In-text Questions – Solutions ധാരാവൈദ്യുതി
Every question asked inside the chapter, in the order of the book: the science-fair LED, charges and the capacitor, the water, heat and air analogies (Table 7.1), Fig 7.8, sources of emf (Table 7.2), the voltaic cell, Tables 7.3 and 7.4, the cell numericals, current numericals, circuit diagrams (Tables 7.5, 7.6), Ohm's law (Tables 7.7, 7.8, Graph 7.1), the factors of resistance (Table 7.9), the rheostat, series and parallel resistors (Fig 7.28–7.33), house wiring and AC/DC. Numericals are in exam layout: Given → Formula → Substitution → Answer.
- Potential difference പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം V = W/Q (volt); emf വിദ്യുത്ചാലകബലം (page 5); cells in series add, identical cells in parallel give one cell's emf (page 6).
- Current കറന്റ് I = Q/t (ampere); ammeter in series, voltmeter in parallel (page 7).
- Ohm's law V = IR, resistance in ohm (Ω) (page 8); length, thickness, material, temperature; rheostat (page 9).
- Series R = R₁ + R₂; parallel 1/R = 1/R₁ + 1/R₂, R = R₁R₂/(R₁ + R₂); n equal resistors: nR in series, R/n in parallel (page 10).
1 · The science-fair LED (p131)
LED പ്രകാശിക്കുവാൻ എന്തിനായിരിക്കും ഈ ഘടകം സെർക്കീട്ടിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയത്? Why has this component been included in the circuit for lighting the LED? (At the school science fair ശാസ്ത്രോത്സവം, an LED was lit with a 9 V battery; a small striped component was joined next to it.)
The striped component is a resistor പ്രതിരോധകം. An LED needs only about 3 V. What would happen if the full 9 V were put across it? The book answers this on p153 – see section 36.
2 · Charges by rubbing (p131)
- ഉരസൽമൂലം വസ്തുക്കൾക്ക് ലഭിക്കുന്ന വൈദ്യുതചാർജുകൾ ഏതൊക്കെയാണ്? What electric charges do objects get by rubbing?
- ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ചാർജ് ഏതാണ്? What is the charge of electrons?
- വൈദ്യുതചാർജിന്റെ യൂണിറ്റ് എന്താണ്? What is the unit of electric charge?
• The charge of an electron is negative.
• The SI unit of charge is the coulomb (C) കൂളോം.
3 · The capacitor and the button cell (Fig 7.1, 7.2)
ചാർജ് ചെയ്യപ്പെട്ട ഒരു കപ്പാസിറ്റർ (6 V, 500 µF) LED യുമായി ചിത്രം 7.1 ൽ കാണുന്നതുപോലെ ബന്ധിപ്പിക്കുക. Connect a charged capacitor കപ്പാസിറ്റർ (6 V, 500 µF) to an LED as in Fig 7.1.
- നിങ്ങളുടെ നിരീക്ഷണം എന്ത്? What do you observe?
- LED യുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചപ്പോൾ കപ്പാസിറ്ററിലെ വൈദ്യുതചാർജിന് എന്ത് സംഭവിക്കുന്നു? What happens to the charge in the capacitor when it is connected to the LED?
- ഈ ക്രമീകരണത്തിൽ LED തുടർച്ചയായി പ്രകാശിക്കാത്തതിന് കാരണമെന്തായിരിക്കും? Why does the LED not glow continuously in this arrangement?
- ഇവിടെ LED തുടർച്ചയായി പ്രകാശിക്കുന്നുണ്ടോ? (Fig 7.2, a button cell with the LED) Does the LED glow continuously here?
A capacitor stores a fixed amount of charge; a cell keeps producing a potential difference from its chemicals.
Illustration: the capacitor's LED fades within a few seconds (the exact time depends on the capacitor and the LED); the button cell keeps the LED lit for many hours.
• The capacitor's charge flows through the LED – the capacitor discharges.
• It does not glow continuously because the capacitor's stored charge is used up quickly; nothing keeps up the potential difference between its terminals.
• With the button cell (Fig 7.2) the LED glows continuously – the cell keeps a potential difference between its terminals, so charge flows all the time. The flow of charges through a circuit is an electric current.
4 · Two pots of water (Fig 7.3, 7.4)
- A എന്ന പാത്രത്തിൽ നിന്ന് B എന്ന പാത്രത്തിലേക്ക് ജലം ഒഴുകുന്നുണ്ടോ? Does water flow from pot A to pot B? (Fig 7.3 – same level)
- രണ്ട് പാത്രങ്ങളിലെയും ജലനിരപ്പിന്റെ ഉയരം കൊണ്ടുണ്ടാകുന്ന ഗ്രാവിറ്റേഷണൽ പൊട്ടെൻഷ്യൽ തുല്യമാണോ? (തുല്യമാണ് / വ്യത്യസ്തമാണ്) Is the gravitational potential due to the height of the water level in the two pots equal or different?
- A എന്ന പാത്രത്തിൽ നിന്ന് B എന്ന പാത്രത്തിലേക്ക് ഇപ്പോൾ ജലം ഒഴുകുന്നുണ്ടോ? Pot A is now placed a little higher (Fig 7.4). Does water flow from A to B now?
