காந்தவியல் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் காந்த விளைவுகள் (12ஆம் வகுப்பு இயற்பியல், சமச்சீர் கல்வி) அத்தியாயத்திற்கான, பாடநூலில் இல்லாத 15 கூடுதல் வினாக்கள் — ஒவ்வொன்றிலும் சரியான விடை தனித்துக் காட்டப்பட்டு, தெளிவான படிப்படியான விளக்கத்துடன். தமிழிலும் ஆங்கிலத்திலும் இலவசமாகப் படிக்கலாம்.
Q1
புவிகாந்தப்புலத்தின் கிடைத்தளக்கூறு $B_H$ மற்றும் செங்குத்துக்கூறு $B_V$ ஆகியவை சமமாக உள்ள ஒரு புள்ளியில் காந்தச் சரிவுக் கோணம் (inclination) என்ன?
- A. $0^{\circ}$
- B. \(30^{\circ}\)சரி
- C. \(45^{\circ}\)
- D. \(90^{\circ}\)
விளக்கம். புவிகாந்தப் புலத்தின் கூறுகளுக்கு இடையிலான தொடர்பு \(\tan I = \frac{B_V}{B_H}\) ஆகும். \(B_V = B_H\) எனும்போது \(\tan I = 1\) ஆகும், எனவே சரிவுக் கோணம் \(45^{\circ}\) ஆகும்.
Q2
ஒரு சட்டகாந்தத்தின் காந்த நீளத்திற்கும் அதன் வடிவவியல் நீளத்திற்கும் இடையிலான தகவு தோராயமாக எதற்குச் சமம்?
- A. 0.500
- B. 0.833
- C. 1.000சரி
- D. 1.200
விளக்கம். காந்தத்தின் காந்த நீளம் எப்போதும் அதன் வடிவவியல் நீளத்தை விடச் சற்று குறைவாக இருக்கும். காந்த நீளத்திற்கும் வடிவவியல் நீளத்திற்கும் உள்ள தகவு \(\frac{5}{6}\) அல்லது 0.833 ஆகும்.
Q3
காந்த இருமுனைத் திருப்புத்திறனின் (\(p_m\)) SI அலகு எது?
- A. \(\text{A m}^{-1}\)
- B. \(\text{A m}^{2}\)
- C. \(\text{N A}^{-1} \text{ m}^{-1}\)
- D. \(\text{Wb}\)சரி
விளக்கம். காந்த இருமுனைத் திருப்புத்திறன் என்பது முனைவலிமை மற்றும் காந்த நீளத்தின் பெருக்கற்பலன் ஆகும் (\(p_m = q_m \cdot 2l\)). இதன் அலகு ஆம்பியர் மீட்டர்\(^{2}\) (\(\text{A m}^{2}\)) ஆகும்.
Q4
காந்தவியல் கூலும் விதியின்படி, இரு காந்த முனைகளுக்கு இடையே ஏற்படும் விசை எதற்கு நேர்த்தகவில் அமையும்?
- A. முனைவலிமைகளின் கூடுதலுக்கு
- B. முனைவலிமைகளின் பெருக்கற்பலனுக்கு
- C. தொலைவின் இருமடிக்குசரி
- D. முனைவலிமைகளின் தகவிற்கு
விளக்கம். காந்தவியலில் கூலும் விதியின்படி, இரு காந்த முனைகளுக்கு இடையேயான விசை அவற்றின் முனைவலிமைகளின் பெருக்கற்பலனுக்கு நேர்த்தகவிலும், அவற்றிற்கு இடையேயான தொலைவின் இருமடிக்கு எதிர்த்தகவிலும் இருக்கும்.
Q5
ஒரு சிறிய சட்டகாந்தத்தின் அச்சுக்கோட்டில் \(r\) தொலைவில் உள்ள புள்ளியில் காந்தப்புலம் \(B_1\). அதன் நடுவரைக்கோட்டில் அதே \(r\) தொலைவில் உள்ள புள்ளியில் காந்தப்புலம் \(B_2\) எனில், \(B_1\) மற்றும் \(B_2\) இடையிலான தொடர்பு என்ன?
