இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல்
முக்கிய கருத்துக்கள் & சூத்திரங்கள்
| # | கருத்து | சுருக்கமான விளக்கம் |
|---|---|---|
| 1 | ஓம் விதி | V = IR: மின்னழுத்தம் மின்னோட்டத்தையும் மின்தடையையும் பெருக்கினால் கிடைக்கும். நீர் அழுத்தம் (V), ஓட்டம் (I), மற்றும் குழாய் உராய்வு (R) போன்றது. |
| 2 | திறன் சூத்திரம் | P = VI = I²R = V²/R: ஆற்றல் நுகர்வு வீதம். 220V இல் 100W பல்பு 0.45A மின்னோட்டத்தை எடுக்கும். |
| 3 | தொடர் மின்தடை | R_total = R₁ + R₂ + R₃: மின்தடைகள் தொடர்ச்சியான போக்குவரத்து நெரிசல் போன்று கூட்டப்படும். |
| 4 | இணை மின்தடை | 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃: அதிக பாதைகள் = குறைந்த மொத்த மின்தடை. |
| 5 | வலது கை விதி | மின்காந்தவியலுக்கு: கட்டைவிரல் = மின்னோட்ட திசை, விரல்கள் = காந்தப்புல சுருள். ரயில் மோட்டார் சுழற்சியை தீர்மானிக்கிறது. |
| 6 | மின்மாற்றி சூத்திரம் | V₁/V₂ = N₁/N₂: மின்னழுத்த விகிதம் சுருள் திருப்பங்களின் விகிதத்திற்கு சமம். ரயில் நிலையங்கள் 25kV ஐ 220V க்கு குறைக்க மின்மாற்றிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. |
| 7 | பாரடே விதி | EMF = -N(ΔΦ/Δt): காந்தப் பாய்வு மாற்ற விகிதம் மின்னழுத்தத்தைத் தூண்டுகிறது. ரயில் சமிக்ஞைகள் ரயில் இருப்பை எவ்வாறு கண்டறிகின்றன. |
10 பயிற்சி பலதேர்வு கேள்விகள்
Q1. ஒரு ரயில் சமிக்ஞை பல்பு 220V இல் இயங்கி 0.5A மின்னோட்டத்தை எடுக்கிறது. அதன் மின்தடை என்ன? A) 110Ω B) 440Ω C) 1100Ω D) 220Ω
விடை: B) 440Ω
தீர்வு: ஓம் விதியைப் பயன்படுத்துதல்: R = V/I R = 220V ÷ 0.5A = 440Ω
குறுக்குவழி: 220V ÷ 0.5 = 440 என நினைவில் கொள்ளவும் (220 இன் இரு மடங்கு)
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - ஓம் விதியின் பயன்பாடு
Q2. ஒரு ரயிலின் முன் விளக்கு 4Ω மின்தடையையும் 5A மின்னோட்டத்தையும் எடுக்கிறது. அதற்கு என்ன மின்னழுத்தம் தேவை? A) 9V B) 20V C) 1.25V D) 0.8V
விடை: B) 20V
தீர்வு: V = IR = 5A × 4Ω = 20V
குறுக்குவழி: V = IR (நேரடி பெருக்கல்)
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - ஓம் விதி (மின்னழுத்தத்தைக் கண்டறிதல்)
Q3. இரண்டு 10Ω மின்தடையங்கள் ஒரு 20V பேட்டரியில் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. மின்னோட்டம் என்ன? A) 1A B) 2A C) 0.5A D) 4A
விடை: A) 1A
தீர்வு: தொடர் மின்தடை: R_total = 10Ω + 10Ω = 20Ω மின்னோட்டம்: I = V/R = 20V ÷ 20Ω = 1A
குறுக்குவழி: தொடரில் சம மின்தடையங்கள்: R_total = 2R, எனவே I = V/2R
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - தொடர் சுற்றுகள்
Q4. ஒரு ரயில் மின்மாற்றியில் 1000 முதன்மை திருப்பங்களும் 100 இரண்டாம்நிலை திருப்பங்களும் உள்ளன. உள்ளீடு 2200V எனில், வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் என்ன? A) 220V B) 22V C) 22000V D) 110V