• The gravitational potentials are equal (തുല്യമാണ്) – the levels are the same.
• Fig 7.4: Yes – now water flows from A to B, because there is a difference in the height of the levels.
5 · Heat, air and Table 7.1 (Fig 7.5, 7.6)
- മെഴുകുതിരി ജ്വാലയിൽ സ്പർശിച്ച ഉടൻ ദണ്ഡിന്റെ ഏതു ഭാഗത്തായിരിക്കും താപനില (temperature) ഉയരുന്നത്? (P / Q) As soon as the iron rod touches the candle flame, at which end does the temperature താപനില rise – P or Q?
- ദണ്ഡിലൂടെ താപം ഒഴുകുന്നത് എവിടെ നിന്ന് എങ്ങോട്ടായിരിക്കും? In which direction does heat flow along the rod – P to Q or Q to P?
- വായു മർദം (pressure) കൂടുതൽ എവിടെയാണ്? (ട്യൂബിനകത്ത് / ട്യൂബിന് പുറത്ത്) Where is the air pressure മർദം higher – inside the tube or outside it? (Fig 7.6, a fully inflated tube)
- ട്യൂബിന്റെ വാൽവ് തുറന്നാൽ വായു എവിടെ നിന്ന് എങ്ങോട്ടായിരിക്കും പ്രവഹിക്കുക? If the valve is opened, from where to where will the air flow?
- Complete Table 7.1 പട്ടിക 7.1 (situation – direction of flow).
| Situation സന്ദർഭം | Direction of flow പ്രവാഹദിശ |
|---|---|
| water flowing | from the higher level to the lower level |
| heat flowing | from the part at higher temperature to the part at lower temperature (given) |
| air flowing | from the region of higher pressure to the region of lower pressure |
6 · The pump of Fig 7.7 – and the flow of charges
പാത്രം A യിൽ നിന്ന് പാത്രം B യിലേക്ക് ജലം തുടർച്ചയായി പ്രവഹിക്കുകയില്ലേ? എന്തായിരിക്കും കാരണം? If a pump returns from B to A, every second, as much water as flows from A to B, won't water flow from A to B continuously? What could be the reason?
ഒരു സെർക്കീട്ടിലൂടെ വൈദ്യുതചാർജുകളുടെ പ്രവാഹം സാധ്യമാകുന്നത് എങ്ങനെയാണ്? How is a (continuous) flow of electric charges through a circuit possible?
• In the same way, a continuous flow of charge needs a source (a cell, battery or generator) that keeps a potential difference between two points of the circuit. Such a source is called a source of electricity വൈദ്യുതസ്രോതസ്സ്.
7 · Fig 7.8 – a bulb with no source
- ചിത്രം 7.8 ലെ സെർക്കീട്ട് നിരീക്ഷിക്കുക. സ്വിച്ച് ഓൺ ചെയ്താൽ ബൾബ് പ്രകാശിക്കുമോ? Observe the circuit of Fig 7.8. Will the bulb glow if the switch is turned on?
- എന്തായിരിക്കും കാരണം? What could be the reason?
• There is no source between C and D to maintain a potential difference, so no charges flow. A source of electricity joined between C and D would keep a p.d. and the bulb would glow.
8 · Sources of emf and Table 7.2
emf ന്റെ ഒരു സ്രോതസ്സാണ് നമ്മൾ സാധാരണ ഉപയോഗിക്കുന്ന ടോർച്ച് സെൽ. നിങ്ങൾക്കറിയാവുന്ന emf ന്റെ മറ്റു സ്രോതസ്സുകൾ എഴുതി നോക്കൂ. ഇവ ഓരോന്നിലും നടക്കുന്ന ഊർജമാറ്റം സയൻസ് ഡയറിയിൽ എഴുതൂ. The torch cell we commonly use is a source of emf. Write other sources of emf you know (button cell, …) and the energy change in each, and complete Table 7.2.
Score: 0 / 0
| Source of emf emf ന്റെ സ്രോതസ്സ് | Energy change ഊർജമാറ്റം |
|---|---|
| torch cell (dry cell) | chemical energy → electrical energy (given) |
| generator | mechanical energy → electrical energy (given) |
| button cell | chemical energy → electrical energy |
| solar cell | light energy → electrical energy |
| car battery / storage cell | chemical → electrical (electrical → chemical while charging) |
| bicycle dynamo | mechanical energy → electrical energy |
9 · The voltaic cell; primary and secondary cells (Fig 7.9–7.11)
- നിങ്ങളുടെ നിരീക്ഷണം എന്ത്? Zinc and copper rods in dilute sulphuric acid, joined to a voltmeter (Fig 7.9): what do you observe?
- ഈ സെൽ അല്പനേരം പ്രവർത്തിപ്പിച്ചാൽ പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്ക് എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നത്? With Mg in place of Zn and an LED in place of the voltmeter: what happens to the brightness after the cell works for a while?
- എന്തായിരിക്കും കാരണം? What could be the reason?
