மின் சுற்றுகளில் ஆற்றல் மற்றும் திறன்: தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு சிக்கல்கள்

மின் சுற்றுகளில் ஆற்றல் மற்றும் திறன்: தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு சிக்கல்கள்

எடுத்துக்காட்டு 2.15

V என்றமின்னழுத்த வேறுபாடு கொண்டமின்கலம் 30 W மற்றும் 60 W திறனுள்ள மின் பல்புகளுடன் படத்தில் காட்டியவாறு இணைக்கப்பட்டுள்ளது. (a) எந்த மின் பல்பு அதிக பொலிவுடன் (Brightness) ஒளிரும்? (b) எந்த மின் பல்பு அதிக மின்தடையை கொண்டிருக்கும்? (c) இரு மின் பல்புகளும் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட்டால் எது அதிக பொலிவுடன் ஒளிரும்?

தீர்வு

(a) மின்கலத்தினால் அளிக்கப்படும் திறன் P = VI ஆகும். மின்பல்புகள் பக்க இணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளதால், இவற்றின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாடு சமமாகும். மின்னழுத்த வேறுபாடு மாறிலியாக இருப்பதால் திறனானது மின்னோட்டத்திற்கு நேர்த்தகவில் அமையும் (P∝ I). எனவே 60 W மின்பல்பு 30 W மின்பல்பை விட இரு மடங்கு மின்னோட்டத்தை பெறுவதால் அது அதிக பொலிவாக இருக்கும்.

(b) P=V2/R எனும் சமன்பாட்டில், மின்னழுத்தவேறுபாடு மாறிலி என்பதால், திறன் மின்தடைக்குஎதிர்தகவில் (R ∝ 1/P) அமைகிறது. எனவே30 W மின்பல்பு 60 W மின்பல்பை விட இருமடங்கு மின்தடையை பெற்றிருக்கும்.

(c) இரு மின்பல்புகளும் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட்டால், அவற்றின் வழியே செல்லும் மின்னோட்டம் சமமாகும். இந்நிலை இரு மின்தடையாக்கிகள் தொடரிணைப்பில் உள்ளதற்கு ஒப்பாகும். அதிக மின்தடையுள்ள மின்பல்பின் குறுக்கே அதிக மின்னழுத்த வேறுபாடு இருக்கும். எனவே 30W மின்பல்பு அதிக பொலிவுடன் காணப்படும். எனவே மின்பல்பின் குறிப்பிட்டுள்ள அதிகத் திறன் அளவு மட்டும் அதிக பொலிவுத்தன்மைக்கு காரணமாகாது. ஒரு மின்பல்பின் பொலிவுத்தன்மை, மின்பல்புகள் தொடரிணைப்பில் உள்ளனவா அல்லது பக்க இணைப்பில் உள்ளனவா என்பதை பொறுத்தது.

எடுத்துக்காட்டு 2.16

20W - 220V மற்றும் 100W - 220V என குறிப்பிடப்பட்டுள்ள இரு மின்பல்புகள் தொடரிணைப்பில் 440V மின்னழுத்த வேறுபாட்டு (Power supply) மூலத்துடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. எந்த மின்பல்பின் மின் இழை துண்டிக்கப்படும் (Fused)?

தீர்வு

எந்த மின்பல்பின் மின் இழை துண்டிக்கப்படும் என்பதைக் கண்டறிய, இரு மின்பல்புகளின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாட்டை கணக்கிட வேண்டும்.

20W - 220 V மின்பல்பின் மின்தடை,

100W - 220 V மின்பல்பின் மின்தடை,

இரு மின்பல்புகளும் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. எனவே இவற்றில் பாயும் மின்னோட்டம் சமமாக அமையும். இம் மின்சுற்றில்பாயும் மின்னோட்டம், I = V/Rtot

Rtot = ( R1 + R2 )

Rtot = ( 484 +2420) Ω = 2904Ω

I = 440V / 2904Ω ≈ 0.151A

20 W மின்பல்பின் குறுக்கே மின்னழுத்த வேறுபாடு

V1 = IR1 = 440/2904 × 2420 ≈ 366.6 V

100 W மின் பல்பின் குறுக்கே மின்னழுத்த வேறுபாடு

V2 = IR2 = 440/2904 × 484 ≈ 73.3 V

20 W மின்பல்பின் மின் இழை துண்டிக்கப்படும் (Fused). ஏனெனில் அதன் குறுக்கே அனுமதிக்கப்பட்ட அளவை விட அதிக மின்னழுத்த வேறுபாடு ஏற்பட்டுள்ளது.