2015 syllabus 12 physics
DESCRIPTION
2015 Syllabus 12 PhysicsTRANSCRIPT
1155 U
U n
n i
2 0
i tt IIIIII MMaaggnneettiicc EEff ff eecctt ooff CCuurrrreenntt aanndd MMaaggnneettiissmm 2
2 2
U
2 5
1100 U
U n
U
1122 U
U n
n i
T Toottaall 1 16600 7 700
UUnniitt II:: EElleeccttrroossttaattiiccss 2222 PPeerriiooddss
EElleeccttrriicc CChhaarrggeess;; CCoonnsseerrvvaattiioonn ooff cchhaarrggee,, CCoouulloommbb''ss llaaww--ff oorrccee bbeettwweeeenn ttwwoo ppooiinntt cchhaarrggeess,, ff oorrcceess bbeettwweeeenn
m
EElleeccttrriicc ff iieelldd,, eelleeccttrriicc ff iieelldd dduuee ttoo aa ppooiinntt cchhaarrggee,, eelleeccttrriicc ff iieelldd lliinneess,, eelleeccttrriicc ddiippoollee,, eelleeccttrriicc ff iieelldd dduuee ttoo aa
d
EElleeccttrriicc ff lluuxx,, ssttaatteemmeenntt ooff GGaauussss''ss tthheeoorreemm a
a n
n d
d i
i ttss aapppplliiccaattiioonnss ttoo ff iinndd ff iieelldd dduuee ttoo iinnff iinniitteelly y lloonngg ssttrraaiigghhtt
wwiirree,, uunniiff oorrmmlly y cchhaarrggeedd iinnff iinniittee ppllaannee sshheeeett aanndd uunniiff oorrmmlly y cchhaarrggeedd tthhiinn sspphheerriiccaall sshheellll (( ff iieelldd iinnssiiddee aanndd
o
o f
o f
d
CCoonndduuccttoorrss aanndd iinnssuullaattoorrss,, ff rreeee cchhaarrggeess aanndd bboouunndd cchhaarrggeess iinnssiiddee aa ccoonndduuccttoorr.. DDiieelleeccttrriiccss aanndd eelleeccttrriicc
ppoollaarriissaattiioonn,, ccaappaacciittoorrss aanndd ccaappaacciittaannccee,, ccoommbbiinnaattiioonn ooff ccaappaacciittoorrss iinn sseerriieess aanndd iinn ppaarraalllleell,, ccaappaacciittaannccee ooff aa
b eettwweeeenn tthhee ppllaatteess,, eenneerrggy y ssttoorreedd iinn aa
c
2 0
0 P
P e
e r
r i
i o
o ddss
o f
wwiitthh eelleeccttrriicc ccuurrrreenntt;; OOhhmm''ss llaaww,, eelleeccttrriiccaall rreessiissttaannccee,, VV--II cchhaarraacctteerriissttiiccss (( lliinneeaarr aanndd nnoonn--lliinneeaarr) ),, eelleeccttrriiccaall
s
t
2 2
BBiioott -- SSaavvaarrtt llaaww a
AAmmppeerree''ss llaaww a
m
m a
a g
g n
m a
a g
g n
c
m a
a g
g n
C
r
m a
a g
g n
m
PPaarraa--,, ddiiaa-- aanndd ff eerrrroo -- mmaaggnneettiicc ssuubbssttaanncceess,, wwiitthh eexxaammpplleess.. EElleeccttrroommaaggnneettss aanndd ff aaccttoorrss aaff ff eeccttiinngg tthheeiirr
s
2 0
0 P
P e
e r
r i
i o
o ddss
SSeellff aanndd mmuuttuuaall iinndduuccttiioonn..
o
c i
UUnniitt VV:: EElleeccttrroommaaggnneettiicc wwaavveess 0044 PPeerriiooddss
NNeeeedd ff oorr ddiissppllaacceemmeenntt ccuurrrreenntt,, EElleeccttrroommaaggnneettiicc wwaavveess,, tthheeiirr cchhaarraacctteerriissttiiccss,, tthheeiirr T Trraannssvveerrssee nnaattuurree
(( qquuaalliittaattiivvee iiddeeaass oonnlly y) )..
i
UUnniitt VVII:: OOppttiiccss 2255 PPeerriiooddss
R
r
l
a
S
O
m
eeqquuaattiioonn--ppaarrttiiccllee nnaattuurree ooff lliigghhtt..
