காந்தவியல் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் காந்த விளைவுகள் (12ஆம் வகுப்பு இயற்பியல், சமச்சீர் கல்வி) அத்தியாயத்தின் ஒவ்வொரு புத்தகப் பயிற்சி வினாவும் இங்கே — சரியான விடை தனித்துக் காட்டப்பட்டு, தெளிவான படிப்படியான விளக்கத்துடன். தமிழிலும் ஆங்கிலத்திலும் இலவசமாகப் படிக்கலாம்.
Q1
பின்வரும் மின்னோட்டச் சுற்றின் மையம் O வில் உள்ள காந்தப்புலத்தின் மதிப்பு
- A. \(\frac{\mu_0 I}{4r} \otimes\)சரி
- B. \(\frac{\mu_0 I}{4r} \odot\)
- C. \(\frac{\mu_0 I}{2r} \otimes\)
- D. \(\frac{\mu_0 I}{2r} \odot\)
விளக்கம். வட்ட வில்லின் மையத்தில் உருவாகும் காந்தப்புலம் பயட் - சாவர்ட் விதியின் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது.
Q2
சீரான மின்னூட்ட அடர்த்தி \(\sigma\) கொண்ட மின்னூட்டப்பட்ட இணைத்தட்டு மின்தேக்கியின் இரண்டு தகடுகளுக்கு நடுவே எலக்ட்ரான் ஒன்று நேர்க்கோட்டுப்பாதையில் செல்கிறது. சீரான காந்தப்புலத்திற்கு (\(\vec{B}\)) நடுவே இந்த அமைப்பு உள்ளபோது, எலக்ட்ரான் தகடுகளைக் கடக்க எடுத்துக்கொள்ளும் நேரம்
- A. \(\frac{elB}{\sigma}\)
- B. \(\frac{lB}{\sigma} \varepsilon\)
- C. \(\frac{lB}{\sigma e}\)
- D. \(\frac{lB}{\sigma} \varepsilon\)சரி
விளக்கம். மின்னூட்டப்பட்ட துகள் சீரான காந்த மற்றும் மின்புலங்களுக்கு இடையே நேர்க்கோட்டில் இயங்கும் கொள்கை பயன்படுத்தப்படுகிறது.
Q3
செங்குத்தாக செயல்படும் காந்தப்புலத்தில் (\(\vec{B}\)) உள்ள, q மின்னூட்டமும் m நிறையும் கொண்ட துகளொன்று V மின்னழுத்த வேறுபாட்டால் முடுக்கப்படுகிறது. அத்துகளின் மீது செயல்படும் விசையின் மதிப்பு என்ன?
- A. \(\sqrt{\frac{2q^3 BV}{m}}\)
- B. \(\sqrt{\frac{q^3 B^2 V}{2m}}\)
- C. \(\sqrt{\frac{2q^3 B^2 V}{m}}\)சரி
- D. \(\sqrt{\frac{2q^3 BV}{m^3}}\)
விளக்கம். மின்னூட்டம் பெற்ற துகள் மின்னழுத்த வேறுபாட்டினால் முடுக்கப்பட்டு காந்தப்புலத்தில் இயங்கும் போது லாரன்ஸ் விசை செயல்படுகிறது.
Q4
5 cm ஆரமும், 50 சுற்றுகளும் கொண்ட வட்டவடிவக் கம்பிச்சுருளின் வழியே 3 ஆம்பியர் மின்னோட்டம் பாய்கிறது. அக்கம்பிச்சுருளின் காந்த இருமுனைத் திருப்புத்திறனின் மதிப்பு என்ன?
- A. 1.0 A m\(^2\)
- B. 1.2 A m\(^2\)சரி
- C. 0.5 A m\(^2\)
- D. 0.8 A m\(^2\)
விளக்கம். மின்னோட்டம் பாயும் சுருளின் காந்த இருமுனைத் திருப்புத்திறன் அதன் சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை, மின்னோட்டம் மற்றும் பரப்பின் பெருக்கற்பலனுக்குச் சமம்.