- പ്രൈമറി സെല്ലുകൾക്ക് ഉദാഹരണങ്ങൾ എഴുതൂ. Write examples of primary cells പ്രൈമറി സെൽ (dry cell, …).
- സെക്കൻഡറി സെല്ലുകൾക്ക്/ബാറ്ററികൾക്ക് കൂടുതൽ ഉദാഹരണങ്ങൾ എഴുതുക. Write more examples of secondary cells സെക്കൻഡറി സെൽ / batteries (mobile battery, …).
Approx. values: Cu–Zn about 1.1 V, Cu–Mg about 2.7 V (enough for an LED). The fall in brightness is an illustration – the real rate depends on the acid and the rods.
• The LED's brightness decreases after a while.
• Reason: the rate of the chemical reaction falls, so the electrical energy obtained also falls.
• Primary cells (can't be reused): dry cell, button cell, zinc–carbon and alkaline torch cells (AA, AAA, C).
• Secondary (storage) cells/batteries (rechargeable): mobile phone battery, inverter battery, car and two-wheeler batteries, laptop battery, power bank, emergency lamp battery.
10 · Connecting a voltmeter (Fig 7.12) and Table 7.3
- വോൾട്ട്മീറ്ററിന്റെ പോസിറ്റീവ് ടെർമിനൽ സെല്ലിന്റെ ഏത് ടെർമിനലുമായാണ് ഘടിപ്പിച്ചത്? To which terminal of the cell is the positive terminal of the voltmeter connected?
- നെഗറ്റീവ് ടെർമിനലോ? And the negative terminal?
- ഒരു വോൾട്ട്മീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് താഴെ കൊടുത്ത ഏതാനും വൈദ്യുതസ്രോതസ്സുകളുടെ ടെർമിനലുകൾക്കിടയിൽ ഉള്ള പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം അളന്ന് പട്ടികപ്പെടുത്തുക. Measure the p.d. between the terminals of these sources with a voltmeter and tabulate (Table 7.3).
| Source സ്രോതസ്സുകൾ | Potential difference (V) – typical, approx. |
|---|---|
| torch cell (dry cell) | 1.5 V |
| button cell | 3 V (CR2032 lithium; some button cells 1.5 V) |
| voltaic cell | ≈ 1.1 V |
| mobile battery | 3.7 V |
11 · Combining two torch cells (Fig 7.13, Table 7.4)
രണ്ട് ടോർച്ച് സെല്ലുകൾ ചിത്രത്തിൽ കാണുന്നതുപോലെ മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത രീതിയിൽ ക്രമീകരിച്ച് അവയിൽ ഓരോന്നിലും ലഭിക്കുന്ന പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം വോൾട്ട്മീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് അളന്ന് പട്ടികപ്പെടുത്തുക. Arrange two torch cells in the three ways shown (Fig 7.13 (a), (b), (c)), measure the p.d. in each with a voltmeter and complete Table 7.4.
- ഏത് ക്രമീകരണത്തിലാണ് കൂടുതൽ പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ലഭിച്ചത്? Which arrangement gave the greatest p.d.?
- ശ്രേണീരീതിയിൽ സെല്ലുകൾ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന സന്ദർഭങ്ങൾ ഏതെല്ലാമെന്ന് സയൻസ് ഡയറിയിൽ എഴുതുക. Write where cells are connected in series (TV remote control, …).
| Circuit | Number of cells | Voltmeter reading / p.d. (V) |
|---|---|---|
| 1 – Fig 7.13 (a), series | 2 | 3 V |
| 2 – Fig 7.13 (b), parallel | 2 | 1.5 V |
| 3 – Fig 7.13 (c), + joined to + | 2 | 0 V |
• Series examples: TV remote control, torch with 2–3 cells in a line, toy cars, calculators, wall clock with two cells, the 4.5 V pack of Fig 7.15.
• Never arrange cells as in Fig 7.13 (c) – they oppose each other and give no p.d.
12 · Four 1.5 V cells – the greatest p.d.
നിങ്ങൾക്ക് 1.5 V emf വീതം ഉള്ള നാല് സെല്ലുകൾ തന്നിരിക്കുന്നു. ഇവ ഉപയോഗിച്ചുണ്ടാക്കാവുന്ന പരമാവധി പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം എത്ര? ഇതിന്റെ ക്രമീകരണ രീതി ചിത്രീകരിക്കുക. You are given four cells of emf 1.5 V each. What is the maximum potential difference you can get from them? Draw the arrangement.
Which arrangement adds the emfs? Join + of one cell to − of the next.
13 · A 9 V battery of six cells
9 V ന്റെ ബാറ്ററിയിൽ സമാനമായ 6 സെല്ലുകൾ ശ്രേണീരീതിയിലാണ് ഘടിപ്പിച്ചത് എങ്കിൽ ഒരു സെല്ലിന്റെ emf എത്ര ? If a 9 V battery is made of 6 identical cells connected in series, what is the emf of one cell?
In series the emfs add: 6 × (emf of one cell) = 9 V.
