ఫిజిక్స్ ఎలక్ట్రిసిటీ
కీలక భావనలు & సూత్రాలు
| # | భావన | త్వరిత వివరణ |
|---|---|---|
| 1 | ఓమ్ నియమం | V = I × R (వోల్టేజ్ = కరెంట్ × రెసిస్టెన్స్) – స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద మరియు ఓమిక్ కండక్టర్లకు మాత్రమే పనిచేస్తుంది. |
| 2 | సిరీస్లో రెసిస్టెన్స్ | R_total = R₁ + R₂ + … (కరెంట్ ఒకేలా ఉంటుంది, వోల్టేజ్ విభజించబడుతుంది) |
| 3 | పారలల్లో రెసిస్టెన్స్ | 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + … (వోల్టేజ్ ఒకేలా ఉంటుంది, కరెంట్ విభజించబడుతుంది) |
| 4 | ఎలక్ట్రిక్ పవర్ | P = V I = I² R = V²/R (యూనిట్లు: వాట్) |
| 5 | జౌల్ యొక్క వేడి నియమం | H = I² R t (వేడి ∝ కరెంట్ యొక్క వర్గం) |
| 6 | స్పెసిఫిక్ రెసిస్టెన్స్ | ρ = R A / l (మెటీరియల్ ప్రాపర్టీ, యూనిట్ Ω-m) |
| 7 | కండక్టెన్స్ | G = 1/R (యూనిట్: సీమెన్, S) |
10 ప్రాక్టీస్ MCQలు
- ఒక 220 V, 100 W బల్బ్ 110 Vకి కనెక్ట్ చేయబడింది. వినియోగించబడే పవర్ ఇలా ఉంటుంది –
A) 100 W
B) 75 W
C) 50 W
D) 25 W
సమాధానం: D
సాధన: బల్బ్ యొక్క రెసిస్టెన్స్ R = V²/P = 220²/100 = 484 Ω. కొత్త పవర్ P′ = V′²/R = 110²/484 = 25 W.
శార్ట్కట్: P ∝ V²; వోల్టేజ్ సగం చేయబడింది → పవర్ (½)² = ¼ అవుతుంది.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: వోల్టేజ్తో పవర్ స్కేలింగ్.
- పారలల్లో మూడు 6 Ω రెసిస్టర్లు మొత్తం రెసిస్టెన్స్ ఇస్తాయి –
A) 18 Ω
B) 6 Ω
C) 2 Ω
D) 0.5 Ω
సమాధానం: C
సాధన: 1/R = 1/6 + 1/6 + 1/6 = 3/6 ⇒ R = 2 Ω.
శార్ట్కట్: పారలల్లో n సమాన రెసిస్టర్లు R → R_total = R/n.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: పారలల్ గ్రూపింగ్.
- స్పెసిఫిక్ రెసిస్టెన్స్ యూనిట్ –
A) Ω
B) Ω-m
C) Ω/m
D) mho-m
సమాధానం: B
సాధన: ρ = R A / l → Ω × m² / m = Ω-m.
శార్ట్కట్: “rho-unit = ohm-metre” గుర్తుంచుకోండి.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: స్పెసిఫిక్ రెసిస్టెన్స్ యూనిట్.
- 10 s పాటు 5 Ω రెసిస్టర్ ద్వారా 2 A కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది. ఉత్పత్తి అయిన వేడి –
A) 50 J
B) 100 J
C) 200 J
D) 500 J
సమాధానం: C
సాధన: H = I² R t = 2² × 5 × 10 = 200 J.
శార్ట్కట్: ముందుగా కరెంట్ను వర్గీకరించండి (2² = 4) తర్వాత గుణించండి.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: జౌల్ హీటింగ్.
- కిర్చోఫ్ యొక్క రెండవ నియమం ఈ సంరక్షణపై ఆధారపడి ఉంటుంది –
A) ఛార్జ్
B) ఎనర్జీ
C) మొమెంటం
D) ద్రవ్యరాశి
సమాధానం: B
సాధన: ΣIR = ΣEMF → క్లోజ్డ్ లూప్లో పని/శక్తి బ్యాలెన్స్.
శార్ట్కట్: “K-2 = ఎనర్జీ”.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: కిర్చోఫ్ యొక్క నియమాలు.
- ఒక 1 kW హీటర్ 220 V పై పనిచేస్తుంది. తీసుకున్న కరెంట్ సుమారుగా –
A) 0.22 A
B) 2.2 A
C) 4.5 A
D) 22 A
సమాధానం: C
సాధన: I = P/V = 1000/220 ≈ 4.5 A.
శార్ట్కట్: 1000 ÷ 220 ≈ 100 ÷ 22 ≈ 4.5.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: పవర్ నుండి కరెంట్.