Q5
மெல்லிய காப்பிடப்பட்ட கம்பியினால் செய்யப்பட்ட சமதள சுருள் (plane spiral) ஒன்றின் சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை N = 100. நெருக்கமாக சுற்றப்பட்ட சுற்றுகளின் வழியே I = 8 mA அளவு மின்னோட்டம் பாய்கிறது. கம்பிச்சுருளின் உட்புற மற்றும் வெளிப்புற ஆரங்கள் முறையே a = 50 mm மற்றும் b = 100 mm எனில், சுருளின் மையத்தில் ஏற்படும் காந்தத்தூண்டலின் மதிப்பு
- A. 5 \(\mu\)T
- B. 7 \(\mu\)Tசரி
- C. 8 \(\mu\)T
- D. 10 \(\mu\)T
விளக்கம். ஒரு சமதள சுருளின் மையத்தில் உருவாகும் காந்தப்புலம் அதன் சுற்றுகள் மற்றும் மின்னோட்டத்தைப் பொறுத்து அமைகிறது.
Q6
சமநீளமுடைய மூன்று கம்பிகள் வளைக்கப்பட்டு சுற்றுகளாக மாற்றப்பட்டுள்ளன. ஒன்று வட்ட வடிவிலும் மற்றொன்று அரை வட்ட வடிவிலும் மூன்றாவது சதுர வடிவிலும் உள்ளன. மூன்று சுற்றுகளின் வழியாகவும் ஒரே அளவு மின்னோட்டம் செலுத்தப்பட்டு சீரான காந்தப்புலம் ஒன்றில் வைக்கப்பட்டுள்ளன. மூன்று சுற்றுகளில் எந்த வடிவமைப்பில் உள்ள சுற்று பெரும திருப்பு விசையை உணரும்?
- A. வட்ட வடிவம்சரி
- B. அரைவட்ட வடிவம்
- C. சதுர வடிவம்
- D. இவை அனைத்தும்
விளக்கம். கொடுக்கப்பட்ட நீளமுள்ள கம்பிக்கு வட்டம் அதிக பரப்பைக் கொண்டுள்ளதால் அது அதிக திருப்புத்திறனைப் பெறும்.
Q7
N சுற்றுகளும் R ஆரமும் கொண்ட இரு கம்பிச்சுருள்கள் படத்தில் காட்டியுள்ளவாறு R தொலைவில் பொது அச்சில் அமையும் படி வைக்கப்பட்டுள்ளன. கம்பிச்சுருள்களின் வழியே ஒரே திசையில் I மின்னோட்டம் பாயும்போது கம்பிச்சுருள்களின் நடுவே சரியாக \(R/2\) தொலைவில் உள்ள P புள்ளியில் ஏற்படும் காந்தப்புலம்
- A. \(\frac{8 N \mu_0 I}{\sqrt{5} R}\)
- B. \(\frac{8 N \mu_0 I}{5^{3/2} R}\)சரி
- C. \(\frac{8 N \mu_0 I}{5 R}\)
- D. \(\frac{4 N \mu_0 I}{\sqrt{5} R}\)
விளக்கம். இரண்டு வட்டச் சுருள்களுக்கு இடையே உள்ள மையப்புள்ளியில் தொகுபயன் காந்தப்புலம் கணக்கிடப்படுகிறது.
Q8
\(l\) நீளமுள்ள கம்பி ஒன்றின் வழியே Y திசையில் I மின்னோட்டம் பாய்கிறது. இக்கம்பியை \(\vec{B} = \frac{\beta}{\sqrt{3}}(\hat{i} + \hat{j} + \hat{k}) T\) என்ற காந்தப்புலத்தில் வைக்கும்போது, அக்கம்பியின் மீது செயல்படும் லாரன்ஸ் விசையின் எண்மதிப்பு
- A. \(\sqrt{\frac{2}{3}} \beta Il\)சரி
- B. \(\sqrt{\frac{1}{3}} \beta Il\)
- C. \(\sqrt{2} \beta Il\)
- D. \(\sqrt{\frac{3}{2}} \beta Il\)
விளக்கம். லாரன்ஸ் விசை சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி விசையின் எண்மதிப்பு கணக்கிடப்படுகிறது.