14 · 10 C in 5 s
ഒരു ചാലകത്തിലൂടെ 10 C ചാർജ് ഒഴുകാൻ 5 s സമയം എടുത്തുവെങ്കിൽ കറന്റ് എത്ര ? If 10 C of charge takes 5 s to flow through a conductor, what is the current?
Current = charge flowing per second, I = Q/t.
15 · 1.5 A for 3 s
ഒരു ചാലകത്തിലൂടെ 1.5 A കറന്റ് 3 s പ്രവഹിക്കുന്നുവെങ്കിൽ ചാലകത്തിലൂടെ ഒഴുകിയ വൈദ്യുതചാർജിന്റെ അളവ് കണക്കാക്കുക. If a current of 1.5 A flows through a conductor for 3 s, calculate the amount of charge that flowed.
Rearrange I = Q/t to get Q.
Dividing instead of multiplying (1.5 ÷ 3 = 0.5). Check the units: A = C/s, so A × s = C – multiplying gives coulombs.
16 · An ammeter reads 1 A
ഒരു വൈദ്യുതസെർക്കീട്ടിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന അമ്മീറ്ററിൽ 1 A റീഡിങ് കാണിക്കുന്നു എങ്കിൽ 1 s കൊണ്ട് അമ്മീറ്ററിലൂടെ ഒഴുകിയ ചാർജ് എത്ര? An ammeter in a circuit reads 1 A. How much charge flowed through the ammeter in 1 s?
17 · Circuit diagrams – Fig 7.19 and Table 7.5
- താഴെക്കൊടുത്ത സെർക്കീട്ട് ചിത്രം 7.19 (a) നിരീക്ഷിക്കുക. പ്രതീകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഇതിന്റെ സെർക്കീട്ട് ഡയഗ്രം [ചിത്രം 7.19 (b)] വരച്ചതെങ്ങനെയാണെന്ന് മനസ്സിലാക്കൂ. Observe the circuit of Fig 7.19 (a) and see how its circuit diagram, Fig 7.19 (b), is drawn with symbols.
- പട്ടിക 7.5 ഉപയോഗപ്പെടുത്തി ഒരു സെർക്കീട്ട് വരയ്ക്കുക. സെർക്കീട്ടിലെ ഏതെങ്കിലും മൂന്ന് ഘടകങ്ങളുടെ പേരും ഉപയോഗവും എഴുതുക. Draw a circuit using Table 7.5. Write the names and uses of any three components in the circuit.
• Battery ബാറ്ററി – source of electricity; keeps a potential difference so that current flows.
• Switch / key സ്വിച്ച് / കീ – closes (on) or breaks (off) the circuit.
• Bulb ബൾബ് – changes electrical energy into light (and heat).
(Also: ammeter – measures current, in series; voltmeter – measures p.d., in parallel; LED – gives light, current only one way.)
18 · Fig 7.21 and Table 7.6 – voltmeter and ammeter
ചിത്രം 7.21 ൽ കാണിച്ച സെർക്കീട്ട് നിരീക്ഷിച്ച് അമ്മീറ്റർ, വോൾട്ട്മീറ്റർ എന്നിവയുടെ പ്രതീകം, ഉപയോഗം, സെർക്കീട്ടിൽ ഘടിപ്പിക്കുന്ന രീതി എന്നിവ പട്ടികപ്പെടുത്തുക. Observe the circuit of Fig 7.21 and tabulate the symbol, use and way of connecting the ammeter and the voltmeter (Table 7.6).
| Voltmeter വോൾട്ട്മീറ്റർ | Ammeter അമ്മീറ്റർ | |
|---|---|---|
| symbol | —Ⓥ— | —Ⓐ— (given) |
| use | to measure potential difference (given) | to measure current |
| connection | in parallel with the component (given) | in series in the circuit |
| terminals | + terminal to the side connected to the cell's +, − terminal to the side of the cell's − | + terminal towards the cell's +, − towards the cell's − (given) |
19 · Ohm's activity – Table 7.7 (Fig 7.22)
രണ്ട് ടോർച്ച് സെല്ലുകൾ, അമ്മീറ്റർ, പ്രതിരോധകം, സ്വിച്ച് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുത്തി (ചിത്രം 7.22) ഒരു സെർക്കീട്ട് നിർമ്മിക്കുക. … ശ്രേണീരീതിയിൽ സെല്ലുകളുടെ എണ്ണം വർധിപ്പിച്ച് പ്രവർത്തനം ആവർത്തിക്കുക. Build the circuit of Fig 7.22 (torch cells, ammeter, resistor, switch, voltmeter across the resistor). Measure the p.d. and the current, then repeat with more cells in series (Table 7.7).
- സെല്ലുകളുടെ എണ്ണം കൂടുമ്പോൾ വോൾട്ട്മീറ്റർ റീഡിങ്ങിൽ (പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന്) എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നത്? What happens to the voltmeter reading when the number of cells increases?
- കറന്റ് (അമ്മീറ്റർ റീഡിങ്) കൂടുന്ന സന്ദർഭങ്ങളിൽ പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിന് എന്ത് മാറ്റം നിരീക്ഷിക്കുന്നു? When the current increases, what change do you see in the p.d.?