விடை: A) 220V
தீர்வு: மின்மாற்றி சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்துதல்: V₂/V₁ = N₂/N₁ V₂ = V₁ × (N₂/N₁) = 2200V × (100/1000) = 220V
குறுக்குவழி: திருப்ப விகிதம் 10:1 என்பது மின்னழுத்த விகிதம் 10:1 என்று பொருள் (10 ஆல் குறைக்கப்பட்டது)
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - மின்மாற்றி கொள்கை
Q5. ஒரு 100W ரயில் நடைமேடை வெப்பமூட்டி 220V இல் இயங்குகிறது. அது எவ்வளவு மின்னோட்டத்தை எடுக்கும்? A) 0.45A B) 2.2A C) 4.5A D) 22A
விடை: A) 0.45A
தீர்வு: P = VI ஐப் பயன்படுத்தி, I = P/V = 100W ÷ 220V = 0.45A
குறுக்குவழி: 220V இல் 100W ≈ 0.5A (சற்று குறைவாக)
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - திறன் கணக்கீடு
Q6. மூன்று மின்தடையங்கள் (2Ω, 4Ω, 6Ω) இணையிணைப்பில் உள்ளன. அவற்றின் சமான மின்தடை என்ன? A) 12Ω B) 1.09Ω C) 0.92Ω D) 3Ω
விடை: B) 1.09Ω
தீர்வு: 1/R = 1/2 + 1/4 + 1/6 = 6/12 + 3/12 + 2/12 = 11/12 R = 12/11 = 1.09Ω
குறுக்குவழி: 3 இணை மின்தடையங்களுக்கு: R_eq < சிறிய மின்தடை (2Ω)
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - இணை மின்தடை
Q7. ஒரு ரயிலின் மோட்டார் 200V இல் 2kW திறனை உருவாக்குகிறது. திறமை 80% எனில், என்ன உள்ளீட்டு திறன் தேவை? A) 1.6kW B) 2.5kW C) 2kW D) 1.5kW
விடை: B) 2.5kW
தீர்வு: வெளியீட்டு திறன் = 2kW = 2000W திறமை = வெளியீடு/உள்ளீடு = 0.8 உள்ளீடு = வெளியீடு/0.8 = 2000W ÷ 0.8 = 2500W = 2.5kW
குறுக்குவழி: உள்ளீடு = வெளியீடு ÷ திறமை (எப்போதும் வெளியீட்டை விட அதிகம்)
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - திறன் மற்றும் திறமை
Q8. 100m நீளமும் 2mm² குறுக்குவெட்டுப் பரப்பும் கொண்ட ஒரு செப்புக் கம்பியின் (ρ = 1.7×10⁻⁸ Ωm) மின்தடை என்ன? A) 0.85Ω B) 8.5Ω C) 0.085Ω D) 85Ω
விடை: A) 0.85Ω
தீர்வு: R = ρL/A ஐப் பயன்படுத்துதல் A = 2mm² = 2×10⁻⁶ m² R = (1.7×10⁻⁸ × 100) ÷ (2×10⁻⁶) = 0.85Ω
குறுக்குவழி: 1.7×100÷2 = 85 எனக் கணக்கிட்டு, பின்னர் அடுக்குகளைச் சரிசெய்யவும்: 10⁻⁸÷10⁻⁶ = 10⁻²
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - கம்பியின் மின்தடை
Q9. ஒரு ரயில் மின்மாற்றி 25kV ஐ 250V க்குக் குறைக்கிறது. இரண்டாம்நிலை மின்னோட்டம் 100A எனில், முதன்மை மின்னோட்டம் என்ன? (100% திறமை எனக் கொள்க) A) 1A B) 10A C) 0.1A D) 100A
விடை: A) 1A
தீர்வு: உள்ளீட்டு திறன் = வெளியீட்டு திறன் V₁I₁ = V₂I₂ 25000V × I₁ = 250V × 100A I₁ = (250 × 100) ÷ 25000 = 1A
குறுக்குவழி: மின்னழுத்த விகிதம் 100:1 என்பது மின்னோட்ட விகிதம் 1:100 என்று பொருள் (தலைகீழ்)
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - மின்மாற்றி மின்னோட்ட உறவு