- A. \(B_1 = B_2\)
- B. \(B_1 = 2B_2\)
- C. \(B_2 = 2B_1\)சரி
- D. \(B_1 = 4B_2\)
விளக்கம். சிறிய சட்டகாந்தத்திற்கு, அச்சுக்கோட்டில் காந்தப்புலம் \(\frac{\mu_0}{4\pi} \frac{2p_m}{r^3}\) மற்றும் நடுவரைக்கோட்டில் \(\frac{\mu_0}{4\pi} \frac{p_m}{r^3}\) ஆகும். எனவே அச்சுக்கோட்டுப் புலம் நடுவரைக்கோட்டுப் புலத்தைப் போல இருமடங்காகும்.
Q6
சீரான காந்தப்புலம் \(\vec{B}\) இல் வைக்கப்பட்டுள்ள \(\vec{p}_m\) திருப்புத்திறன் கொண்ட சட்டகாந்தம் உணரக்கூடிய பெருமத் திருப்புவிசையின் (Torque) நிபந்தனை என்ன?
- A. காந்தம் புலத்திற்கு இணையாக இருக்க வேண்டும்
- B. காந்தம் புலத்திற்கு செங்குத்தாக இருக்க வேண்டும்
- C. காந்தம் புலத்திற்கு \(45^{\circ}\) கோணத்தில் இருக்க வேண்டும்
- D. காந்தம் புலத்திற்கு எதிரிணையாக இருக்க வேண்டும்சரி
விளக்கம். திருப்புவிசை \(\tau = p_m B \sin \theta\) ஆகும். \(\theta = 90^{\circ}\) (செங்குத்தாக) இருக்கும்போது \(\sin 90^{\circ} = 1\) என்பதால் திருப்புவிசை பெரும மதிப்பை அடையும்.
Q7
காந்தப் பொருட்கள் தன் வழியே காந்தப்புலக் கோடுகளை அனுமதிக்கும் திறனை அளவிடும் பண்பு எது?
- A. காந்த ஏற்புத்திறன்
- B. காந்த உட்புகுதிறன்
- C. காந்தமாக்கும் செறிவுசரி
- D. காந்தத் தயக்கம்
விளக்கம். காந்த உட்புகுதிறன் (Magnetic permeability) என்பது ஒரு பொருள் தன் வழியே காந்தப்புலக் கோடுகளைச் செல்ல அனுமதிக்கும் திறனை அல்லது அப்பொருள் காந்தமாக்கப்படுவதை ஏற்கும் திறனைக் குறிக்கும்.
Q8
டயா காந்தப் பொருட்களின் (Diamagnetic materials) காந்த ஏற்புத்திறன் (\chi_m) மதிப்பு எவ்வாறு இருக்கும்?
- A. சிறிய நேர்க்குறி மதிப்பு
- B. பெரிய நேர்க்குறி மதிப்புசரி
- C. எதிர்க்குறி மதிப்பு
- D. சுழி
விளக்கம். டயா காந்தப் பொருட்கள் புறக் காந்தப்புலத்திற்கு எதிர் திசையில் தூண்டப்பட்ட காந்தப் புலத்தைப் பெறுவதால், அவற்றின் காந்த ஏற்புத்திறன் எப்போதும் எதிர்க்குறி மதிப்பாகவே இருக்கும்.
Q9
ஒரு ஃபெரோ காந்தப் பொருள் பாரா காந்தப் பொருளாக மாறும் வெப்பநிலை எது?
- A. பாயில் வெப்பநிலைசரி
- B. மாறுநிலை வெப்பநிலை
- C. கியூரி வெப்பநிலை
- D. நீல் வெப்பநிலை
விளக்கம். வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது அணுக்களின் ஒழுங்கற்ற இயக்கத்தால் காந்தத்தன்மை குறையும். ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலைக்கு மேல் ஃபெரோ காந்தப்பொருள் பாரா காந்தப்பொருகளாக மாறும், அது கியூரி வெப்பநிலை எனப்படும்.
Q10
காந்தத்தயக்கக் கண்ணியின் (Hysteresis loop) பரப்பளவு எதனைக் குறிக்கிறது?
- A. பொருளின் காந்தச் செறிவு
- B. ஓரலகு பருமனுக்கான ஆற்றல் இழப்பு
- C. பொருளின் காந்த ஏற்புத்திறன்சரி
- D. காந்த நீக்கத்திறன்
விளக்கம். ஒரு முழுமையான காந்தமாக்கல் சுற்றில், காந்தத் தயக்கக் கண்ணியின் பரப்பளவானது அந்தப் பொருளில் வெப்ப வடிவில் ஏற்படும் ஓரலகு பருமனுக்கான ஆற்றல் இழப்பிற்குச் சமமாகும்.