- V/I യുടെ മൂല്യം ഏകദേശം തുല്യമല്ലേ? Isn't the value of V/I nearly the same?
Sample readings – your real readings will differ. Model: R = 10 Ω, 1.5 V per cell, ideal meters.
| Number of cells | Voltage V (V) | Current I (A) | V/I |
|---|---|---|---|
| 2 | 3 | 0.30 | 10 |
| 3 | 4.5 | 0.45 | 10 |
| 4 | 6 | 0.60 | 10 |
20 · The unit of resistance; more resistance, less current
- പ്രതിരോധത്തിന്റെ യൂണിറ്റ് എന്തായിരിക്കും? What will be the unit of resistance?
- പ്രതിരോധം കൂടുമ്പോൾ സെർക്കീട്ടിലൂടെയുള്ള കറന്റിന് എന്ത് സംഭവിക്കുന്നു? (കൂടുന്നു / കുറയുന്നു) When the resistance increases, what happens to the current in the circuit – increases or decreases?
- പ്രതിരോധത്തിന്റെ SI യൂണിറ്റ് എന്ത്? What is the SI unit of resistance?
• When the resistance increases (same p.d.), the current decreases (കുറയുന്നു) – I = V/R.
• SI unit of resistance: ohm (Ω).
21 · Table 7.8 and Graph 7.1
ഓം നിയമത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ പട്ടിക 7.8 പൂർത്തിയാക്കി ഒരു ഗ്രാഫ് വരയ്ക്കുക. വോൾട്ടേജ് Y അക്ഷത്തിലും കറന്റ് X അക്ഷത്തിലും രേഖപ്പെടുത്തുക. നിങ്ങൾക്ക് ലഭിച്ച ഗ്രാഫിന്റെ പ്രത്യേകത എന്ത്? Complete Table 7.8 using Ohm's law and draw a graph with voltage on the Y-axis and current on the X-axis. What is special about the graph you get?
| V | I | R |
|---|---|---|
| 9 V | 1 A | ? |
| 3 V | ? | 6 Ω |
| ? | 2 A | 3 Ω |
Use the form of Ohm's law that has the missing quantity alone: R = V/I, I = V/R, V = IR.
Row 2: Given V = 3 V, R = 6 Ω; I = V/R = 3 ÷ 6 = 0.5 A.
Row 3: Given I = 2 A, R = 3 Ω; V = IR = 2 × 3 = 6 V.
Graph: for any one resistor the V–I graph is a straight line through the origin (V ∝ I) and its slope is R. The three rows are three different resistors, so each point lies on its own line through O – the steepest line is the largest resistance (9 Ω), the least steep the smallest (3 Ω).
22 · The heater coil, hot and cold
വൈദ്യുത ഹീറ്ററിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന നിക്രോം കമ്പിയുടെ പ്രതിരോധം, ഹീറ്റർ ഓഫാക്കിയ ഉടനെയും തണുത്ത ശേഷവും മൾട്ടിമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുക. Measure the resistance of the nichrome നിക്രോം wire of an electric heater with a multimeter just after switching it off and again after it cools.
- ഏത് സന്ദർഭത്തിലാണ് പ്രതിരോധം കൂടുതൽ ഉള്ളത്? When is the resistance greater?
- മറ്റേതെങ്കിലും ഘടകങ്ങൾ പ്രതിരോധത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്നുണ്ടോ? Do any other factors affect resistance?
Illustration (unplugged heater element; numbers are only a sample): nichrome's resistance rises by roughly 5–10 % when it is red-hot.
• Yes – other factors also affect resistance: the length, the thickness (area of cross-section) and the material (see the next activity).
23 · Fig 7.25 and Table 7.9 – length, thickness, material
CD: nichrome wire 40 cm (M its midpoint); EF: nichrome, same length, double thickness; GH: copper, same length and thickness as CD. The free end J (joined to the battery's −) touches M, D, F, H in turn. Observe the bulb and the ammeter and complete Table 7.9.
- അമ്മീറ്റർ റീഡിങ് (കറന്റ്) ഏറ്റവും കുറവ് ഏത് സന്ദർഭത്തിൽ? When is the ammeter reading (current) least?
- കാരണം എന്ത്? (പ്രതിരോധം കൂടുതൽ / പ്രതിരോധം കുറവ്) Why – more resistance or less resistance?
- ഒരേ ചാലകത്തിന്റെ നീളം കൂടുമ്പോൾ പ്രതിരോധത്തിന് എന്ത് സംഭവിക്കുന്നു? What happens to resistance when the length of the same conductor increases?
- ഒരേ ചാലകത്തിന്റെ വണ്ണം കൂടുമ്പോൾ പ്രതിരോധത്തിന് എന്ത് സംഭവിക്കുന്നു? What happens when its thickness increases?
- ഒരേ നീളവും വണ്ണവുമുള്ള നിക്രോം, കോപ്പർ എന്നിവയിൽ പ്രതിരോധം കൂടുതൽ ഏതിനാണ്? For nichrome and copper of the same length and thickness, which has more resistance?
