08.03 – විද්‍යුත් පරිපථයක ජව සැපයුම
විද්‍යුත් කෝෂ
- විද්‍යුත් පරිපථයක් තුළින් දහරාවක් පවත්වා පවත්වා ගැනීමට එහි ඇති නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්ලවනය කරගත යුතුය.
- ඒ සඳහා යම් බාහිර ප්‍රභවයක් මගින් කාර්යය කළ යුතුය .
- විද්‍යුත් පරිපථයක දී මෙම කාර්යය කරනු ලබන්නේ කෝෂයක්, බැටරියක්, ඩයිනමෝවක් හෝ වෙනත් විද්‍යුත් ජනකයක් මඟිනි .
- මේ අනුව සංයුක්ත පරිපථයක දී කෝෂය ශක්තිය ජනනය කරන අතර පරිපථයෙ ප්‍රතිරෝධය මගින් ශක්තිය උත්සර්ජනය කරයි .
- මෙය කරනුයේ කෝෂයක ඇති විද්‍යුත් ගාමක බලය නැමති රාශිය මගිනි.
- කෝශයක පරිපථ සංකේතය පහත ආකාර වේ.
කෝෂයක විද්‍යුත් ගාමක බලය අර්ථ දැක්වීම
- ආරෝපණය කෝෂය තුළින් හා බාහිර පරිපථය තුලින් ගෙනයාමේදී කෝෂය වැය කරන කාර්යය ප්‍රමාණය කෝෂයේවිද්‍යුත් ගාමක බලය ලෙස අර්ථ දැක්වේ.
- විද්‍යුත්ගාමක බලයේ SI ඒකකය ද විභව අන්තරය ඒකකය වන වෝල්ට් වෙයි.
- එක් කෝෂයක් ඇති පරිපථයක සම්මත ධාරාව පවතින්නේ එම කෝෂයේ ධන අග්‍රය ඉවතට වේ .
කෝෂයකින් සිදුකරන කාර්යය සඳහා සමීකරණයක් ලබා ගැනීම
- t කාලයකදී Q ආරෝපණයක් කෝෂය හා බාහිර පරිපථය තුලින් රැගෙන යාමේදී කෝෂය වැය කරන ශක්ති ප්‍රමාණය W නම්,
කෝෂයක ක්ෂමතාවය
- කෝෂයක් මගින් ශක්තිය ජනනය කිරීමේ සීඝ්‍රතාව කෝෂය ක්ෂමතාවය වේ.
- t කාලයේදී කෝෂය ජනනය කරන ශක්ති ප්‍රමාණය W යැයි ගනිමු.
කෝෂයක අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය
- කෝෂයක් තුල ඇති සන්නායක කොටස්වල ප්‍රතිරෝධය කෝෂයේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය වේ කෝෂයක් සංකේත කිරීමේදී එහි අසල විද්‍යුත් ගාමක බලය හා අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය සටහන් කරනු ලැබේ.
- කෝෂයක අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය හේතුවෙන් කෝෂ ජනනය කරන ශක්තියෙන් කොටසක් කෝෂය විසින්ම උත්සර්ජනය ද කරයි.
- මේ නිසා කෝෂයේ සඵල ක්ෂමතාවය = EI – I2R
කෝෂ සමීකරණය
- E = IR + Ir
- පරිපථයේ පවතින්නේ එක් කෝෂයක් නම් පමණක් පරිපථය පවතින ධාරාව එම කෝෂයේ ධන අග්‍රයෙන් ඉවතට වෙයි.
- නමුත් පරිපථයට කෝෂ කිහිපයක් ඇති ඇතිවිට ඇතැම් කෝෂවල සෘණ අග්‍රය ඉවතට වුවද ධාරාව පැවතිය හැක
- කෝෂයක අග්‍රයෙන් ඉවතට ධාරාව පවතින විට කෝෂ සමීකරණය E = V + Ir ලෙස ද.
- අග්‍රයෙන් ඉවතට ධාරාව ඇති කෝෂ සඳහා E = V – Ir ලෙසද සමීකරණය භාවිතා කළ යුතුය.
පරිපථයක ප්‍රතිරෝධ හරහා විභව හා ධාරාව බෙදී යන ආකාරය.
- ශ්‍රේණිගත ප්‍රතිරෝධ දෙකක් අතර විභව අන්තරය බෙදීයන්නේ ප්‍රතිරෝධ අනුපාතයටයි.
- සමාන්තරගත ප්‍රතිරෝධයක ධාරාව බෙදීයන්නේ ප්‍රතිරෝධ අතර පරස්පර යේ අනුපාතයටයි.
- සම්බන්ධ කරන භාහිර ප්‍රතිරෝදයට එදිරිව ධාරාව වෙනස්වන ආකාරය
- සම්බන්ධ කරන භාහිර ප්‍රතිරෝදයට එදිරිව විභව අන්තරය වෙනස්වන ආකාරය
- සම්බන්ධ කරන භාහිර ප්‍රතිරෝදයට එදිරිව ක්ෂමතාව වෙනස්වන ආකාරය
- කෝෂයේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය බාහිර ප්‍රතිරෝධයට සමාන වන අවස්තාවේදී උපරිම ක්ෂමතාවය කෝෂය මගින් ලබාදේ.