Q9
\(l\) நீளமும் \(p_m\) திருப்புத்திறனும் கொண்ட சட்டகாந்தமொன்று படத்தில் காட்டியுள்ளவாறு வில் போன்று வளைக்கப்பட்டுள்ளது. சட்டகாந்தத்தின் புதிய காந்த இருமுனை திருப்புத்திறனின் மதிப்பு
- A. \(p_m\)
- B. \(\frac{3}{\pi} p_m\)சரி
- C. \(\frac{2}{\pi} p_m\)
- D. \(\frac{1}{2} p_m\)
விளக்கம். காந்தம் வட்ட வில்லாக வளைக்கப்படும் போது அதன் புதிய காந்த இருமுனைத் திருப்புத்திறனை கணக்கிடும் முறை.
Q10
q மின்னூட்டமும், m நிறையும் மற்றும் R ஆரமும் கொண்ட மின்கடத்தா வளையம் ஒன்று \(\omega\) என்ற சீரான கோண வேகத்தில் சுழற்றப்படுகிறது எனில், காந்தத்திருப்புத்திறனுக்கும் கோண உந்தத்திற்கும் உள்ள விகிதம் என்ன
- A. \(\frac{q}{m}\)
- B. \(\frac{2q}{m}\)
- C. \(\frac{q}{2m}\)சரி
- D. \(\frac{q}{4m}\)
விளக்கம். ஒரு சுழலும் மின்னூட்டத்தின் காந்தத் திருப்புத்திறனுக்கும் அதன் கோண உந்தத்திற்கும் இடையிலான விகிதம் சுழற்சி காந்த விகிதம் ஆகும்.
Q11
ஃபெர்ரோ காந்தப்பொருள் ஒன்றின் B-H வளைகோடு பின்வரும் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. இப்பெர்ரோ காந்தப்பொருள் 1 cm க்கு 1000 சுற்றுகள் கொண்ட நீண்ட வரிச்சுருளின் உள்ளே வைக்கப்பட்டுள்ளது. ஃபெர்ரோ காந்தப்பொருளின் காந்த தன்மையை முழுவதும் நீக்க வேண்டுமெனில் வரிச்சுருள் வழியே எவ்வளவு மின்னோட்டத்தை செலுத்த வேண்டும்?
- A. 1.00 mA
- B. 1.25 mA
- C. 1.50 mAசரி
- D. 1.75 mA
விளக்கம். காந்தத்தின் காந்த நீக்கத் திறனை (Coercivity) கொண்டு தேவையான மின்னோட்டம் கணக்கிடப்படுகிறது.
Q12
இரண்டு குட்டையான சட்ட காந்தங்களின் காந்தத்திருப்புத்திறன்கள் முறையே \(1.20 A m^2\) மற்றும் \(1.00 A m^2\) ஆகும். இவை ஒன்றுக்கொன்று இணையாக அவற்றின் வடமுனை, தென்திசையை நோக்கி இருக்கும்படி கிடைத்தள மேசை மீது வைக்கப்பட்டுள்ளன. இவ்விரண்டு குட்டை காந்தங்களுக்கும் காந்த நடுவரை (Magnetic equator) பொதுவானதாகும். மேலும் அவை 20.0 cm தொலைவில் பிரித்து வைக்கப்பட்டுள்ளன. இவ்விரண்டு காந்தங்களுக்கும் இடையிலான கோட்டின் நடுவே O புள்ளியில் ஏற்படும் நிகர காந்தப்புலத்தின் கிடைத்தள மதிப்பு என்ன? (புவிக் காந்தப்புலத்தின் கிடைத்தள மதிப்பு \(3.6 \times 10^{-5} Wb m^{-2}\))
- A. \(3.60 \times 10^{-5} Wb m^{-2}\)
- B. \(3.5 \times 10^{-5} Wb m^{-2}\)
- C. \(2.56 \times 10^{-4} Wb m^{-2}\)சரி
- D. \(2.2 \times 10^{-4} Wb m^{-2}\)
விளக்கம். இரண்டு காந்தங்களின் காந்தப்புலங்களின் திசைகளைக் கருத்தில் கொண்டு தொகுபயன் காந்தப்புலம் கணக்கிடப்படுகிறது.