Sample model – your real readings will differ: 3 V battery; bulb taken as a fixed 3 Ω; CD (40 cm thin nichrome) = 6 Ω; “double thickness” taken as double the area of cross-section, so EF = 3 Ω; copper GH ≈ 0.01 Ω; ideal ammeter.
| J touches | length / thickness | material | ammeter reading (sample) |
|---|---|---|---|
| M | 20 cm | nichrome | 0.5 A – larger, brighter |
| D | 40 cm | nichrome | 0.33 A – least |
| F | 40 cm, thicker | nichrome | 0.5 A – more than D |
| H | 40 cm | copper | ≈ 1 A – largest |
24 · Factors of resistance and the rheostat (Fig 7.26, 7.27)
- ഈ പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഒരു ചാലകത്തിന്റെ പ്രതിരോധത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ ഏതെല്ലാം എന്ന് എഴുതി നോക്കൂ. Write the factors that affect the resistance of a conductor (nature of the material, thickness, …).
- റിയോസ്റ്റാറ്റിന്റെ പ്രവർത്തനതത്വം എന്താണ് ? What is the working principle of a rheostat റിയോസ്റ്റാറ്റ്?
Model: 3 V battery, bulb taken as a fixed 3 Ω, rheostat of 100 turns × 0.15 Ω (the rheostat of the next question).
• Principle of the rheostat: for a conductor of the same thickness, resistance increases with its length. Moving the sliding contact S changes the length (the number of turns) of the resistance wire in the circuit, so the resistance – and the current – change as needed.
25 · A rheostat of 100 turns, 0.15 Ω each
ഒരു റിയോസ്റ്റാറ്റിൽ പ്രതിരോധ കമ്പിയുടെ 100 ചുറ്റുകളാണ് ഉള്ളത്. ഒരു ചുറ്റിന്റെ പ്രതിരോധം 0.15 Ω ആണ്, എങ്കിൽ ഈ റിയോസ്റ്റാറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സെർക്കീട്ടിൽ ഉൾപ്പെടുത്താൻ കഴിയാത്ത പ്രതിരോധത്തിന്റെ മൂല്യം താഴെ കൊടുത്തവയിൽ ഏതാണ്? നിങ്ങളുടെ ഉത്തരം സാധൂകരിക്കുക. A rheostat has 100 turns of resistance wire; each turn has a resistance of 0.15 Ω. Which of these values of resistance can NOT be included in a circuit using this rheostat? Justify your answer.
The sliding contact can only include a whole number of turns. Divide each value by 0.15 Ω.
Substitution: 3 ÷ 0.15 = 20 ✔; 7.5 ÷ 0.15 = 50 ✔; 4 ÷ 0.15 = 26.67 ✘; 8.25 ÷ 0.15 = 55 ✔.
Answer: (c) 4 Ω – it would need 26.67 turns, and part of a turn cannot be selected.
26 · Fig 7.28 – bulbs in series and in parallel
3 V ബാറ്ററി, സ്വിച്ചുകൾ, 3 V ബൾബുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് താഴെക്കൊടുത്ത രീതിയിൽ (ചിത്രം 7.28 (a), (b)) രണ്ട് സെർക്കീട്ടുകൾ നിർമ്മിക്കുക. Build the two circuits of Fig 7.28 with a 3 V battery, switches and 3 V bulbs (3 W, 3 V).
- രണ്ട് സെർക്കീട്ടുകളിലെയും S₁, S₂ ഓണാക്കുക. ഏത് സെർക്കീട്ടിലെ ബൾബാണ് കൂടുതൽ തീവ്രതയോടെ പ്രകാശിച്ചത്? Switch on S₁ and S₂ in both circuits. In which circuit do the bulbs glow more brightly?
- രണ്ട് സെർക്കീട്ടുകളിലെയും S₁ എന്ന സ്വിച്ച് മാത്രം ഓൺ ചെയ്യുക. നിരീക്ഷണം എന്ത്? Switch on only S₁ in both circuits. What do you observe?
- രണ്ട് സെർക്കീട്ടുകളിലെയും എല്ലാ സ്വിച്ചുകളും ഓൺ ചെയ്താൽ ചിത്രം 7.28 (b) യിലെ ബൾബുകൾ താരതമ്യേന കൂടുതൽ ശോഭയോടെ പ്രകാശിക്കാൻ കാരണമെന്ത്? With all switches on, why do the bulbs of Fig 7.28 (b) glow more brightly?
Model: each 3 W, 3 V bulb is taken as a fixed resistance of 3 Ω (R = V²/P – a “go further” formula); ideal 3 V battery.
• Only S₁ on: in (a) neither bulb glows – the single series path is broken at S₂; in (b) only the bulb with S₁ glows – it has its own path.
• In (b) each bulb gets the battery's full 3 V (and more current, 1 A); in (a) the two bulbs share the 3 V – 1.5 V each, 0.5 A. A larger p.d. and current give a brighter glow.