උදා:- පහත පරිපථයේ දැක්වෙන වෝල්ට් මීටරයේ පාඨාංකය 4V නම් පහත කෝෂයේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය සොයන්න.
සංයුක්ත විද්‍යුත් ප්‍රභව
ශ්‍රේණිගත සම්බන්ධය
මෙවැනි සං‍යුක්තයක සමක විද්‍යුත්ගාමක බලය සහ සමක අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය පහත ආකාරයෙන් දෙනු ලැබේ.
E = E1 + E2 සහ r = r1 + r2
සර්වසම ප්‍රභවවල සමාන්තරගත සං‍යුක්තය
මෙවැනි සං‍යුක්තයක සමක විද්‍යුත්ගාමක බලය සහ සමක අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය පහත ආකාරයෙන් දෙනු ලැබේ.
E = E1 සහ r = \frac{r_1}n මෙහි n යනු ප්‍රභව සංඛ්‍යාව වේ.
වියළි කෝෂයක අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය සහ විද්‍යුත්ගාමක බලය සෙවීම.
ද්‍රව්‍ය හා උපකරණ
වියළි කෝෂයක්, මිලිඇමීටරයක්, සංඛ්‍යාංක වෝල්ට්මීටරයක්(digital), ධාරා නියාමකයක්( 0 – 100 Ω), ටකන යතුරක්, සම්බන්ධක කම්බි සහ 10Ω ප්‍රතිරෝධයක්(R)
සිද්ධාන්තය
කෝෂයේ විද්‍යුත්ගාමක බලය E ද, අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය r ද, කෝෂය මගින් පරිපතයේ ඇතිවන ධාරාව I ද, වියලි කෝෂයේ අග්‍ර හරහා විභව අන්තරය V ද නම්,
E = V + Ir
V = -Ir + E
V = -r I + E
I ට එදිරිව V ප්‍රස්තාරයේ
අනුක්‍රමණය = -r අන්තඃඛණ්ඩය = E
ක්‍රමය
31.1 රූපය පරිදි පරිපතය සකස් කර, ධාරා නියාමකය උපරිම ප්‍රතිරෝධ අගයේ තබා, Kයතුර විවෘතව ඇති විට වෝල්ට්මීටරයේ පාඨාංකය 31.1 වගුවේ සටහන් කරන්න. ඉන්පසු K යතුර වසා (ON) ධාරා නියාමකයේ ප්‍රතිරෝධය අඩූ කරමින් I ධාරාවේ අගය 0.025 A (25 mA) බැගින් වෙනස් කරමින් I හි අගයන් 6ක් සදහා අනුරූප මිලිඇමීටර පාඨාංකයත් වෝල්ට්මීටර පාඨාංකයත් 31.1 වගුවෙහි සටහන් කරන්න.
පාඨාංක හා ගණනය
|
|
|
31.1 |
වගුව |
|
|
|
|
|
I (mA) |
|
|
|
|
|
|
|
|
V (V) |
|
|
|
|
|
|
|
I ට එදිරිව ප්‍රස්තාරගත කරන්න. ප්‍රස්තාරයේ අනුක්‍රමණය හා අන්තඃඛන්ඩය ගණනය කරන්න. සිද්ධාන්තයට අනුව කෝෂයේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය (r) හා විද්‍යුත්ගාමක බලය (E) ලබා ගන්න.
ප්‍රතිඵල
ඉහත ප්‍රතිඵල අනුව වියළි කෝෂයේ විද්‍යුත්ගාමක බලය හා අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය දක්වන්න.
සාකච්ඡාව
පරීක්ශණයෙදී උපකරණවල ආරක්ශාවට යොදාගත් උපක්‍රම හා දෝෂ අවම කර ගැනීමට ගත් ක්‍රියාමාර්ග සාකච්චා කරන්න.
සටහන
පරිපතයේ විශාල ධාරාවක් ගැලීම සහ වැඩි වේලාවක් ධාරාව ගැලීම යන කරුණු දෙකම නිසා වියළි කෝශය ධ්‍රැවණය විම හා සුළු වේලාවකින් වියළි කෝෂය විසර්ජනය වීම සිදු වේ. උපරිම ධාරාව සීමා කිරීම සදහා 10Ω ප්‍රතිරෝධය යොදා ගැනේ. පරිපතයේ යොදන යතුර සදහා ටකන යතුරක් යොදා ගැනීමෙන් සුළු වෙලාවක් පමණක් ධාරාව ගැලීමට සැලැස්විය හැක. මනා විද්‍යුත් ස්පර්ශයක් පවත්වා ගැනීම සදහා ටකන යතුර ප්‍රමාණවත් තරම් තද කිරීම අවශ්‍ය වේ. සංඛ්‍යාංක වෝල්ට්මීටරයක අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය විශාල අගයක් ගන්නා නිසා එය හරහා ගලන ධාරාව නොසලකා හැරිය හැකි වේ. ඒ අනුව කෝෂය හරහා විභව අන්තරය ඉතා නිවැරදිව සොයා ගැනීමට සංඛ්‍යාංක වෝල්ට්මීටරයක් යොදා ගැනීම අවශ්‍ය වේ.
