પ્રશ્ન 1 - ખાલી જગ્યા પૂરો/બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો [14 ગુણ]#
જવાબ:
| પ્રશ્ન | જવાબ | પ્રશ્ન | જવાબ |
|---|---|---|---|
| (1) | (a) Si | (8) | (b) 0.5 Hz |
| (2) | (a) 1.50 | (9) | (a) 300000 km/s |
| (3) | (b) વધારે | (10) | (b) ઘન |
| (4) | (c) 4 | (11) | (a) શૃંગ અને ગર્ત |
| (5) | (d) પૂર્ણ આંતરિક પરાવર્તન | (12) | (b) એકરંગી |
| (6) | (d) આવૃત્તિ | (13) | (a) સિંગલ મોડ |
| (7) | (a) કુલંબ | (14) | (b) 45° |
મેમરી ટ્રીક: “સિલિકોન ગ્લાસ બ્રિજ ઓપ્ટિક આવૃત્તિ કુલંબ Hz ઘન શૃંગ મોનો સિંગલ 45”
પ્રશ્ન 2(A) - કોઈપણ બેના જવાબ આપો [6 ગુણ]#
પ્રશ્ન 2(A)(1) [3 ગુણ]#
ચોકસાઈ અને સચોટતા વચ્ચેનો તફાવત આપો.
જવાબ:
| પરિમાણ | ચોકસાઈ (Accuracy) | સચોટતા (Precision) |
|---|---|---|
| વ્યાખ્યા | સાચા મૂલ્યની નજીક | પુનરાવર્તિત માપનોની સુસંગતતા |
| કેન્દ્ર | સાચું હોવું | પુનઃઉત્પાદન |
| ભૂલનો પ્રકાર | વ્યવસ્થિત ભૂલ | અવ્યવસ્થિત ભૂલ |
| ઉદાહરણ | લક્ષ્યમાં મારવું | સમાન જગ્યાએ વારંવાર મારવું |
- ચોકસાઈ: માપ વાસ્તવિક મૂલ્યની કેટલી નજીક છે
- સચોટતા: પુનરાવર્તિત માપન એકબીજાની કેટલી નજીક છે
મેમરી ટ્રીક: “ચોકસાઈ વાસ્તવિક લક્ષ્ય, સચોટતા સુસંગત પુનરાવર્તન”
પ્રશ્ન 2(A)(2) [3 ગુણ]#
માઇક્રોમીટર સ્ક્રૂ દ્વારા માપવામાં આવતા ગોળાનો વ્યાસ નક્કી કરો, મુખ્ય માપપટ્ટીનું માપ 5 mm અને વર્તુળાકાર માપપટ્ટીનો 50મો વિભાગ બેઝ લાઇન સાથે મેચ થાય છે. આ સાધનની લ.મા.શ 0.01 mm છે.
જવાબ:
આપેલ:
મુખ્ય માપપટ્ટી વાંચન (MSR) = 5 mm
વર્તુળાકાર માપપટ્ટી વાંચન (CSR) = 50 વિભાગ
લઘુતમ માપશક્તિ (LC) = 0.01 mm
સૂત્ર: કુલ વાંચન = MSR + (CSR × LC)
કુલ વાંચન = 5 + (50 × 0.01)
કુલ વાંચન = 5 + 0.5 = 5.5 mm
ગોળાનો વ્યાસ = 5.5 mm
મેમરી ટ્રીક: “મુખ્ય વાંચન + વર્તુળાકાર × લઘુતમ માપશક્તિ”
પ્રશ્ન 2(A)(3) [3 ગુણ]#
જ્યારે 4 μF કેપેસિટન્સ ધરાવતા કેપેસિટરને 12 volt બેટરી સાથે જોડતા કેપેસિટરની બંને પ્લેટ પર સંગ્રહિત થતાં વિદ્યુતભારના જથ્થાની ગણતરી કરો.