- ఒక వైర్ యొక్క రెసిస్టెన్స్ 10 Ω. దాని పొడవును రెట్టింపు చేసి, ప్రాంతాన్ని సగం చేస్తే, కొత్త రెసిస్టెన్స్ –
A) 5 Ω
B) 10 Ω
C) 20 Ω
D) 40 Ω
సమాధానం: D
సాధన: R ∝ l/A; l → 2l, A → A/2 ⇒ R_new = 10 × (2/0.5) = 10 × 4 = 40 Ω.
శార్ట్కట్: “పొడవును రెట్టింపు చేయండి & ప్రాంతాన్ని సగం చేయండి → 4× రెసిస్టెన్స్”.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: రెసిస్టెన్స్ జ్యామితి.
- 47 kΩ ±10% రెసిస్టర్ యొక్క కలర్ కోడ్ –
A) పసుపు-ఊదా-నారింజ-వెండి
B) పసుపు-ఊదా-పసుపు-వెండి
C) పసుపు-ఊదా-ఎరుపు-వెండి
D) పసుపు-ఊదా-నలుపు-బంగారం
సమాధానం: B
సాధన: 47 × 10³ Ω → 4-7-4 (పసుపు-ఊదా-పసుపు) & వెండి = ±10%.
శార్ట్కట్: “4-7-0000” → 4,7,4 బ్యాండ్లు.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: రెసిస్టర్ కలర్ కోడ్.
- 1.5 V emf యొక్క సెల్ బాహ్య 4 Ω రెసిస్టెన్స్ ద్వారా 0.3 A సరఫరా చేస్తుంది. దాని అంతర్గత రెసిస్టెన్స్ –
A) 0.5 Ω
B) 1 Ω
C) 1.5 Ω
D) 2 Ω
సమాధానం: B
సాధన: V = I(R+r) ⇒ 1.5 = 0.3(4+r) ⇒ 5 = 4+r ⇒ r = 1 Ω.
శార్ట్కట్: 0.3 A × 4 Ω = R అంతటా 1.2 V డ్రాప్; r అంతటా మిగిలిన 0.3 V → r = 0.3 V/0.3 A = 1 Ω.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: అంతర్గత రెసిస్టెన్స్.
- ఏ పదార్థానికి రెసిస్టెన్స్ యొక్క నెగటివ్ టెంపరేచర్ కోఎఫీషియంట్ ఉంటుంది?
A) రాగి
B) నిక్రోమ్
C) జెర్మేనియం
D) టంగ్స్టన్
సమాధానం: C
సాధన: సెమీకండక్టర్లు (Ge) ఉష్ణోగ్రత ↑ తో రెసిస్టెన్స్ ↓ చూపిస్తాయి.
శార్ట్కట్: “NTC = సెమీకండక్టర్”.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: టెంపరేచర్ కోఎఫీషియంట్.
5 మునుపటి సంవత్సర ప్రశ్నలు
- సిరీస్లో రెండు 2 Ω రెసిస్టర్లు మరియు పారలల్లో రెండు అటువంటి కలయికలు. ఎఫెక్టివ్ రెసిస్టెన్స్ – [RRB NTPC 2021]
A) 1 Ω
B) 2 Ω
C) 4 Ω
D) 8 Ω
సమాధానం: B
సాధన: ప్రతి సిరీస్ బ్రాంచ్ = 2+2 = 4 Ω; పారలల్లో రెండు 4 Ω → 2 Ω.
శార్ట్కట్: సమరూపత → సగటు విలువ.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: సిరీస్-పారలల్ కాంబో.
- 2 నిమిషాల్లో 60 W బల్బ్ ద్వారా వినియోగించబడిన శక్తి – [RRB Group-D 2019]
A) 120 J
B) 720 J
C) 7200 J
D) 1200 J
సమాధానం: C
సాధన: E = P t = 60 W × 120 s = 7200 J.
శార్ట్కట్: 60 × 120 = 7200.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: శక్తి = P × t.
- ఒక 200 V, 5 A మోటార్ 20 sలో లోడ్ను లిఫ్ట్ చేస్తుంది. చేసిన పని – [RRB JE 2015]
A) 20 kJ
B) 2 kJ
C) 10 kJ
D) 200 kJ
సమాధానం: A
సాధన: W = V I t = 200 × 5 × 20 = 20 000 J = 20 kJ.
శార్ట్కట్: 200 × 5 = 1000; ×20 = 20 kJ.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: ఎలక్ట్రికల్ పని.