Q10. 200 திருப்பங்கள் கொண்ட ஒரு சுருளின் வழியே 0.5Wb காந்தப் பாய்வு 0.1s இல் பூஜ்ஜியமாகக் குறைகிறது. என்ன EMF தூண்டப்படுகிறது? A) 1000V B) 100V C) 10V D) 10000V
விடை: A) 1000V
தீர்வு: பாரடே விதியைப் பயன்படுத்துதல்: EMF = -N(ΔΦ/Δt) EMF = 200 × (0.5Wb ÷ 0.1s) = 200 × 5 = 1000V
குறுக்குவழி: N × (ΔΦ/Δt) அளவைத் தரும்
கருத்து: இயற்பியல் மின்சாரம் காந்தவியல் - மின்காந்தத் தூண்டல்
5 முந்தைய ஆண்டு கேள்விகள்
PYQ 1. 40W-220V மற்றும் 60W-220V எனக் குறிக்கப்பட்ட இரண்டு மின்சார பல்புகள் 220V மின்சார விநியோகத்தில் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. எந்த பல்பு அதிக பிரகாசத்துடன் ஒளிரும்? RRB NTPC 2021 CBT-1
விடை: 40W பல்பு அதிக பிரகாசத்துடன் ஒளிரும்
தீர்வு: முதலில் மின்தடைகளைக் கண்டறியவும்: R = V²/P 40W பல்பு: R₁ = 220²/40 = 1210Ω 60W பல்பு: R₂ = 220²/60 = 807Ω
தொடரிணைப்பில், மின்னோட்டம் ஒன்றுதான். திறன் = I²R R₁ > R₂ என்பதால், ஒரே மின்னோட்டம் பாயும்போது P₁ > P₂
தேர்வு உதவி: அதிக வாட் பல்புகள் குறைந்த மின்தடையைக் கொண்டிருக்கும். தொடரிணைப்பில், அதிக மின்தடை அதிக திறனைப் பெறும்.
PYQ 2. ஒரு ரயிலின் மின்சார மோட்டார் 440V இல் 50A ஐ எடுக்கிறது. மின்சாரம் ஓரலகுக்கு ₹6 செலவாகும் எனில், 8 மணி நேரம் இயக்குவதற்கான செலவு என்ன? RRB Group D 2022
விடை: ₹1056
தீர்வு: திறன் = VI = 440 × 50 = 22000W = 22kW ஆற்றல் = திறன் × நேரம் = 22kW × 8h = 176kWh = 176 அலகுகள் செலவு = 176 × ₹6 = ₹1056
தேர்வு உதவி: 1 அலகு = 1kWh. திறனை எப்போதும் kW ஆகவும் நேரத்தை மணி நேரமாகவும் மாற்றவும்.
PYQ 3. ஒரு குறைமின்னழுத்த மின்மாற்றியில், முதன்மைச் சுருளில் உள்ள திருப்பங்களின் எண்ணிக்கை _______ இரண்டாம்நிலைச் சுருளில் உள்ள திருப்பங்களின் எண்ணிக்கையை விட. RRB ALP 2018
விடை: அதிகமாகும்
தீர்வு: குறைமின்னழுத்த மின்மாற்றிகள் மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்கின்றன, எனவே N₁/N₂ = V₁/V₂ > 1 எனவே, N₁ > N₂
தேர்வு உதவி: குறைமின்னழுத்த: அதிக முதன்மை திருப்பங்கள். உயர்மின்னழுத்த: அதிக இரண்டாம்நிலை திருப்பங்கள்.
PYQ 4. ஒரு ரயில் கேபிளின் மின்தடை கிமீக்கு 0.5Ω ஆகும். 20கிமீ கேபிளின் மின்தடை என்ன? RRB JE 2019
விடை: 10Ω
தீர்வு: மொத்த மின்தடை = கிமீக்கு மின்தடை × நீளம் = 0.5Ω/km × 20km = 10Ω
தேர்வு உதவி: ரயில் சிக்கல்கள் பெரும்பாலும் அலகுக்கான மதிப்புகளைப் பயன்படுத்தும். உண்மையான அளவு மூலம் பெருக்கவும்.
PYQ 5. மின்னோட்டத்தைச் சுமந்து செல்லும் ஒரு நீண்ட நேரான சோலனாய்டின் உள்ளே உள்ள காந்தப்புலம்: RPF SI 2019
விடை: சீரானது மற்றும் அச்சுக்கு இணையானது
தீர்வு: ஒரு நீண்ட சோலனாய்டின் உள்ளே, காந்தப்புலக் கோடுகள் இணையாகவும் சம இடைவெளியிலும் உள்ளன, இது சீரான புலத்தை உருவாக்குகிறது
தேர்வு உதவி: சோலனாய்டு புல முறையை நினைவில் கொள்ளவும்: உள்ளே சீரானது, வெளியே காந்தக்கோலுக்கு ஒத்தது.