જવાબ:
આપેલ:
કેપેસિટન્સ (C) = 4 µF = 4 × 10⁻⁶ F
વોલ્ટેજ (V) = 12 V
સૂત્ર: Q = CV
Q = 4 × 10⁻⁶ × 12
Q = 48 × 10⁻⁶ C
Q = 48 µC
સંગ્રહિત વિદ્યુતભાર = 48 µC
મેમરી ટ્રીક: “ચાર્જ બરાબર કેપેસિટન્સ ગુણ્યે વોલ્ટેજ”
પ્રશ્ન 2(B) - કોઈપણ બેના જવાબ આપો [8 ગુણ]#
પ્રશ્ન 2(B)(1) [4 ગુણ]#
યોગ્ય નામકરણ સાથે માઇક્રોમીટર સ્ક્રૂ ગેજની આકૃતિ દોરો.
જવાબ:
મુખ્ય ઘટકો:
- ફ્રેમ: U-આકારનું માળખું જે આધાર પૂરો પાડે
- એન્વિલ: વસ્તુ મૂકવા માટે સ્થિર જડબો
- સ્પિંડલ: ગતિશીલ સ્ક્રૂ મેકેનિઝમ
- થિમ્બલ સ્કેલ: 50 વિભાગ સાથે વર્તુળાકાર સ્કેલ
- મુખ્ય સ્કેલ: mm માં રેખીય સ્કેલ
- રેચેટ: સુસંગત દબાણ લાગુ કરવા માટે
મેમરી ટ્રીક: “ફ્રેમ એન્વિલ સ્પિંડલ થિમ્બલ મુખ્ય રેચેટ”
પ્રશ્ન 2(B)(2) [4 ગુણ]#
વર્નિયર કેલિપર્સ માટે યોગ્ય આકૃતિ સાથે શૂન્ય, ધન અને ઋણ ત્રુટીઓ સમજાવો અને આ પ્રકારની ત્રુટીઓ દૂર કરવા માટેના જરૂરી પગલાંની યાદી બનાવો.
જવાબ:
ત્રુટીના પ્રકારો:
| ત્રુટીનો પ્રકાર | સ્થિતિ | વાંચન |
|---|---|---|
| શૂન્ય ત્રુટિ | વર્નિયરની શૂન્ય રેખા મુખ્ય સ્કેલની શૂન્ય સાથે મેળ ખાતી નથી | જડબા બંધ હોય ત્યારે શૂન્ય અલાવાનું વાંચન |
| ધન ત્રુટિ | વર્નિયર શૂન્ય મુખ્ય સ્કેલ શૂન્યની જમણી બાજુએ | સુધારો ઉમેરો |
| ઋણ ત્રુટિ | વર્નિયર શૂન્ય મુખ્ય સ્કેલ શૂન્યની ડાબી બાજુએ | સુધારો બાદ કરો |
આકૃતિ:
ત્રુટીઓ દૂર કરવાના પગલાં:
- શૂન્ય ત્રુટિ તપાસો માપન પહેલાં
- અંતિમ વાંચનમાં સુધારો લાગુ કરો
- જડબાઓ સાફ કરો કચરો અટકાવવા માટે
- સાવચેતીથી હાથ વણો યાંત્રિક નુકસાન ટાળવા માટે
મેમરી ટ્રીક: “તપાસો સાફ કરો સુધારો સાવચેતી”
પ્રશ્ન 2(B)(3) [4 ગુણ]#
સાદા લોલકનો આવર્તકાળ શોધવાના પ્રયોગમાં અવલોકનો 1.96 s, 1.98 s, 2.00 s, 2.02 s, 2.04 s છે. નિરપેક્ષ ત્રુટિ, સરેરાશ નિરપેક્ષ ત્રુટિ, સાપેક્ષ ત્રુટિ અને પ્રતિશત ત્રુટિની ગણતરી કરો.
