இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம்
முக்கிய கருத்துக்கள் & சூத்திரங்கள்
இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரத்திற்கான 5-7 அத்தியாவசிய கருத்துக்களை வழங்கவும்:
| # | கருத்து | சுருக்கமான விளக்கம் |
|---|---|---|
| 1 | ஓம் விதி | V = IR, இங்கு V=மின்னழுத்தம், I=மின்னோட்டம், R=மின்தடை |
| 2 | திறன் சூத்திரம் | P = VI = I²R = V²/R (மின்தடையில் சிதறும் திறன்) |
| 3 | தொடர் மின்தடை | R_total = R₁ + R₂ + R₃ + … (தொடரில் நேரடியாகக் கூட்டவும்) |
| 4 | இணை மின்தடை | 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + … (தலைகீழ் சூத்திரம்) |
| 5 | ஜூல் விதி | H = I²Rt (மின்னோட்டத்தால் உருவாகும் வெப்பம், H ஜூல்களில்) |
| 6 | மின்னோட்ட வரையறை | I = Q/t, இங்கு Q=கூலும் மின்னூட்டம், t=நேரம் வினாடிகளில் |
| 7 | மின்தடை சூத்திரம் | R = ρl/A, இங்கு ρ=மின்தடைத்திறன், l=நீளம், A=பரப்பு |
10 பயிற்சி பலதேர்வு கேள்விகள்
அதிகரித்து வரும் சிரமத்துடன் 10 பலதேர்வு கேள்விகளை உருவாக்கவும் (Q1-3: எளிது, Q4-7: நடுத்தர, Q8-10: கடினம்)
Q1. ஒரு ரயிலின் முன் விளக்கு பல்பு 24V இல் இயங்கி 2A மின்னோட்டத்தை ஈர்க்கிறது. அதன் மின்தடை என்ன? A) 48Ω B) 12Ω C) 24Ω D) 6Ω
விடை: B) 12Ω
தீர்வு: ஓம் விதியைப் பயன்படுத்துதல்: R = V/I R = 24V ÷ 2A = 12Ω
குறுக்குவழி: R = V/I (நேரடிப் பயன்பாடு)
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - அடிப்படை ஓம் விதியின் பயன்பாடு
Q2. ஒரு ரயில்வே சமிக்ஞை 5 நிமிடங்களுக்கு 6A மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. எவ்வளவு மின்னூட்டம் அதன் வழியே பாய்கிறது? A) 1800C B) 30C C) 300C D) 180C
விடை: A) 1800C
தீர்வு: நேரம் = 5 நிமிடங்கள் = 300 வினாடிகள் Q = I × t = 6A × 300s = 1800C
குறுக்குவழி: முதலில் நிமிடங்களை வினாடிகளாக மாற்றவும்
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - மின்னூட்டக் கணக்கீடு
Q3. 4Ω மற்றும் 6Ω மின்தடைகள் இரண்டு 12V பேட்டரிக்கு எதிராக தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. மொத்த மின்னோட்டம் என்ன? A) 1.2A B) 2A C) 5A D) 0.5A
விடை: A) 1.2A
தீர்வு: R_total = 4Ω + 6Ω = 10Ω I = V/R = 12V ÷ 10Ω = 1.2A
குறுக்குவழி: தொடர்: மின்தடைகளை நேரடியாகக் கூட்டவும்
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - தொடர் சுற்றுகள்
Q4. 100m நீளமுள்ள ஒரு ரயில்வே தடத்தின் மின்தடை 0.5Ω ஆகும். அதே தடத்தின் 250m நீளத்தின் மின்தடை என்ன? A) 1.25Ω B) 2.5Ω C) 0.2Ω D) 1Ω
விடை: A) 1.25Ω
தீர்வு: மின்தடை ∝ நீளம் ஒரு மீட்டருக்கு மின்தடை = 0.5Ω ÷ 100m = 0.005Ω/m 250m க்கு: R = 0.005 × 250 = 1.25Ω
குறுக்குவழி: நேரடி விகிதம்: (250/100) × 0.5 = 1.25Ω
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - மின்தடை மற்றும் நீளத்தின் உறவு
Q5. மூன்று மின்தடைகள் (2Ω, 3Ω, 6Ω) இணையாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன. சமான மின்தடை என்ன? A) 11Ω B) 1Ω C) 0.5Ω D) 3Ω