வேக தந்திரங்கள் & குறுக்குவழிகள்
| சூழ்நிலை | குறுக்குவழி | எடுத்துக்காட்டு |
|---|---|---|
| தொடரில் சம மின்தடையங்கள் | R_total = n × R | தொடரில் மூன்று 6Ω: 18Ω |
| இணையில் சம மின்தடையங்கள் | R_total = R/n | இணையில் நான்கு 8Ω: 2Ω |
| வெவ்வேறு மின்னழுத்தத்தில் திறன் | P₂/P₁ = (V₂/V₁)² | 110V இல் 100W பல்பு 25W தரும் |
| மின்மாற்றி மின்னோட்ட விகிதம் | I₁/I₂ = V₂/V₁ | 1000V:100V மின்மாற்றி, 10A இரண்டாம்நிலை = 1A முதன்மை |
| கம்பி மின்தடை அளவிடல் | R ∝ L/A | இரட்டிப்பு நீளம், பாதி பரப்பு = 4× மின்தடை |
தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்
| தவறு | மாணவர்கள் ஏன் இதைச் செய்கிறார்கள் | சரியான அணுகுமுறை |
|---|---|---|
| தொடர்/இணை சூத்திரங்களை குழப்புதல் | சுற்று பகுப்பாய்வில் அவசரப்படுதல் | நினைவில் கொள்ளுங்கள்: தொடர் நேரடியாகக் கூட்டுகிறது, இணை எதிர்மறைகளைக் கூட்டுகிறது |
| மின்மாற்றி திறன் பாதுகாப்பை மறத்தல் | இரண்டு சுருள்களிலும் மின்னோட்டம் ஒன்றே என்று கருதுதல் | உன்னத மின்மாற்றிகளுக்கு எப்போதும் V₁I₁ = V₂I₂ ஐப் பயன்படுத்தவும் |
| உயர்மின்னழுத்த/குறைமின்னழுத்த ஆகியவற்றை குழப்புதல் | மின்னழுத்த விகிதத்தை சரிபார்க்காமல் இருப்பது | குறைமின்னழுத்த: V_out < V_in, உயர்மின்னழுத்த: V_out > V_in |
| திறன் கணக்கீடுகளில் தவறான அலகு மாற்றம் | மணி நேரத்துடன் வாட்களைப் பயன்படுத்துதல் | kWh (அலகுகள்) இல் ஆற்றலுக்கு kW ஆக மாற்றவும் |
| திறன் சிக்கல்களில் திறமையைப் புறக்கணித்தல் | 100% திறமை என்று கருதுதல் | உள்ளீட்டு திறன் = வெளியீட்டு திறன் ÷ திறமை |
விரைவு மீள்பார்வை ஃபிளாஷ் கார்டுகள்
| முன் பக்கம் (கேள்வி/சொல்) | பின் பக்கம் (விடை) |
|---|---|
| ஓம் விதி சூத்திரம் | V = IR |
| திறன் சூத்திரங்கள் (3 வடிவங்கள்) | P = VI = I²R = V²/R |
| தொடர் மின்தடை சூத்திரம் | R_total = R₁ + R₂ + R₃… |
| இணை மின்தடை சூத்திரம் | 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃… |
| மின்மாற்றி சூத்திரம் | V₁/V₂ = N₁/N₂ |
| வலது கை விதியின் நோக்கம் | மின்னோட்டத்தைச் சுற்றியுள்ள காந்தப்புல திசையை தீர்மானிக்கிறது |
| பாரடே விதி | EMF = -N(ΔΦ/Δt) |
| மின்தடையின் அலகு | ஓம் (Ω) |
| திறனின் அலகு | வாட் (W) |
| ரயில் மேல்நிலை மின்னழுத்தம் | 25kV AC |
பாட இணைப்புகள்
- நேரடி இணைப்பு: மின்சார வெப்பமூட்டல் (ரயில் பெட்டிகள்), மின்காந்தத் தூண்டல் (பாதை சுற்றுகள்), மின்சார மோட்டார்கள் (லோகோமோட்டிவ்கள்)
- இணைந்த கேள்விகள்: மின்சாரம் + இயக்கம் (மின்சார ரயில்கள்), காந்தவியல் + விசை (மோட்டார் கொள்கை), ஆற்றல் + செலவு (மின்சார பில்)
- அடித்தளம்: AC சுற்றுகள் (மேம்பட்ட), மின்காந்த அலைகள் (தொடர்பு அமைப்புகள்), திறன் பரிமாற்றம் (கிரிட் அமைப்புகள்)