જવાબ:
અવલોકનો: 1.96, 1.98, 2.00, 2.02, 2.04 s
સરેરાશ મૂલ્ય = (1.96 + 1.98 + 2.00 + 2.02 + 2.04) ÷ 5 = 2.00 s
નિરપેક્ષ ત્રુટીઓ: |xi - સરેરાશ|
|1.96 - 2.00| = 0.04 s
|1.98 - 2.00| = 0.02 s
|2.00 - 2.00| = 0.00 s
|2.02 - 2.00| = 0.02 s
|2.04 - 2.00| = 0.04 s
સરેરાશ નિરપેક્ષ ત્રુટિ = (0.04 + 0.02 + 0.00 + 0.02 + 0.04) ÷ 5 = 0.024 s
સાપેક્ષ ત્રુટિ = સરેરાશ નિરપેક્ષ ત્રુટિ ÷ સરેરાશ મૂલ્ય = 0.024 ÷ 2.00 = 0.012
પ્રતિશત ત્રુટિ = સાપેક્ષ ત્રુટિ × 100 = 0.012 × 100 = 1.2%
પરિણામો: સરેરાશ નિરપેક્ષ ત્રુટિ = 0.024 s, સાપેક્ષ ત્રુટિ = 0.012, પ્રતિશત ત્રુટિ = 1.2%
મેમરી ટ્રીક: “સરેરાશ નિરપેક્ષ સાપેક્ષ પ્રતિશત”
પ્રશ્ન 3(A) - કોઈપણ બેના જવાબ આપો [6 ગુણ]#
પ્રશ્ન 3(A)(1) [3 ગુણ]#
વ્યાખ્યાઓ કરો: વિદ્યુત ફ્લક્સ, વિદ્યુતક્ષેત્ર, વીજસ્થિતિમાનનો તફાવત
જવાબ:
| શબ્દ | વ્યાખ્યા | એકમ | સૂત્ર |
|---|---|---|---|
| વિદ્યુત ફ્લક્સ | સપાટીમાંથી પસાર થતી વિદ્યુત ક્ષેત્ર રેખાઓની સંખ્યા | Nm²/C | Φ = E·A |
| વિદ્યુતક્ષેત્ર | એકમ ધન આવેશ પર લાગતું બળ | N/C | E = F/q |
| વીજસ્થિતિમાનનો તફાવત | બે બિંદુઓ વચ્ચે એકમ આવેશ દીઠ કામ | વોલ્ટ | V = W/q |
- વિદ્યુત ફ્લક્સ: સપાટીમાં પ્રવેશતી ક્ષેત્ર રેખાઓનું માપ
- વિદ્યુતક્ષેત્ર: વિદ્યુત બળ ક્રિયા કરતો વિસ્તાર
- વીજસ્થિતિમાનનો તફાવત: એકમ આવેશ દીઠ ઊર્જાનો તફાવત
મેમરી ટ્રીક: “ફ્લક્સ ક્ષેત્ર બળ, કામ વોટ્સ વોલ્ટ્સ”
પ્રશ્ન 3(A)(2) [3 ગુણ]#
જ્યારે ત્રણ જુદા જુદા કેપેસિટરોને શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે ત્યારે જરૂરી સર્કિટ ડાયાગ્રામ સાથે સમકક્ષ કેપેસિટન્સ માટેનું સૂત્ર મેળવો.
