ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ବିଦ୍ୟୁତ୍
ମୁଖ୍ୟ ଧାରଣା ଏବଂ ସୂତ୍ରଗୁଡ଼ିକ
| # | ଧାରଣା | ସଂକ୍ଷିପ୍ତ ବ୍ୟାଖ୍ୟା |
|---|---|---|
| 1 | ଓମ୍ଙ୍କ ନିୟମ | V = I × R (ଭୋଲ୍ଟେଜ୍ = କରେଣ୍ଟ୍ × ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍) – କେବଳ ସ୍ଥିର ତାପମାତ୍ରା ଏବଂ ଓମିକ୍ ଚାଳକଙ୍କ ପାଇଁ କାମ କରେ। |
| 2 | ଶ୍ରେଣୀ ସଂଯୋଗରେ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ | R_total = R₁ + R₂ + … (କରେଣ୍ଟ୍ ସମାନ, ଭୋଲ୍ଟେଜ୍ ବିଭକ୍ତ ହୁଏ) |
| 3 | ସମାନ୍ତରାଳ ସଂଯୋଗରେ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ | 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + … (ଭୋଲ୍ଟେଜ୍ ସମାନ, କରେଣ୍ଟ୍ ବିଭକ୍ତ ହୁଏ) |
| 4 | ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଶକ୍ତି | P = V I = I² R = V²/R (ଏକକ: ୱାଟ୍) |
| 5 | ଜୁଲ୍ଙ୍କ ତାପନ ନିୟମ | H = I² R t (ତାପ ∝ କରେଣ୍ଟ୍ର ବର୍ଗ) |
| 6 | ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ | ρ = R A / l (ପଦାର୍ଥ ଗୁଣ, ଏକକ Ω-m) |
| 7 | ଚାଳକତା | G = 1/R (ଏକକ: ସିମେନ୍, S) |
୧୦ଟି ଅଭ୍ୟାସ ବହୁବିକଳ୍ପୀୟ ପ୍ରଶ୍ନ
- ଏକ 220 V, 100 W ବଲ୍ବକୁ 110 V ସହିତ ସଂଯୋଗ କରାଯାଇଛି। ବ୍ୟବହୃତ ଶକ୍ତି ହେବ –
A) 100 W
B) 75 W
C) 50 W
D) 25 W
ଉତ୍ତର: D
ସମାଧାନ: ବଲ୍ବର ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ R = V²/P = 220²/100 = 484 Ω. ନୂତନ ଶକ୍ତି P′ = V′²/R = 110²/484 = 25 W.
ଶର୍ଟକଟ୍: P ∝ V²; ଭୋଲ୍ଟେଜ୍ ଅଧା ହେଲା → ଶକ୍ତି (½)² = ¼ ହେବ।
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ଭୋଲ୍ଟେଜ୍ ସହିତ ଶକ୍ତିର ସ୍କେଲିଂ।
- ସମାନ୍ତରାଳରେ ସଂଯୁକ୍ତ ତିନୋଟି 6 Ω ରେଜିଷ୍ଟରର ସମୁଦାୟ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ହେବ –
A) 18 Ω
B) 6 Ω
C) 2 Ω
D) 0.5 Ω
ଉତ୍ତର: C
ସମାଧାନ: 1/R = 1/6 + 1/6 + 1/6 = 3/6 ⇒ R = 2 Ω.
ଶର୍ଟକଟ୍: ସମାନ୍ତରାଳରେ n ସମାନ ରେଜିଷ୍ଟର R → R_total = R/n.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ସମାନ୍ତରାଳ ଗ୍ରୁପିଂ।
- ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ର ଏକକ ହେଉଛି –
A) Ω
B) Ω-m
C) Ω/m
D) mho-m
ଉତ୍ତର: B
ସମାଧାନ: ρ = R A / l → Ω × m² / m = Ω-m.
ଶର୍ଟକଟ୍: “rho-unit = ohm-metre” ମନେରଖନ୍ତୁ।
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ଏକକ।
- 10 s ପାଇଁ ଏକ 5 Ω ରେଜିଷ୍ଟର ମାଧ୍ୟମରେ 2 A କରେଣ୍ଟ୍ ପ୍ରବାହିତ ହୁଏ। ଉତ୍ପନ୍ନ ତାପ ହେବ –
A) 50 J
B) 100 J
C) 200 J
D) 500 J
ଉତ୍ତର: C
ସମାଧାନ: H = I² R t = 2² × 5 × 10 = 200 J.