27 · p.d. across resistors in series
- ശ്രേണീരീതിയിൽ പ്രതിരോധകങ്ങൾ ഘടിപ്പിക്കുമ്പോൾ ഉയർന്ന പ്രതിരോധം ഉള്ള പ്രതിരോധകത്തിന്റെ അഗ്രങ്ങൾക്കിടയിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം എപ്രകാരമായിരിക്കും? (കൂടുതൽ / കുറവ്) In series, is the p.d. across the resistor of higher resistance more or less?
- ഒരേ മൂല്യമുള്ള പ്രതിരോധകങ്ങളാണ് ശ്രേണീരീതിയിൽ ഘടിപ്പിക്കുന്നതെങ്കിൽ പ്രതിരോധകങ്ങളുടെ അഗ്രങ്ങൾക്കിടയിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം എപ്രകാരമായിരിക്കും? (തുല്യം / വ്യത്യസ്തം) If equal resistors are in series, is the p.d. across each equal or different?
• Equal resistors in series have equal (തുല്യം) p.d. across them.
28 · 8 Ω and 4 Ω with a 6 V battery, in series
8 Ω, 4 Ω എന്നീ രണ്ട് പ്രതിരോധകങ്ങളും 6 V ബാറ്ററിയും തന്നിരിക്കുന്നു. a) ഇവയെ ശ്രേണീരീതിയിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ സെർക്കീട്ട് ഡയഗ്രം വരയ്ക്കുക. b) സെർക്കീട്ടിലെ സഫലപ്രതിരോധം കണ്ടുപിടിക്കുക. c) സെർക്കീട്ടിലൂടെയുള്ള കറന്റ് എത്രയെന്ന് കണക്കാക്കുക. Two resistors of 8 Ω and 4 Ω and a 6 V battery are given. (a) Draw the circuit diagram connecting them in series. (b) Find the effective resistance സഫലപ്രതിരോധം. (c) Calculate the current in the circuit.
Series: R = R₁ + R₂, then I = V/R.
Given: R₁ = 8 Ω, R₂ = 4 Ω, V = 6 V. (b) Formula R = R₁ + R₂; substitution 8 + 4; answer R = 12 Ω.
(c) Formula I = V/R; substitution 6 V ÷ 12 Ω; answer I = 0.5 A. (Extra: V across 8 Ω = 0.5 × 8 = 4 V; across 4 Ω = 2 V; 4 + 2 = 6 V.)
29 · Ten 2 Ω resistors in series
2 Ω വീതം പ്രതിരോധമുള്ള പത്ത് പ്രതിരോധകങ്ങൾ ശ്രേണീരീതിയിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചാൽ ലഭിക്കുന്ന സഫലപ്രതിരോധം എത്ര? What effective resistance do you get by connecting ten resistors of 2 Ω each in series?
30 · How many 6 Ω resistors make 42 Ω?
6 Ω പ്രതിരോധമുള്ള എത്ര പ്രതിരോധകങ്ങൾ ശ്രേണീരീതിയിൽ ബന്ധിപ്പിച്ചാലാണ് 42 Ω സഫലപ്രതിരോധം ലഭിക്കുക? How many 6 Ω resistors must be connected in series to get an effective resistance of 42 Ω?
31 · 6 Ω and 3 Ω with a 6 V battery, in parallel
6 Ω, 3 Ω എന്നീ രണ്ട് പ്രതിരോധകങ്ങളും 6 V ബാറ്ററിയും തന്നിരിക്കുന്നു. a) ഇവയെ സമാന്തരമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ സെർക്കീട്ട് ഡയഗ്രം വരയ്ക്കുക. b) സെർക്കീട്ടിലെ സഫലപ്രതിരോധം കണ്ടുപിടിക്കുക. c) ഓരോ പ്രതിരോധകത്തിലൂടെയുമുള്ള കറന്റ് എത്രയെന്ന് കണക്കാക്കുക. Two resistors of 6 Ω and 3 Ω and a 6 V battery are given. (a) Draw the circuit diagram connecting them in parallel. (b) Find the effective resistance. (c) Calculate the current through each resistor.
Parallel: R = R₁R₂/(R₁ + R₂). Each resistor gets the full 6 V, so the current in each is 6 V ÷ its own R.
Given: R₁ = 6 Ω, R₂ = 3 Ω, V = 6 V. (b) Formula R = R₁R₂/(R₁ + R₂); substitution (6 × 3)/(6 + 3) = 18/9; answer R = 2 Ω.
(c) Formula I = V/R for each; substitution 6 V ÷ 6 Ω and 6 V ÷ 3 Ω; answer I₁ = 1 A, I₂ = 2 A (total 3 A = 6 V ÷ 2 Ω ✓).
Adding the resistances (6 + 3 = 9 Ω) – that is the series rule. In parallel the effective resistance is always less than the smallest resistor: 2 Ω < 3 Ω.
32 · Equal resistors in parallel
ഒരേ മൂല്യമുള്ള പ്രതിരോധകങ്ങളാണ് സമാന്തര രീതിയിൽ ഘടിപ്പിക്കുന്നതെങ്കിൽ ഓരോ പ്രതിരോധകത്തിലൂടെയുമുള്ള കറന്റ് എപ്രകാരമായിരിക്കും? If equal resistors are connected in parallel, how will the current through each resistor be?