જવાબ:
સર્કિટ ડાયાગ્રામ:
વ્યુત્પત્તિ:
- સમાન આવેશ Q દરેક કેપેસિટર દ્વારા વહે છે
- વોલ્ટેજ વિભાજન: V = V₁ + V₂ + V₃
- દરેક કેપેસિટર માટે: V₁ = Q/C₁, V₂ = Q/C₂, V₃ = Q/C₃
- કુલ વોલ્ટેજ: V = Q/C₁ + Q/C₂ + Q/C₃ = Q(1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃)
- સમકક્ષ માટે: V = Q/Cs
- તેથી: 1/Cs = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃
સૂત્ર: 1/Cs = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃
મેમરી ટ્રીક: “શ્રેણી વિપરીત સરવાળો, સમાન આવેશ વિભાજિત વોલ્ટેજ”
પ્રશ્ન 3(A)(3) [3 ગુણ]#
વ્યાખ્યાઓ કરો: ઇન્ફ્રાસોનિક ધ્વનિ, શ્રાવ્ય ધ્વનિ, અલ્ટ્રાસોનિક ધ્વનિ
જવાબ:
| ધ્વનિનો પ્રકાર | આવૃત્તિ શ્રેણી | લાક્ષણિકતાઓ | ઉપયોગો |
|---|---|---|---|
| ઇન્ફ્રાસોનિક | 20 Hz થી નીચે | મનુષ્યને સંભળાતું નથી | ભૂકંપ શોધ |
| શ્રાવ્ય | 20 Hz થી 20 kHz | મનુષ્યને સંભળાય છે | વાતચીત, સંગીત |
| અલ્ટ્રાસોનિક | 20 kHz થી ઉપર | મનુષ્યને સંભળાતું નથી | તબીબી ઇમેજિંગ, SONAR |
- ઇન્ફ્રાસોનિક: માનવ શ્રવણથી નીચેની ઓછી આવૃત્તિ
- શ્રાવ્ય: માનવો માટે સામાન્ય શ્રવણ શ્રેણી
- અલ્ટ્રાસોનિક: માનવ શ્રવણથી ઉપરની ઊંચી આવૃત્તિ
મેમરી ટ્રીક: “ઇન્ફ્રા-નીચે, શ્રાવ્ય-વચ્ચે, અલ્ટ્રા-ઉપર”
પ્રશ્ન 3(B) - કોઈપણ બેના જવાબ આપો [8 ગુણ]#
પ્રશ્ન 3(B)(1) [4 ગુણ]#
સમાંતર પ્લેટ કેપેસિટર માટે C = ε₀A/d સાબિત કરો.
જવાબ:
આકૃતિ:
વ્યુત્પત્તિ:
- પ્લેટો વચ્ચે વિદ્યુત ક્ષેત્ર: E = σ/ε₀ = Q/(ε₀A)
- વીજસ્થિતિમાનનો તફાવત: V = E × d = Qd/(ε₀A)
- કેપેસિટન્સની વ્યાખ્યા: C = Q/V
- બદલીને: C = Q ÷ [Qd/(ε₀A)] = ε₀A/d
અંતિમ સૂત્ર: C = ε₀A/d
જ્યાં:
- ε₀: મુક્ત અવકાશની વિદ્યુત પ્રવેશ્યતા
- A: પ્લેટોનું ક્ષેત્રફળ
- d: પ્લેટો વચ્ચેનું અંતર
મેમરી ટ્રીક: “કેપેસિટન્સ બરાબર એપ્સિલોન-શૂન્ય ક્ષેત્રફળ ભાગુ અંતર”
પ્રશ્ન 3(B)(2) [4 ગુણ]#
વિદ્યુતક્ષેત્ર રેખાઓની લાક્ષણિકતાઓ સૂચિબદ્ધ કરો.
જવાબ:
મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ:
- દિશા: ધન આવેશથી ઋણ આવેશ તરફ
- ઘનતા: ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ દર્શાવે છે
- નિરંતર: મુક્ત અવકાશમાં ક્યારેય તૂટતી નથી
- બિન-છેદન: બે રેખાઓ ક્યારેય પાર કરતી નથી
- લંબ: વાહક સપાટી પર લંબ હોય છે
- બંધ લૂપ: ફક્ત બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની આસપાસ
- સ્પર્શક: કોઈપણ બિંદુએ ક્ષેત્રની દિશા આપે છે
- સમાન અંતર: સમાન ક્ષેત્રના વિસ્તારોમાં
ગુણધર્મો:
- ધન આવેશથી શરુ થાય છે
- ઋણ આવેશપર સમાપ્ત થાય છે
- વધુ ઘનતા મજબૂત ક્ષેત્ર દર્શાવે છે
- ક્યારેય છેદન નથી કરતી
મેમરી ટ્રીક: “ધન થી ઋણ, ઘન મજબૂત, ક્યારેય છેદે નહીં, હંમેશા લંબ”
પ્રશ્ન 3(B)(3) [4 ગુણ]#
અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્શન પદ્ધતિની રચના અને કાર્યપદ્ધતિનું વર્ણન કરો.