ଶର୍ଟକଟ୍: ପ୍ରଥମେ କରେଣ୍ଟ୍ ବର୍ଗ କରନ୍ତୁ (2² = 4) ତା’ପରେ ଗୁଣନ କରନ୍ତୁ।
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ଜୁଲ୍ ତାପନ।
- କିର୍ଚଫ୍ଙ୍କ ଦ୍ୱିତୀୟ ନିୟମ କେଉଁ ସଂରକ୍ଷଣ ନିୟମ ଉପରେ ଆଧାରିତ?
A) ଚାର୍ଜ
B) ଶକ୍ତି
C) ମୋମେଣ୍ଟମ
D) ବସ୍ତୁତ୍ଵ
ଉତ୍ତର: B
ସମାଧାନ: ΣIR = ΣEMF → ବନ୍ଦ ଲୁପ୍ ରେ କାର୍ଯ୍ୟ/ଶକ୍ତି ସନ୍ତୁଳନ।
ଶର୍ଟକଟ୍: “K-2 = Energy”.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: କିର୍ଚଫ୍ଙ୍କ ନିୟମ।
- ଏକ 1 kW ହିଟର 220 V ରେ କାମ କରେ। ଟାଣିଥିବା କରେଣ୍ଟ୍ ପ୍ରାୟ –
A) 0.22 A
B) 2.2 A
C) 4.5 A
D) 22 A
ଉତ୍ତର: C
ସମାଧାନ: I = P/V = 1000/220 ≈ 4.5 A.
ଶର୍ଟକଟ୍: 1000 ÷ 220 ≈ 100 ÷ 22 ≈ 4.5.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ଶକ୍ତିରୁ କରେଣ୍ଟ୍।
- ଏକ ତାରର ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ 10 Ω ଅଟେ। ଯଦି ଏହାର ଦୈର୍ଘ୍ୟ ଦୁଇଗୁଣ ଏବଂ କ୍ଷେତ୍ରଫଳ ଅଧା କରାଯାଏ, ତେବେ ନୂତନ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ହେବ –
A) 5 Ω
B) 10 Ω
C) 20 Ω
D) 40 Ω
ଉତ୍ତର: D
ସମାଧାନ: R ∝ l/A; l → 2l, A → A/2 ⇒ R_new = 10 × (2/0.5) = 10 × 4 = 40 Ω.
ଶର୍ଟକଟ୍: “ଦୈର୍ଘ୍ୟ ଦୁଇଗୁଣ ଏବଂ କ୍ଷେତ୍ରଫଳ ଅଧା → 4× ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍”।
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ଜ୍ୟାମିତି।
- 47 kΩ ±10% ରେଜିଷ୍ଟରର ରଙ୍ଗ ସଂକେତ ହେଉଛି –
A) ହଳଦିଆ-ବାଇଗଣୀ-କମଳା-ରୂପା
B) ହଳଦିଆ-ବାଇଗଣୀ-ହଳଦିଆ-ରୂପା
C) ହଳଦିଆ-ବାଇଗଣୀ-ନାଲି-ରୂପା
D) ହଳଦିଆ-ବାଇଗଣୀ-କଳା-ସୁନା
ଉତ୍ତର: B
ସମାଧାନ: 47 × 10³ Ω → 4-7-4 (ହଳଦିଆ-ବାଇଗଣୀ-ହଳଦିଆ) ଏବଂ ରୂପା = ±10%.
ଶର୍ଟକଟ୍: “4-7-0000” → 4,7,4 ବ୍ୟାଣ୍ଡ।
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ରେଜିଷ୍ଟର ରଙ୍ଗ ସଂକେତ।
- 1.5 V emf ର ଏକ ସେଲ୍ 4 Ω ବାହ୍ୟ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ମାଧ୍ୟମରେ 0.3 A ଯୋଗାଏ। ଏହାର ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ହେବ –
A) 0.5 Ω
B) 1 Ω
C) 1.5 Ω
D) 2 Ω
ଉତ୍ତର: B
ସମାଧାନ: V = I(R+r) ⇒ 1.5 = 0.3(4+r) ⇒ 5 = 4+r ⇒ r = 1 Ω.
ଶର୍ଟକଟ୍: 0.3 A × 4 Ω = 1.2 V ଡ୍ରପ୍ R ରେ; ବାକି 0.3 V r ରେ → r = 0.3 V/0.3 A = 1 Ω.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍।
- କେଉଁ ପଦାର୍ଥର ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ର ନକାରାତ୍ମକ ତାପମାତ୍ରା ଗୁଣାଙ୍କ ଅଛି?