Q13
புவி காந்தப்புலத்தின் செங்குத்துக்கூறும், கிடைத்தளக்கூறும் சமமதிப்பைப் பெற்றுள்ள இடத்தின் சரிவுக் கோணத்தின் மதிப்பு?
- A. \(30^\circ\)
- B. \(45^\circ\)சரி
- C. \(60^\circ\)
- D. \(90^\circ\)
விளக்கம். புவிக்காந்தப்புலத்தின் இரு கூறுகளும் சமமாக உள்ள போது டேன்ஜென்ட் விதியைப் பயன்படுத்தி சரிவுக்கோணம் காணப்படுகிறது.
Q14
R ஆரமும், \(\sigma\) பரப்பு மின்னூட்ட அடர்த்தியும் கொண்ட மின்சுற்றுப்பெற்ற தட்டு அதன் பரப்பின் மீது அதிகப்படியான மின்னூட்டங்களைப் பெற்றுள்ளது. தட்டின் பரப்பிற்கு செங்குத்தாக உள்ள அச்சைப் பொறுத்து \(\omega\) என்ற கோணதிசைவேகத்துடன் இது சுழல்கிறது. சுழலும் அச்சுக்கு செங்குத்தான திசையில் செயல்படும் B வலிமை கொண்ட காந்தப்புலத்திற்கு நடுவே இத்தட்டு சுழன்றால், அதன் மீது செயல்படும் திருப்புத்திறனின் எண்மதிப்பு என்ன?
- A. \(\frac{1}{4} \sigma \omega B R\)
- B. \(\frac{1}{4} \sigma \omega \pi B R^2\)
- C. \(\frac{1}{4} \sigma \omega \pi B R^3\)
- D. \(\frac{1}{4} \sigma \omega \pi B R^4\)சரி
விளக்கம். சுழலும் மின்னூட்டத் தட்டு உருவாக்கும் காந்தத் திருப்புத்திறனைப் பயன்படுத்தி அதன் மீது செயல்படும் திருப்புவிசை கணக்கிடப்படுகிறது.
Q15
\(\vec{p}_m = (-0.5\hat{i} + 0.4\hat{j}) A m^2\) என்ற வெக்டர் மதிப்புடைய காந்த இருமுனையானது, \(\vec{B} = 0.2\hat{i} T\) என்ற சீரான காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்டால் அதன் நிலை ஆற்றல் மதிப்பு
- A. -0.1 J
- B. -0.8 J
- C. 0.1 Jசரி
- D. 0.8 J
விளக்கம். காந்த இருமுனை சீரான காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்படும் போது அதன் நிலை ஆற்றல் சமன்பாட்டால் கிடைக்கிறது.
இந்த காந்தவியல் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் காந்த விளைவுகள் வினாக்கள் பற்றி
இவை தமிழ்நாடு அரசுப் பாடத்திட்டத்தின் (சமச்சீர் கல்வி) 12ஆம் வகுப்பு இயற்பியல் பாடத்திட்டத்திலிருந்து காந்தவியல் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் காந்த விளைவுகள் அத்தியாயத்திற்கான புத்தகப் பயிற்சி வினாக்கள். ஒவ்வொரு வினாவிலும் சரியான விடையும், அசல் படிப்படியான விளக்கமும் தரப்பட்டுள்ளன; இதனால் விடை மட்டுமல்ல, முறையையும் புரிந்துகொள்கிறீர்கள். மேலே உள்ள விடைக் குறிப்பைப் பயன்படுத்தி எந்த வினாவுக்கும் செல்லலாம்; பிறகு தேர்வுச் சூழலில் உங்களைச் சோதிக்க பயிற்சித் தேர்வு எழுதுங்கள்.