જવાબ:
રચના:
ઘટકો:
- નિકલ રોડ: મેગ્નેટોસ્ટ્રિક્ટિવ પદાર્થ
- કોઇલ: રોડની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટ
- AC ઓસિલેટર: ઊંચી આવૃત્તિનો પ્રવાહ સ્ત્રોત
- હોર્ન: ધ્વનિ વર્ધક અને ટ્રાન્સમિટર
કાર્યપદ્ધતિ:
- AC પ્રવાહ કોઇલમાંથી વહે છે
- ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઝડપથી બદલાય છે
- નિકલ રોડ વિસ્તૃત અને સંકુચિત થાય છે
- યાંત્રિક કંપનો ઉત્પન્ન થાય છે
- અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો ઉત્પન્ન થાય છે
ઉપયોગો: તબીબી ઇમેજિંગ, સફાઈ, વેલ્ડિંગ
મેમરી ટ્રીક: “AC કોઇલ નિકલને કંપાવે છે, અલ્ટ્રાસોનિક બનાવે છે”
પ્રશ્ન 4(A) - કોઈપણ બેના જવાબ આપો [6 ગુણ]#
પ્રશ્ન 4(A)(1) [3 ગુણ]#
એક રેડિયો સ્ટેશન 9.26 × 10⁷ Hz આવૃત્તિવાળા તરંગોનું ઉત્સર્જન કરે છે. જો આ તરંગોની ઝડપ 3.00 × 10⁸ m/s હોય તો તેની તરંગલંબાઈ શોધો.
જવાબ:
આપેલ:
આવૃત્તિ (f) = 9.26 × 10⁷ Hz
ઝડપ (c) = 3.00 × 10⁸ m/s
સૂત્ર: c = fλ
તેથી: λ = c/f
λ = (3.00 × 10⁸) ÷ (9.26 × 10⁷)
λ = 3.24 m
તરંગલંબાઈ = 3.24 m
મેમરી ટ્રીક: “ઝડપ બરાબર આવૃત્તિ ગુણ્યે તરંગલંબાઈ”
પ્રશ્ન 4(A)(2) [3 ગુણ]#
સ્નેલનો નિયમ જણાવો અને માધ્યમનો વક્રીભવનાંક સમજાવો.
જવાબ:
સ્નેલનો નિયમ: n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂
જ્યાં:
- n₁, n₂: માધ્યમ 1 અને 2 ના વક્રીભવનાંક
- θ₁, θ₂: આપાત અને વક્રીભવન કોણ
વક્રીભવનાંક:
| પ્રકાર | વ્યાખ્યા | સૂત્ર |
|---|---|---|
| નિરપેક્ષ | શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ અને માધ્યમમાં ઝડપનો ગુણોત્તર | n = c/v |
| સાપેક્ષ | બે માધ્યમોમાં ઝડપનો ગુણોત્તર | n₂₁ = v₁/v₂ |
- ઊંચો વક્રીભવનાંક: ઘન માધ્યમ, ધીમો પ્રકાશ
- નીચો વક્રીભવનાંક: વિરળ માધ્યમ, ઝડપી પ્રકાશ
મેમરી ટ્રીક: “સ્નેલ સાઇન ગુણોત્તર સ્થિર, ઘન પ્રકાશ ધીમો કરે”
પ્રશ્ન 4(A)(3) [3 ગુણ]#
સરખામણી કરો: સામાન્ય પ્રકાશ અને LASER
જવાબ:
| ગુણધર્મ | સામાન્ય પ્રકાશ | LASER |
|---|---|---|
| સુસંગતતા | અસુસંગત | સુસંગત |
| રંગ | બહુરંગી | એકરંગી |
| દિશા | વિકીર્ણ | સમાંતર કિરણ |
| તીવ્રતા | ઓછી | ખૂબ વધારે |
| કલા | અવ્યવસ્થિત | સ્થિર કલા સંબંધ |
| તરંગલંબાઈ | બહુવિધ તરંગલંબાઈ | એકલ તરંગલંબાઈ |
મુખ્ય તફાવતો:
- LASER: સુસંગત, એકરંગી, સમાંતર, તીવ્ર
- સામાન્ય: અસુસંગત, બહુરંગી, વિકીર્ણ, ઓછી તીવ્ર
મેમરી ટ્રીક: “LASER: સુસંગત એકરંગી સમાંતર તીવ્ર”
પ્રશ્ન 4(B) - કોઈપણ બેના જવાબ આપો [8 ગુણ]#
પ્રશ્ન 4(B)(1) [4 ગુણ]#
જરૂરી આકૃતિ સાથે ઓપ્ટિકલ ફાઇબરની રચના દર્શાવો.