Q11
1820 இல் மின்னோட்டம் பாயும் கடத்திக்கு அருகே காந்த ஊசி விலகலடைவதைக் கண்டறிந்து, மின்னியலையும் காந்தவியலையும் இணைத்தவர் யார்?
- A. ஆம்பியர்
- B. பயட்சரி
- C. ஹெச். சி. ஆர்ஸ்டெட்
- D. சாவர்ட்
விளக்கம். ஹான்ஸ் கிறிஸ்டியன் ஆர்ஸ்டெட் என்பவர் மின்னோட்டம் பாயும் கம்பிக்கு அருகே இருந்த திசைகாட்டும் கருவியின் ஊசி விலகலடைவதைக் கண்டறிந்து மின்னோட்டத்தின் காந்த விளைவை நிருபித்தார்.
Q12
பயட்-சாவர்ட் விதியின்படி, மின்னோட்டக் கூறினால் ஏற்படும் காந்தப்புலம் (\(dB\)) மின்னோட்டக் கூறிற்கும் புள்ளிக்கும் இடையிலான தொலைவைப் (\(r\)) பொறுத்து எவ்வாறு அமையும்?
- A. தொலைவிற்கு நேர்த்தகவில் (\(r\))
- B. தொலைவின் இருமடிக்கு நேர்த்தகவில் (\(r^2\))சரி
- C. தொலைவிற்கு எதிர்த்தகவில் (\(1/r\))
- D. தொலைவின் இருமடிக்கு எதிர்த்தகவில் (\(1/r^2\))
விளக்கம். பயட்-சாவர்ட் விதியின்படி, காந்தப்புலத் தூண்டல் \(dB = k \frac{I dl \sin \theta}{r^2}\) ஆகும். இது தொலைவின் இருமடிக்கு எதிர்த்தகவில் அமையும்.
Q13
காந்தப்புலத்தில் ஓய்வு நிலையில் உள்ள மின்துகள் ஒன்றின் மீது செயல்படும் லாரன்ஸ் விசை என்ன?
- A. \(qvB\)
- B. சுழி
- C. \(qE\)சரி
- D. \(I l B\)
விளக்கம். காந்த லாரன்ஸ் விசை \(F = q(v \times B)\) ஆகும். மின்துகள் ஓய்வு நிலையில் இருக்கும்போது அதன் திசைவேகம் \(v = 0\) என்பதால் அதன் மீது காந்த விசை செயல்படாது.
Q14
சைக்ளோட்ரானில் மின்துகளின் அலைவு நேரம் (\(T\)) எதனைச் சார்ந்து அமையாது?
- A. மின்துகளின் நிறை (\(m\))
- B. காந்தப்புல வலிமை (\(B\))
- C. மின்துகளின் மின்னூட்டம் (\(q\))சரி
- D. மின்துகளின் திசைவேகம் (\(v\))
விளக்கம். சைக்ளோட்ரானில் அலைவு நேரம் \(T = \frac{2\pi m}{qB}\) ஆகும். இந்தச் சமன்பாட்டில் திசைவேகம் (\(v\)) இல்லாததால், அலைவு நேரம் துகளின் வேகத்தையோ அல்லது வட்டப்பாதையின் ஆரத்தையோ சார்ந்து அமையாது.
Q15
ஒரு இயங்கு சுருள் கால்வனோமீட்டரை வோல்ட்மீட்டராக மாற்ற என்ன செய்ய வேண்டும்?
- A. குறைந்த மின்தடையைப் பக்க இணைப்பில் இணைக்க வேண்டும்
- B. உயர் மின்தடையைத் தொடர் இணைப்பில் இணைக்க வேண்டும்
- C. குறைந்த மின்தடையைத் தொடர் இணைப்பில் இணைக்க வேண்டும்சரி
- D. உயர் மின்தடையைப் பக்க இணைப்பில் இணைக்க வேண்டும்
விளக்கம். கால்வனோமீட்டரின் மின்தடை மிகக் குறைவாக இருப்பதால், அதிக மின்னழுத்தத்தை அளவிட அதனுடன் ஒரு மிக உயர்ந்த மின்தடையைத் தொடர் இணைப்பில் இணைக்க வேண்டும்.