A) ତମ୍ବା
B) ନିକ୍ରୋମ୍
C) ଜର୍ମାନିୟମ୍
D) ଟଙ୍ଗଷ୍ଟେନ୍
ଉତ୍ତର: C
ସମାଧାନ: ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର (Ge) ତାପମାତ୍ରା ବଢ଼ିଲେ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ↓ ଦେଖାଏ।
ଶର୍ଟକଟ୍: “NTC = Semiconductor”.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ତାପମାତ୍ରା ଗୁଣାଙ୍କ।
୫ଟି ପୂର୍ବତନ ବର୍ଷର ପ୍ରଶ୍ନ
- ଶ୍ରେଣୀ ସଂଯୋଗରେ ଦୁଇଟି 2 Ω ରେଜିଷ୍ଟର ଏବଂ ସେହିପରି ଦୁଇଟି ସଂଯୋଗ ସମାନ୍ତରାଳରେ। ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ହେବ – [RRB NTPC 2021]
A) 1 Ω
B) 2 Ω
C) 4 Ω
D) 8 Ω
ଉତ୍ତର: B
ସମାଧାନ: ପ୍ରତ୍ୟେକ ଶ୍ରେଣୀ ଶାଖା = 2+2 = 4 Ω; ସମାନ୍ତରାଳରେ ଦୁଇଟି 4 Ω → 2 Ω.
ଶର୍ଟକଟ୍: ସମମିତି → ହାରାହାରି ମୂଲ୍ୟ।
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ଶ୍ରେଣୀ-ସମାନ୍ତରାଳ କମ୍ବୋ।
- 2 ମିନିଟ୍ ରେ ଏକ 60 W ବଲ୍ବ ଦ୍ୱାରା ବ୍ୟବହୃତ ଶକ୍ତି ହେବ – [RRB Group-D 2019]
A) 120 J
B) 720 J
C) 7200 J
D) 1200 J
ଉତ୍ତର: C
ସମାଧାନ: E = P t = 60 W × 120 s = 7200 J.
ଶର୍ଟକଟ୍: 60 × 120 = 7200.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ଶକ୍ତି = P × t.
- ଏକ 200 V, 5 A ମୋଟର 20 s ରେ ଏକ ଭାର ଉଠାଏ। କରାଯାଇଥିବା କାର୍ଯ୍ୟ ହେବ – [RRB JE 2015]
A) 20 kJ
B) 2 kJ
C) 10 kJ
D) 200 kJ
ଉତ୍ତର: A
ସମାଧାନ: W = V I t = 200 × 5 × 20 = 20 000 J = 20 kJ.
ଶର୍ଟକଟ୍: 200 × 5 = 1000; ×20 = 20 kJ.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ବିଦ୍ୟୁତ କାର୍ଯ୍ୟ।
- ଏକ ଫ୍ୟୁଜ୍ ତାରର ଅଛି – [RRB NTPC 2016]
A) ଉଚ୍ଚ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍, ଉଚ୍ଚ ତରଳାଙ୍କ
B) ନିମ୍ନ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍, ନିମ୍ନ ତରଳାଙ୍କ
C) ଉଚ୍ଚ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍, ନିମ୍ନ ତରଳାଙ୍କ
D) ନିମ୍ନ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍, ଉଚ୍ଚ ତରଳାଙ୍କ
ଉତ୍ତର: C
ସମାଧାନ: ଏହା ଶୀଘ୍ର ତରଳିବା ଉଚିତ୍ → ନିମ୍ନ ତରଳାଙ୍କ; କରେଣ୍ଟ୍ ସୀମିତ କରିବା → ଉଚ୍ଚ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍।
ଶର୍ଟକଟ୍: “ଫ୍ୟୁଜ୍ = ଉଚ୍ଚ R, ନିମ୍ନ mp”.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ଫ୍ୟୁଜ୍ ଗୁଣ।
- ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଶକ୍ତିର ବାଣିଜ୍ୟିକ ଏକକ ହେଉଛି – [RRB ALP 2018]
A) ୱାଟ୍
B) ଜୁଲ୍
C) କିଲୋୱାଟ୍-ଘଣ୍ଟା
D) କିଲୋୱାଟ୍
ଉତ୍ତର: C
ସମାଧାନ: 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J.
ଶର୍ଟକଟ୍: “ବିଲ୍ ଏକକ = kWh”.