જવાબ:
ઓપ્ટિકલ ફાઇબર રચના:
ઘટકો:
| ઘટક | સામગ્રી | કાર્ય | વક્રીભવનાંક |
|---|---|---|---|
| કોર | કાચ/પ્લાસ્ટિક | પ્રકાશ સંચાર | વધારે (n₁) |
| ક્લેડિંગ | કાચ | પૂર્ણ આંતરિક પરાવર્તન | ઓછો (n₂) |
| જેકેટ | પ્લાસ્ટિક | સુરક્ષા | - |
કાર્યપદ્ધતિ:
- પ્રકાશ કોરમાં સ્વીકૃતિ કોણ પર પ્રવેશે છે
- કોર-ક્લેડિંગ સીમા પર પૂર્ણ આંતરિક પરાવર્તન
- પ્રકાશ કોરમાં ઝિગઝેગ માર્ગમાં મુસાફરી કરે છે
- n₁ > n₂ પ્રકાશ કેદ સુનિશ્ચિત કરે છે
મેમરી ટ્રીક: “કોર ક્લેડિંગ જેકેટ, વધારે ઓછો સુરક્ષા”
પ્રશ્ન 4(B)(2) [4 ગુણ]#
ઇજનેરી અને મેડિકલ ક્ષેત્રે LASER ના ઉપયોગોની યાદી આપો.
જવાબ:
ઇજનેરિંગ ઉપયોગો:
- કટિંગ અને વેલ્ડિંગ: ચોક્કસ ધાતુ કાપવા
- 3D પ્રિંટિંગ: લેઝર સિન્ટરિંગ
- માપન: અંતર અને સર્વેક્ષણ
- સંચાર: ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સિસ્ટમ
- સામગ્રી પ્રક્રિયા: સપાટી કઠિનીકરણ
- બારકોડ સ્કેનિંગ: રિટેઇલ અને ઇન્વેન્ટરી
તબીબી ઉપયોગો:
- શસ્ત્રક્રિયા: ચોક્કસ પેશી કાપવા
- આંખની સારવાર: સુધારાત્મક શસ્ત્રક્રિયા
- કેન્સર સારવાર: ગાંઠનો નાશ
- નિદાન: સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી
- દંત ચિકિત્સા: કેવિટી સારવાર
- ચામડીની સારવાર: કોસ્મેટિક પ્રક્રિયાઓ
ફાયદા: ચોકસાઈ, બિન-સંપર્ક, જંતુરહિત, ન્યૂનતમ નુકસાન
મેમરી ટ્રીક: “ઇજનેરિંગ: કાપ વેલ્ડ માપ સંચાર, મેડિકલ: શસ્ત્રક્રિયા આંખ કેન્સર નિદાન”
પ્રશ્ન 4(B)(3) [4 ગુણ]#
P-type અને N-type અર્ધવાહકો સમજાવો.