- ఫ్యూజ్ వైర్కు ఉంటుంది – [RRB NTPC 2016]
A) అధిక రెసిస్టెన్స్, అధిక మెల్టింగ్ పాయింట్
B) తక్కువ రెసిస్టెన్స్, తక్కువ మెల్టింగ్ పాయింట్
C) అధిక రెసిస్టెన్స్, తక్కువ మెల్టింగ్ పాయింట్
D) తక్కువ రెసిస్టెన్స్, అధిక మెల్టింగ్ పాయింట్
సమాధానం: C
సాధన: ఇది త్వరగా కరగాలి → తక్కువ mp; కరెంట్ను పరిమితం చేయండి → అధిక రెసిస్టెన్స్.
శార్ట్కట్: “ఫ్యూజ్ = అధిక R, తక్కువ mp”.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: ఫ్యూజ్ ప్రాపర్టీస్.
- ఎలక్ట్రికల్ ఎనర్జీ యొక్క కామర్షియల్ యూనిట్ – [RRB ALP 2018]
A) వాట్
B) జౌల్
C) కిలోవాట్-గంట
D) కిలోవాట్
సమాధానం: C
సాధన: 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J.
శార్ట్కట్: “బిల్ యూనిట్ = kWh”.
కాన్సెప్ట్ ట్యాగ్: ఎనర్జీ యూనిట్లు.
స్పీడ్ ట్రిక్స్ & శార్ట్కట్లు
| పరిస్థితి | శార్ట్కట్ | ఉదాహరణ |
|---|---|---|
| పారలల్లో సమాన రెసిస్టర్లు | R_total = R / n | పారలల్లో 4 × 10 Ω → 2.5 Ω |
| వేరే వోల్టేజ్ వద్ద పవర్ | P_new = P_old × (V_new/V_old)² | 110 V పై 100 W బల్బ్ → 25 W |
| కేలరీలలో త్వరిత వేడి | H(cal) ≈ 0.24 I² R t | 2 A, 5 Ω, 10 s → 0.24×200 ≈ 48 cal |
| అంతర్గత రెసిస్టెన్స్ | r = (E – V)/I | E = 1.5 V, V = 1.2 V, I = 0.3 A → r = 1 Ω |
| కలర్-కోడ్ 3వ బ్యాండ్ | బ్యాండ్ విలువకు సమానమైన సున్నాలను జోడించండి | పసుపు (4) → 0000 → 10⁴ |
తప్పించుకోవాల్సిన సాధారణ తప్పులు
| తప్పు | విద్యార్థులు ఎందుకు చేస్తారు | సరైన విధానం |
|---|---|---|
| జౌల్ నియమంలో కరెంట్ను వర్గీకరించడం మర్చిపోవడం | P = VI తో H = I²Rt గందరగోళం చేయడం | ఏ సూత్రం అడిగారో ఎల్లప్పుడూ తనిఖీ చేయండి; వేడి I² ని ఉపయోగిస్తుంది |
| పారలల్ బల్బ్లకు తప్పు సూత్రాన్ని ఉపయోగించడం | పవర్లు నేరుగా జోడించబడతాయని ఊహించడం | వోల్టేజ్లు ఒకేలా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే పవర్లు జోడించబడతాయి; ముందుగా కరెంట్ను తిరిగి లెక్కించండి |
| సెల్లలో అంతర్గత రెసిస్టెన్స్ను విస్మరించడం | టెర్మినల్ వోల్టేజ్ = emf గా భావించడం | Ir డ్రాప్ను తీసివేయండి: V = E – Ir |
| kWh ని జౌల్లతో కలపడం | kWh 3.6 × 10⁶ J, 1000 J కాదు | SI యూనిట్లలో అడిగినప్పుడు మాత్రమే జౌల్లకు మార్చండి |
త్వరిత రివిజన్ ఫ్లాష్కార్డ్లు
| ఫ్రంట్ | బ్యాక్ |
|---|---|
| ఓమ్ నియమం స్టేట్మెంట్ | స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద V = IR |
| రెసిస్టివిటీ యొక్క SI యూనిట్ | ఓమ్-మీటర్ (Ω-m) |
| కండక్టెన్స్ సూత్రం | G = 1/R (సీమెన్) |
| V & R పరంగా పవర్ | P = V²/R |
| జౌల్లలో kWh నుండి శక్తి | 1 kWh = 3.6 × 10⁶ J |
| ఫ్యూజ్ వైర్ ప్రాపర్టీ | అధిక R, తక్కువ మెల్టింగ్ పాయింట్ |
| కిర్చోఫ్ యొక్క 1వ నియమం | ΣI_in = ΣI_out (జంక్షన్ రూల్) |
| కిర్చోఫ్ యొక్క 2వ నియమం | ΣIR = ΣEMF (లూప్ రూల్) |
| సెమీకండక్టర్ యొక్క టెంపరేచర్ కోఎఫీషియంట్ | నెగటివ్ |
| శక్తి యొక్క కామర్షియల్ యూనిట్ | కిలోవాట్-గంట |