ଧାରଣା ଟ୍ୟାଗ୍: ଶକ୍ତି ଏକକ।
ଦ୍ରୁତ ଟ୍ରିକ୍ ଏବଂ ଶର୍ଟକଟ୍
| ପରିସ୍ଥିତି | ଶର୍ଟକଟ୍ | ଉଦାହରଣ |
|---|---|---|
| ସମାନ୍ତରାଳରେ ସମାନ ରେଜିଷ୍ଟର | R_total = R / n | ସମାନ୍ତରାଳରେ 4 × 10 Ω → 2.5 Ω |
| ଭିନ୍ନ ଭୋଲ୍ଟେଜ୍ରେ ଶକ୍ତି | P_new = P_old × (V_new/V_old)² | 110 V ରେ 100 W ବଲ୍ବ → 25 W |
| କ୍ୟାଲୋରିରେ ଦ୍ରୁତ ତାପ | H(cal) ≈ 0.24 I² R t | 2 A, 5 Ω, 10 s → 0.24×200 ≈ 48 cal |
| ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ | r = (E – V)/I | E = 1.5 V, V = 1.2 V, I = 0.3 A → r = 1 Ω |
| ରଙ୍ଗ-ସଂକେତ 3ୟ ବ୍ୟାଣ୍ଡ | ବ୍ୟାଣ୍ଡ ମୂଲ୍ୟ ସହିତ ସମାନ ସଂଖ୍ୟକ ଶୂନ୍ୟ ଯୋଡନ୍ତୁ | ହଳଦିଆ (4) → 0000 → 10⁴ |
ଏଡ଼େଇବା ପାଇଁ ସାଧାରଣ ଭୁଲଗୁଡ଼ିକ
| ଭୁଲ | ଛାତ୍ରମାନେ କାହିଁକି ଏହା କରନ୍ତି | ସଠିକ୍ ପଦ୍ଧତି |
|---|---|---|
| ଜୁଲ୍ଙ୍କ ନିୟମରେ କରେଣ୍ଟ୍ ବର୍ଗ କରିବା ଭୁଲିଯିବା | P = VI ସହିତ H = I²Rt କୁ ଗୋଳମାଳ କରନ୍ତି | ସର୍ବଦା ଯାଞ୍ଚ କରନ୍ତୁ କେଉଁ ସୂତ୍ର ପଚରାଯାଇଛି; ତାପ ପାଇଁ I² ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତୁ |
| ସମାନ୍ତରାଳ ବଲ୍ବ ପାଇଁ ଭୁଲ ସୂତ୍ର ବ୍ୟବହାର | ଶକ୍ତିଗୁଡ଼ିକ ସିଧାସଳଖ ଯୋଗ ହୁଏ ବୋଲି ଧାରଣା କରନ୍ତି | ଶକ୍ତିଗୁଡ଼ିକ କେବଳ ଯେତେବେଳେ ଭୋଲ୍ଟେଜ୍ ସମାନ ହୁଏ ସେତେବେଳେ ଯୋଗ ହୁଏ; ପ୍ରଥମେ କରେଣ୍ଟ୍ ପୁନଃ ଗଣନା କରନ୍ତୁ |
| ସେଲ୍ରେ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ରେଜିଷ୍ଟାନ୍ସ୍ ଅଗ୍ରାହ୍ୟ କରିବା | ଟର୍ମିନାଲ୍ ଭୋଲ୍ଟେଜ୍ = emf ବୋଲି ଧରନ୍ତି | Ir ଡ୍ରପ୍ ବାଦ ଦିଅନ୍ତୁ: V = E – Ir |
| kWh କୁ ଜୁଲ୍ ସହିତ ମିଶାଇବା | kWh ହେଉଛି 3.6 × 10⁶ J, 1000 J ନୁହେଁ | SI ଏକକରେ ପଚରାଗଲେ କେବଳ ଜୁଲ୍ରେ ରୂପାନ୍ତରିତ କରନ୍ତୁ |
ଦ୍ରୁତ ସମୀକ୍ଷା ଫ୍ଲାସ୍ କାର୍ଡଗୁଡ଼ିକ
| ଆଗ | ପଛ |
|---|---|
| ଓମ୍ଙ୍କ ନିୟମ ବିବୃତି | V = IR ସ୍ଥିର ତାପମାତ୍ରାରେ |
| ରେଜିଷ୍ଟିଭିଟିର SI ଏକକ | ଓମ୍-ମିଟର (Ω-m) |
| ଚାଳକତା ସୂତ୍ର | G = 1/R (ସିମେନ୍) |
| V ଏବଂ R ରେ ଶକ୍ତି | P = V²/R |
| kWh ରେ ଶକ୍ତି ଜୁଲ୍ରେ | 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J |
| ଫ୍ୟୁଜ୍ ତାର ଗୁଣ | ଉଚ୍ଚ R, ନିମ୍ନ ତରଳାଙ୍କ |
| କିର୍ଚଫ୍ଙ୍କ 1ମ ନିୟମ | ΣI_in = ΣI_out (ଜଙ୍କସନ୍ ନିୟମ) |
| କିର୍ଚଫ୍ଙ୍କ 2ୟ ନିୟମ | ΣIR = ΣEMF (ଲୁପ୍ ନିୟମ) |
| ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟରର ତାପମାତ୍ରା ଗୁଣାଙ୍କ | ନକାରାତ୍ମକ |
| ଶକ୍ତିର ବାଣିଜ୍ୟିକ ଏକକ | କିଲୋୱାଟ୍-ଘଣ୍ଟା |