જવાબ:
N-type અર્ધવાહક:
| ગુણધર્મ | N-type |
|---|---|
| ડોપન્ટ | ફોસ્ફોરસ, આર્સેનિક (5 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન) |
| મુખ્ય વાહકો | ઇલેક્ટ્રોન |
| ગૌણ વાહકો | હોલ્સ |
| આવેશ | નકારાત્મક |
P-type અર્ધવાહક:
| ગુણધર્મ | P-type |
|---|---|
| ડોપન્ટ | બોરોન, એલ્યુમિનિયમ (3 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન) |
| મુખ્ય વાહકો | હોલ્સ |
| ગૌણ વાહકો | ઇલેક્ટ્રોન |
| આવેશ | સકારાત્મક |
રચના પ્રક્રિયા:
- N-type: પંચસંયોજક અણુઓ ઇલેક્ટ્રોન દાન કરે છે
- P-type: ત્રિસંયોજક અણુઓ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે, હોલ્સ બનાવે છે
- ડોપિંગ: અશુદ્ધતાઓનો નિયંત્રિત ઉમેરો
- વાહકતા: મુક્ત વાહકોને કારણે વધે છે
મેમરી ટ્રીક: “N-type નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોન, P-type સકારાત્મક હોલ્સ”
પ્રશ્ન 5(A) - કોઈપણ બેના જવાબ આપો [6 ગુણ]#
પ્રશ્ન 5(A)(1) [3 ગુણ]#
ઊર્જા બેન્ડ ગેપના આધારે વાહકો, અર્ધવાહકો અને અવાહકોનું વર્ગીકરણ કરો.
જવાબ:
| સામગ્રી | ઊર્જા બેન્ડ ગેપ | લાક્ષણિકતાઓ | ઉદાહરણો |
|---|---|---|---|
| વાહક | કોઈ ગેપ નથી (0 eV) | વેલેન્સ અને વહન બેન્ડ ઓવરલેપ | તાંબુ, ચાંદી |
| અર્ધવાહક | નાનો ગેપ (1-3 eV) | મધ્યમ બેન્ડ ગેપ | સિલિકોન, જર્મેનિયમ |
| અવાહક | મોટો ગેપ (>3 eV) | પહોળો બેન્ડ ગેપ | કાચ, રબર |
ઊર્જા બેન્ડ આકૃતિ:
- CB: વહન બેન્ડ
- VB: વેલેન્સ બેન્ડ
- ગેપ વિદ્યુત વાહકતા નક્કી કરે છે
મેમરી ટ્રીક: “કોઈ ગેપ વાહે, નાનો ગેપ અર્ધ, મોટો ગેપ અવાહ”
પ્રશ્ન 5(A)(2) [3 ગુણ]#
જરૂરી ટ્રુથ ટેબલ સાથે OR અને AND લોજિક ગેટ સમજાવો.
જવાબ:
OR ગેટ:
| A | B | Y = A + B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
AND ગેટ:
| A | B | Y = A · B |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
પ્રતીકો:
- OR: કોઈપણ ઇનપુટ HIGH હોય ત્યારે આઉટપુટ HIGH
- AND: બધા ઇનપુટ HIGH હોય ત્યારે આઉટપુટ HIGH
મેમરી ટ્રીક: “OR: કોઈ પણ હાઈ બનાવે હાઈ, AND: બધા હાઈ બનાવે હાઈ”
પ્રશ્ન 5(A)(3) [3 ગુણ]#
વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે ઝેનર ડાયોડના ઉપયોગનું વર્ણન કરો.
જવાબ:
સર્કિટ આકૃતિ:
કાર્યપદ્ધતિ:
- ફોરવર્ડ બાયાસ: સામાન્ય ડાયોડની જેમ કાર્ય કરે છે
- રિવર્સ બાયાસ: ઝેનર વોલ્ટેજ પર બ્રેકડાઉન
- વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન: સ્થિર Vout = Vz જાળવે છે
- શ્રેણી રેઝિસ્ટર: ઝેનર દ્વારા કરંટ મર્યાદિત કરે છે
લાક્ષણિકતાઓ:
- ઝેનર વોલ્ટેજ: સ્થિર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ
- કરંટ શ્રેણી: વિશાળ ઓપરેટિંગ રેન્જ
- તાપમાન સ્થિરતા: સારી વોલ્ટેજ સ્થિરતા
- પાવર રેટિંગ: મહત્તમ પાવર વટાવવું નહીં
ઉપયોગો: પાવર સપ્લાય, વોલ્ટેજ રેફરન્સ, સંરક્ષણ સર્કિટ
મેમરી ટ્રીક: “ઝેનર ઉત્સાહથી વોલ્ટેજ વિવિધતા છતાં જાળવે છે”
પ્રશ્ન 5(B) - કોઈપણ બેના જવાબ આપો [8 ગુણ]#
પ્રશ્ન 5(B)(1) [4 ગુણ]#
જરૂરી સર્કિટ સાથે પૂર્ણ તરંગ રેક્ટિફાયર સમજાવો તથા ઇનપુટ અને આઉટપુટ તરંગો દોરો.