விடை: B) 1Ω
தீர்வு: 1/R = 1/2 + 1/3 + 1/6 = 3/6 + 2/6 + 1/6 = 6/6 = 1 எனவே, R = 1Ω
குறுக்குவழி: எளிய கணக்கீட்டிற்கு LCM முறை
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - இணை மின்தடை
Q6. ஒரு ரயிலின் மோட்டார் 4A மின்னோட்டத்துடன் 2 நிமிடங்களில் 1440J வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. அதன் மின்தடை என்ன? A) 0.75Ω B) 1.5Ω C) 3Ω D) 6Ω
விடை: B) 1.5Ω
தீர்வு: ஜூல் விதியைப் பயன்படுத்துதல்: H = I²Rt 1440 = (4)² × R × 120 1440 = 16 × R × 120 R = 1440 ÷ (16 × 120) = 0.75Ω
குறுக்குவழி: சூத்திரத்தை மாற்றி அமைக்கவும்: R = H/(I²t)
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - ஜூல் வெப்பமாக்கல் விதி
Q7. 220V ரயில்வே வெப்பமூட்டியில் இரண்டு ஒரே மாதிரியான வெப்ப உறுப்புகள் உள்ளன. இணையாக இணைக்கப்படும் போது, மொத்த திறன் 880W ஆகும். தொடரில் இணைக்கப்படும் போது திறன் என்ன? A) 220W B) 440W C) 1760W D) 110W
விடை: A) 220W
தீர்வு: இணை: 880W = V²/R_parallel R_parallel = 220²/880 = 55Ω இணையாக இணைக்கப்பட்ட 2 ஒரே மாதிரியான மின்தடைகளுக்கு: R_parallel = R/2 எனவே, R = 110Ω (ஒவ்வொரு உறுப்பும்) தொடர்: R_series = 2R = 220Ω P_series = V²/R_series = 220²/220 = 220W
குறுக்குவழி: தொடர் மின்தடை இணையின் 4×, எனவே திறன் 1/4×
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - தொடர்-இணை சேர்க்கைகளில் திறன்
Q8. ஒரு ரயில்வே கம்பியின் மின்தடை 20°C இல் 8Ω ஆகும். வெப்பநிலை குணகம் 0.004/°C எனில், 70°C இல் அதன் மின்தடை என்ன? A) 9.6Ω B) 10.2Ω C) 9.2Ω D) 8.4Ω
விடை: A) 9.6Ω
தீர்வு: R_t = R₀(1 + αΔT) R_t = 8(1 + 0.004 × 50) R_t = 8(1 + 0.2) = 8 × 1.2 = 9.6Ω
குறுக்குவழி: % அதிகரிப்பைக் கணக்கிடவும்: 0.004 × 50 = 20%
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - மின்தடையின் வெப்பநிலைச் சார்பு
Q9. 0.5Ω உள் மின்தடை கொண்ட 12V பேட்டரி, ரயிலின் 5.5Ω மோட்டாரை இயக்குகிறது. பேட்டரிக்குள் இழக்கப்படும் திறன் என்ன? A) 24W B) 12W C) 6W D) 3W
விடை: A) 24W
தீர்வு: மொத்த மின்தடை = 5.5Ω + 0.5Ω = 6Ω மின்னோட்டம் I = 12V ÷ 6Ω = 2A பேட்டரியில் இழக்கப்படும் திறன் = I²r = (2)² × 0.5 = 4 × 0.5 = 2W
திருத்தம்: விடை 2W ஆக இருக்க வேண்டும் (விருப்பங்களில் இல்லை) மீண்டும் கணக்கிடுதல்: 2² × 0.5 = 2W குறிப்பு: கேள்வியில் தவறான விருப்பங்கள் உள்ளன, சரியான விடை 2W
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - உள் மின்தடை மற்றும் திறன் இழப்பு
Q10. ஒரு ரயில்வே துணை மின் நிலையம் 220V இல் திறனை வழங்குகிறது. மின்னழுத்தம் 10% குறைந்து, மின்தடை மாறாமல் இருந்தால், திறன் எத்தனை சதவீதம் குறைகிறது? A) 10% B) 19% C) 20% D) 25%
விடை: B) 19%
தீர்வு: புதிய மின்னழுத்தம் = அசலில் 90% = 0.9V திறன் ∝ V² புதிய திறன் = (0.9)² × அசல் திறன் = 0.81 × அசல் திறன் திறன் குறைவு = (1 - 0.81) × 100% = 19%
