஆகும் போது நிகழும்; பரிவு மீடிறன் f0 = 1 / [ 2π √(L C) ].
• பரிவின் சிறப்பியல்புகள்: 1) இழிவுத் தடைமறுப்பு Z_min = R; 2) உச்ச மின்னோட்டம் I_max = V / R; 3) வலுவுக் காரணி cos φ = 1; 4) L மற்றும் C முனைகளில் வோல்ற்றளவு பெருக்கம்.
• தரக் காரணி (Q-காரணி): Q = (1 / R) √(L / C) = f0 / அலைவரிசை அகலம்.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

தொடர் LCR சுற்றில் L = 0.10 H மற்றும் C = 10 μF இணைக்கப்பட்டுள்ளன. அச்சுற்றின் ஒத்ததிர்வு அதிர்வெண் f₀ யாது?

1. A. 50 Hz
2. B. 1000 Hz
3. C. 318 Hz
4. D. 159 Hz

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

மின்மாற்றிகளும் மின்சக்தி கடத்துகையும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• உயர் வோல்ற்றளவு மின் பரிமாற்றம்: கடத்து கம்பிகளில் ஏற்படும் I²R வெப்ப இழப்பைக் குறைக்க மிக உயர் வோல்ற்றளவில் (132 kV - 400 kV) மின்சாரம் பரிமாற்றப்படும் (இழப்பு 1/V² இற்கு நேர்மாறு விகிதசமன்).
• DC இல் இயங்காமை: உருமாற்றி AC இல் மட்டுமே இயங்கும்; DC இல் காந்தப்பாய மாற்றம் இல்லாததால் (dΦ/dt = 0) தூண்டல் நிகழாது, முதன்மைச் சுருள் கருகும்.
• தடைமறுப்புப் பொருத்தம்: R_in = (Np / Ns)² · RL.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

மின்மாற்றி ஒன்றின் மென் இரும்பு உள்ளகம் ஒரு திண்மத் துண்டாக அமையாமல், மெல்லிய காப்பிடப்பட்ட தகடுகளாக அடுக்கப்படுவது ஏன்?

1. A. To increase the secondary turns ratio
2. B. To minimize energy losses caused by induced eddy currents
3. C. To eliminate magnetic hysteresis loss entirely
4. D. To shield the transformer from external electrostatic charge

விடைத் தேர்வுகள் ஆங்கிலத்தில் உள்ளன.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

மின்னியற்றிகளும் மோட்டார்களும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• தொடக்க மின்னோட்டம்: தொடக்கத்தில் சுழலாத போது Eb = 0 என்பதால் தொடக்க மின்னோட்டம் Ia = V / Ra மிக அதிகம்; சுருள்களைப் பாதுகாக்க தொடக்கத் தடைகள் (Starters) பயன்படும்.
• பொறிமுறை வெளிப்பாட்டு வலு: V Ia = Ia² Ra + Eb Ia; இயந்திர வலு உச்சமடைவது Eb = V / 2 ஆகும் போது.
• விதிகளின் வேறுபாடு: பிறப்பாக்கிக்கு பிளெமிங்கின் வலக்கை விதி; மோட்டாருக்கு பிளெமிங்கின் இடக்கை விதி.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

1.0 Ω ஆர்மேச்சர் தடையுடைய DC மோட்டார் 200 V DC மின்னழுத்தத்தில் இயங்குகிறது. முழு வேகத்தில் இயங்கும்போது ஆர்மேச்சர் 10 A மின்னோட்டத்தை எடுக்கிறது. ஆர்மேச்சரில் உருவாகும் பின்-மின்னியக்க விசை (back EMF, E_b) யாது?

1. A. 200 V
2. B. 100 V
3. C. 210 V
4. D. 190 V

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.