જવાબ:
સેન્ટર-ટેપ પૂર્ણ તરંગ રેક્ટિફાયર:
કાર્યપદ્ધતિ:
- સકારાત્મક અર્ધ ચક્ર: D1 વાહે છે, D2 બંધ
- નકારાત્મક અર્ધ ચક્ર: D2 વાહે છે, D1 બંધ
- બંને અર્ધ: લોડમાંથી સમાન દિશામાં કરંટ વહે છે
તરંગરૂપો:
ફાયદા: બહેતર કાર્યક્ષમતા, ઓછો રિપલ, બહેતર ટ્રાન્સફોર્મર ઉપયોગ
મેમરી ટ્રીક: “પૂર્ણ તરંગ પૂર્ણ ચક્ર વાપરે, બહેતર કાર્યક્ષમતા બહેતર આઉટપુટ”
પ્રશ્ન 5(B)(2) [4 ગુણ]#
P-N જંકશન ડાયોડની ફોરવર્ડ અને રિવર્સ લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવો.
જવાબ:
ફોરવર્ડ બાયાસ લાક્ષણિકતાઓ:
| વોલ્ટેજ શ્રેણી | કરંટ | વર્તન |
|---|---|---|
| 0 થી 0.3V (Si) | ખૂબ નાનો | કટ-ઇન વોલ્ટેજ |
| 0.7V થી ઉપર | ઘાતાંકીય વધારો | વાહક |
રિવર્સ બાયાસ લાક્ષણિકતાઓ:
| વોલ્ટેજ શ્રેણી | કરંટ | વર્તન |
|---|---|---|
| 0 થી બ્રેકડાઉન | રિવર્સ સેચ્યુરેશન | લીકેજ કરંટ |
| બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ | તીવ્ર વધારો | એવેલાન્ચ બ્રેકડાઉન |
I-V લાક્ષણિક વક્ર:
મુખ્ય બિંદુઓ:
- ફોરવર્ડ: ઓછો પ્રતિકાર, વધારે કરંટ
- રિવર્સ: વધારે પ્રતિકાર, ઓછો કરંટ
- કટ-ઇન વોલ્ટેજ: સિલિકોન માટે 0.7V, જર્મેનિયમ માટે 0.3V
મેમરી ટ્રીક: “ફોરવર્ડ વહેવું, રિવર્સ પ્રતિકાર”
પ્રશ્ન 5(B)(3) [4 ગુણ]#
LED નો સિદ્ધાંત લખો અને તેની રચના અને કાર્યપદ્ધતિ સમજાવો.
જવાબ:
સિદ્ધાંત: ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસન્સ - વિદ્યુત ઊર્જાનું પ્રકાશ ઊર્જામાં સીધું રૂપાંતર
રચના:
ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રી:
| રંગ | સામગ્રી | તરંગલંબાઈ |
|---|---|---|
| લાલ | GaAs | 700 nm |
| લીલો | GaP | 550 nm |
| વાદળી | GaN | 470 nm |
કાર્યપદ્ધતિ:
- ફોરવર્ડ બાયાસ: ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ્સ જંકશન પર પુનઃસંયોજન
- ઊર્જા મુક્તિ: પુનઃસંયોજન દરમિયાન ફોટોન ઉત્સર્જન
- પ્રકાશનો રંગ: બેન્ડ ગેપ ઊર્જા પર આધાર
- કાર્યક્ષમતા: ઊંચું વિદ્યુત થી ઓપ્ટિકલ રૂપાંતર
ઉપયોગો: ડિસ્પ્લે, ઇન્ડિકેટર, લાઇટિંગ, ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન
મેમરી ટ્રીક: “LED: પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ, ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ્સ નૃત્ય કરી પ્રકાશ બનાવે છે”