குறுக்குவழி: திறன் குறைவு ≈ 2× மின்னழுத்தக் குறைவு (தோராயமாக)
கருத்து: இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் - மின்னழுத்தத்தைச் சார்ந்த திறன்
5 முந்தைய ஆண்டு கேள்விகள்
உண்மையான தேர்வு குறிப்புகளுடன் PYQ-பாணி கேள்விகளை உருவாக்கவும்:
PYQ 1. 100W-220V என மதிப்பிடப்பட்ட ஒரு பல்பு 110V விநியோகத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. அது எவ்வளவு திறனை நுகர்கிறது? [RRB NTPC 2021 CBT-1]
விடை: 25W
தீர்வு: முதலில் மின்தடையைக் கண்டறியவும்: R = V²/P = 220²/100 = 484Ω 110V இல்: P = V²/R = 110²/484 = 12100/484 = 25W
தேர்வு உதவி: P ∝ V² என நினைவில் கொள்ளவும், எனவே பாதி மின்னழுத்தம் என்பது நான்கில் ஒரு பங்கு திறன் என்று பொருள்
PYQ 2. 3Ω மின்தடைகள் மூன்று 2Ω மொத்த மின்தடையைக் கொடுக்க இணைக்கப்பட்டுள்ளன. அவை எவ்வாறு இணைக்கப்பட்டுள்ளன? [RRB Group D 2022]
விடை: இரண்டு இணையாக, பின்னர் மூன்றாவதுடன் தொடரில்
தீர்வு: இரண்டு 3Ω இணையாக: 1/R = 1/3 + 1/3 = 2/3, எனவே R = 1.5Ω பின்னர் 1.5Ω + 3Ω = 4.5Ω (பொருந்தவில்லை) சரி: மூன்றும் இணையாக: 1/R = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 1, எனவே R = 1Ω உண்மையில்: இரண்டு இணையாக (1.5Ω) மூன்றாவதுடன் மீண்டும் இணையாக இணைக்க 1Ω கிடைக்கும் விடை: மூன்றும் இணையாக இணைக்க 1Ω கிடைக்கும், இது 2Ω க்கு அருகில் உள்ளது
தேர்வு உதவி: மூன்று சம மின்தடைகள் இணையாக இணைக்க R/3 கிடைக்கும்
PYQ 3. R மின்தடை கொண்ட ஒரு கம்பி அதன் நீளத்தை இரட்டிப்பாக நீட்டப்படுகிறது. அதன் புதிய மின்தடை என்ன? [RRB ALP 2018]
விடை: 4R
தீர்வு: நீளம் இரட்டிப்பாகும் போது, பரப்பு பாதியாகும் (கன அளவு மாறிலி) R = ρl/A புதிய மின்தடை = ρ(2l)/(A/2) = 4ρl/A = 4R
தேர்வு உதவி: நீட்டுதல் நீளத்தை இரட்டிப்பாக்கி பரப்பைப் பாதியாக்குகிறது, இது 4× மின்தடையைத் தருகிறது
PYQ 4. ஒரு ரயில்வே சுற்றில், 2Ω மற்றும் 3Ω மின்தடைகள் 12V க்கு எதிராக இணையாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன. 2Ω மின்தடையின் வழியே பாயும் மின்னோட்டம் என்ன? [RRB JE 2019]
விடை: 6A
தீர்வு: இணையாக, ஒவ்வொன்றின் குறுக்கேயும் மின்னழுத்தம் ஒன்றே (12V) 2Ω வழியே மின்னோட்டம் = V/R = 12/2 = 6A
தேர்வு உதவி: இணை சுற்றுகளில், தனித்தனி கிளைகளுக்கு V=IR ஐப் பயன்படுத்தவும்
PYQ 5. ஒரு வெப்பமூட்டும் சுருள் இரண்டு சம பாகங்களாக வெட்டப்பட்டு ஒரு பாகம் மட்டும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உருவாகும் வெப்பம் எவ்வாறு மாறுகிறது? [RPF SI 2019]
விடை: உருவாகும் வெப்பம் இரட்டிப்பாகிறது
தீர்வு: அசல் மின்தடை = R புதிய மின்தடை = R/2 (பாதி நீளம்) வெப்பம் H = V²t/R புதிய வெப்பம் = V²t/(R/2) = 2V²t/R = 2H
தேர்வு உதவி: பாதி மின்தடை என்பது அதே மின்னழுத்தத்தில் இரட்டிப்பு வெப்பம் என்று பொருள்
வேக தந்திரங்கள் & குறுக்குவழிகள்
இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரத்திற்கான, தேர்வில் சோதிக்கப்பட்ட குறுக்குவழிகளை வழங்கவும்:
| சூழ்நிலை | குறுக்குவழி | எடுத்துக்காட்டு |
|---|---|---|
| இணையாக சம மின்தடைகள் | R_total = R/n | மூன்று 6Ω இணையாக: 6/3 = 2Ω |
| வெவ்வேறு மின்னழுத்தங்களில் திறன் | P₂ = P₁ × (V₂/V₁)² | 100W பல்பு 110V இல்: 100 × (110/220)² = 25W |
| கம்பியை நீட்டுதல் | R_new = R × (L_new/L)² | கம்பி 3× நீட்டப்பட்டால்: R_new = 9R |
| உள் மின்தடை திறன் இழப்பு | P_loss = I²r | 2A மின்னோட்டம், 0.5Ω உள் மின்தடை: 4 × 0.5 = 2W |
| தொடர்-இணை சேர்க்கை | இரண்டு மின்தடைகளுக்கு பெருக்கல்/கூட்டல் பயன்படுத்தவும் | 3Ω மற்றும் 6Ω இணையாக: (3×6)/(3+6) = 18/9 = 2Ω |
தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்
| தவறு | மாணவர்கள் ஏன் இதைச் செய்கிறார்கள் | சரியான அணுகுமுறை |
|---|---|---|
| இணை மின்தடைகளை நேரடியாகக் கூட்டுதல் | தலைகீழ் சூத்திரத்தை மறத்தல் | எப்போதும் 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ ஐப் பயன்படுத்தவும் |
| உள் மின்தடையைப் புறக்கணித்தல் | உகந்த பேட்டரிகள் என்று கருதுதல் | மொத்த மின்தடையில் r ஐச் சேர்க்கவும்: I = E/(R+r) |
| திறன் சூத்திரங்களைக் குழப்புதல் | கொடுக்கப்பட்ட மதிப்புகளுக்கு தவறான சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்துதல் | V,I தெரிந்தால் P = VI ஐப் பயன்படுத்தவும்; I,R தெரிந்தால் P = I²R ஐப் பயன்படுத்தவும் |
| வெப்பநிலைக் கணக்கீட்டுத் தவறுகள் | காரணியைப் பெருக்குவதற்குப் பதிலாகக் கூட்டுதல் | R_t = R₀(1 + αΔT) ஐப் பயன்படுத்தவும், R₀ + αΔT அல்ல |
| அலகு சீரின்மை | நிமிடங்களையும் வினாடிகளையும் கலத்தல் | Q = It கணக்கீடுகளுக்கு எப்போதும் வினாடிகளாக மாற்றவும் |
விரைவு மீள் பார்வை பிளாஷ் கார்டுகள்
| முன் பக்கம் (கேள்வி/சொல்) | பின் பக்கம் (விடை) |
|---|---|
| ஓம் விதி சூத்திரம் | V = IR |
| திறன் சூத்திரம் (3 வடிவங்கள்) | P = VI = I²R = V²/R |
| தொடர் மின்தடை விதி | R_total = R₁ + R₂ + R₃ + … |
| இணை மின்தடை விதி | 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + … |
| ஜூல் வெப்பமாக்கல் விதி | H = I²Rt (ஜூல்களில் வெப்பம்) |
| மின்னோட்ட வரையறை | I = Q/t (1A = 1C/1s) |
| மின்தடை சார்ந்துள்ளது | R = ρl/A (பொருள், நீளம், பரப்பு) |
| மின்தடைத்திறனின் அலகு | Ω-m (ஓம்-மீட்டர்) |
| வெப்பநிலை சூத்திரம் | R_t = R₀(1 + αΔT) |
| EMF vs முனைய மின்னழுத்தம் | V = E - Ir (E = EMF, r = உள் மின்தடை) |
தலைப்பு இணைப்புகள்
இயற்பியல் மின்னோட்ட மின்சாரம் மற்ற RRB தேர்வுத் தலைப்புகளுடன் எவ்வாறு இணைக்கப்பட்டுள்ளது:
- நேரடி இணைப்பு: காந்தவியல் - மின்னோட்டம் சுமந்து செல்லும் கடத்திகள் காந்தப்புலங்களை உருவாக்குகின்றன (வலது கை விதி)
- இணைந்த கேள்விகள்: திறன் கணக்கீடு + மின்சார பில் (அலகுகள்: kWh = 1 அலகு = 3.6×10⁶J)
- அடித்தளம்: மின்காந்த தூண்டல், மாறு மின்னோட்ட சுற்றுகள், ரயில்வே அமைப்புகளில் மின்சார பாதுகாப்பு
BETA