33 · Five 10 Ω resistors in parallel
10 Ω വീതം പ്രതിരോധമുള്ള അഞ്ച് പ്രതിരോധകങ്ങൾ സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിച്ചാൽ ലഭിക്കുന്ന സഫലപ്രതിരോധം എത്ര? What is the effective resistance when five resistors of 10 Ω each are connected in parallel?
34 · Fig 7.32 – 2 Ω with two 2 Ω in parallel
ചിത്രം 7.32 ൽ കൊടുത്ത ക്രമീകരണത്തിന്റെ സഫലപ്രതിരോധം എത്രയെന്ന് കണ്ടുപിടിക്കുക. Find the effective resistance of the arrangement in Fig 7.32.
First replace the two parallel 2 Ω resistors by one resistor; then it is in series with the first 2 Ω.
35 · Series and parallel – differences; house wiring
- പ്രതിരോധകങ്ങൾ സെർക്കീട്ടിൽ ശ്രേണിയായി ഘടിപ്പിക്കുമ്പോഴും സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിക്കുമ്പോഴും ഉള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ സയൻസ് ഡയറിയിൽ രേഖപ്പെടുത്തൂ. Record in your science diary the differences between connecting resistors in series and in parallel.
- ഗാർഹിക സെർക്കീട്ടുകളിൽ ബൾബ്, ഫാൻ തുടങ്ങിയ വൈദ്യുതോപകരണങ്ങൾ ഘടിപ്പിക്കുന്നത് ഏത് രീതിയിലാണ്? How are appliances such as bulbs and fans connected in household circuits?
- സമാന്തര രീതിയിൽ വൈദ്യുത ഉപകരണങ്ങൾ ഘടിപ്പിക്കുന്നത് കൊണ്ടുള്ള ഗുണങ്ങൾ എന്തെല്ലാം? What are the advantages of connecting appliances in parallel?
| Series | Parallel |
|---|---|
| the same current through every resistor | the same p.d. across every resistor |
| the p.d. is divided (more across the larger R) | the current is divided (more through the smaller R) |
| effective R increases: R = R₁ + R₂ | effective R decreases: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ (less than the smallest) |
| one break stops the whole circuit | the other branches keep working |
| used in decoration serial lights, a fuse, a regulator | used for household appliances |
• Advantages: each appliance gets the full 230 V; each can be switched on and off independently; if one fails or is switched off, the others keep working.
36 · Fig 7.33 – protecting a 3 V bulb on 9 V
3 V പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ബൾബ്, 12 Ω പ്രതിരോധകം, 9 V ബാറ്ററി എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു സെർക്കീട്ടും [ചിത്രം 7.33 (a)] 12 Ω പ്രതിരോധകം ഉൾപ്പെടാത്ത മറ്റൊരു സെർക്കീട്ടുമാണ് [ചിത്രം 7.33 (b)] നൽകിയിരിക്കുന്നത്. ബൾബിന്റെ പ്രതിരോധം 6 Ω ആണ്. Fig 7.33 (a): a bulb that works at 3 V, a 12 Ω resistor and a 9 V battery; Fig 7.33 (b): the same without the 12 Ω resistor. The bulb's resistance is 6 Ω.
- ഏത് സെർക്കീട്ടിലാണ് പ്രതിരോധം കൂടുതൽ? Which circuit has more resistance?
- ഏത് സെർക്കീട്ടിലാണ് ബൾബിന്റെ അഗ്രങ്ങൾക്കിടയിൽ 3 V പൊട്ടെൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം ലഭിക്കുന്നത്? In which circuit does the bulb get 3 V across its ends?
- സ്വിച്ച് ഓൺ ചെയ്താൽ ചിത്രം 7.33 (b) സെർക്കീട്ടിലെ ബൾബിന് എന്താണ് സംഭവിക്കുക? What will happen to the bulb in Fig 7.33 (b) when the switch is turned on?
Find the total resistance and the current in each circuit, then V = IR for the bulb alone.
• More resistance: (a) – R = 6 + 12 = 18 Ω, against 6 Ω in (b).
• (a): I = V/R = 9 V ÷ 18 Ω = 0.5 A; V(bulb) = IR = 0.5 A × 6 Ω = 3 V – so the bulb gets 3 V in (a) (the resistor takes the other 6 V).
• (b): the bulb gets the whole 9 V; I = 9 ÷ 6 = 1.5 A – three times the 0.5 A it is made for. Too much current: the bulb fuses (burns out).
This is why the science-fair LED had a resistor in series – to limit the current (section 1).
37 · Battery electricity and house electricity – DC and AC
ബാറ്ററി/സെല്ല് എന്നിവയിൽ നിന്ന് ലഭിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയും നമ്മുടെ വീടുകളിൽ ലഭിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയും തമ്മിൽ എന്തെങ്കിലും വ്യത്യാസമുണ്ടോ? Is there any difference between the electricity from a battery or cell and the electricity we get at home?
Check yourself
Next: Let us assess, Q1–Q6 ▶