MMaatttteerr wwaavveess--wwaavvee nnaattuurree ooff ppaarrttiicclleess,, ddee--BBrroogglliiee rreellaattiioonn,, DDaavviissssoonn--GGeerrmmeerr eexxppeerriimmeenntt (( eexxppeerriimmeennttaall
U
AAllpphhaa--ppaarrttiiccllee ssccaatttteerriinngg eexxppeerriimmeenntt;; RRuutthheerrff oorrdd''ss mmooddeell ooff aattoomm;; BBoohhrr mmooddeell,, eenneerrggy y lleevveellss,, hhy yddrrooggeenn
s
r
MMaassss--eenneerrggy y rreellaattiioonn,, mmaassss ddeeff eecctt;; bbiinnddiinngg eenneerrggy y ppeerr nnuucclleeoonn aanndd iittss vvaarriiaattiioonn wwiitthh mmaassss nnuummbbeerr;; nnuucclleeaarr
f
EEnneerrggy y bbaannddss iinn ccoonndduuccttoorrss,, sseemmiiccoonndduuccttoorrss aanndd iinnssuullaattoorrss (( qquuaalliittaattiivvee iiddeeaass oonnlly y) )
SSeemmiiccoonndduuccttoorr ddiiooddee -- II--VV c
SSppeecciiaall ppuurrppoossee pp--nn j juunnccttiioonn ddiiooddeess:: LLEEDD,, pphhoottooddiiooddee,, ssoollaarr cceellll aanndd ZZeenneerr ddiiooddee aanndd tthheeiirr cchhaarraacctteerriissttiiccss,,
z
J Juunnccttiioonn ttrraannssiissttoorr,, ttrraannssiissttoorr aaccttiioonn,, cchhaarraacctteerriissttiiccss ooff aa ttrraannssiissttoorr,, ttrraannssiissttoorr aassaann aammpplliiff iieerr (( ccoommmmoonn
eemmiitttteerr ccoonnff iigguurraattiioonn) ),, bbaassiicc iiddeeaa ooff aannaalloogg aanndd ddiiggiittaall ssiinnggaallss,, LLooggiicc ggaatteess (( OORR,, AANNDD,, NNOOT T,, NNAANNDD a
a n
n d
EElleemmeennttss ooff aa ccoommmmuunniiccaattiioonn ssy ysstteemm (
( bblloocckk ddiiaaggrraamm o
a n
n d
d d
d i
i ggiittaall
a
ff rreeqquueennccy y mmoodduullaattiioonn,, aaddvvaannttaaggeess ooff ff rreeqquueennccy y mmoodduullaattiioonn oovveerr aammpplliittuuddee mmoodduullaattiioonn.. BBaassiicc iiddeeaass aabboouutt
i
( GGPPSS) )
P
· R
o f
f 6
6 f
f r
r o
o m
m eeaacchh sseeccttiioonn] ],, ttoo bbee ppeerrff oorrmmeedd bby y tthhee ssttuuddeennttss..
· R
o f
f 2
s eeccttiioonn AA a
tthhee tteeaacchheerrss..
3 M
T Toottaall 3 300 mmaarrkkss
o f
f a
a ggiivveenn wwiirree bby y pplloottttiinngg aa ggrraapphh ff oorr ppootteennttiiaall ddiiff ff eerreennccee vveerrssuuss ccuurrrreenntt..
2
2 .
m
5
5 .
. T Too ccoommppaarree tthhee EEMMFF ooff ttwwoo ggiivveenn pprriimmaarry y cceellllss uussiinngg ppootteennttiioommeetteerr..
6
6 .
8
8 .
vveerriiff y y tthhee ssaammee..
9
9 .
ttoo vveerriiff y y tthhee ssaammee..
1100.. T Too ff iinndd tthhee ff rreeqquueennccy y ooff AACC mmaaiinnss wwiitthh aa ssoonnoommeetteerr..
AAccttiivviittiieess
(( FF oo rr tt
hh ee p p uu rr p p oo ss ee oo ff dd ee mm oo nn ss tt
rr aa tt ii oo nn oo nn ll y y ) )
11.. T Too mmeeaassuurree tthhee rreessiissttaannccee aanndd iimmppeeddaannccee ooff aann iinndduuccttoorr wwiitthh oorrwwiitthhoouutt iirroonn ccoorree..
2
2 .
3
3 .
44.. T Too aasssseemmbbllee tthhee ccoommppoonneennttss ooff aa ggiivveenn eelleeccttrriiccaall cciirrccuuiitt..
5
5 .
. T Too ssttuuddy y tthhee vvaarriiaattiioonn iinn ppootteennttiiaall ddrroopp wwiitthh lleennggtthh ooff aa wwiirree ff oorr aa sstteeaaddy y ccuurrrreenntt..
6
6 .
o f
f a
a g
g i
vvoollttmmeetteerr.. MMaarrkk tthhee ccoommppoonneennttss tthhaatt aarree nnoott ccoonnnneecctteedd iinn pprrooppeerr oorrddeerr aanndd ccoorrrreecctt tthhee cciirrccuuiitt aanndd aallssoo tthhee cciirrccuuiitt
d
2
2 .
. T Too ff iinndd tthhee ff ooccaall lleennggtthh ooff aa ccoonnvveexx mmiirrrroorr,, uussiinngg aa ccoonnvveexx lleennss..
3
3 .
. T Too ff iinndd tthhee ff ooccaall lleennggtthh ooff aa ccoonnvveexx lleennss bby y pplloottttiinngg ggrraapphhss bbeettwweeeenn uu
a
4
4 .
. T Too ff iinndd tthhee ff ooccaall lleennggtthh ooff aa ccoonnccaavvee lleennss,, uussiinngg aa ccoonnvveexx lleennss..
55.. T Too ddeetteerrmmiinnee aannggllee ooff mmiinniimmuumm d
d eevviiaattiioonn ff oorr aa ggiivveenn pprriissmm b
b y
a
66.. T Too ddeetteerrmmiinnee rreeff rraaccttiivvee iinnddeexx ooff aa ggllaassss ssllaabb uussiinngg aa ttrraavveelllliinngg mmiiccrroossccooppee..
77.. T Too ff iinndd rreeff rraaccttiivvee iinnddeexx ooff aa lliiqquuiidd bby y uussiinngg ccoonnvveexx lleennss aanndd ppllaannee mmiirrrroorr..
88.. T Too ddrraaww tthhee II--VV c
c h
h aarraacctteerriissttiicc ccuurrvvee ff oorr aa pp--nn j juunnccttiioonn iinn ff oorrwwaarrdd bbiiaass aanndd rreevveerrssee bbiiaass..
99.. T Too ddrraaww tthhee cchhaarraacctteerriissttiicc ccuurrvvee ooff aa zzeenneerr ddiiooddee aanndd ttoo ddeetteerrmmiinnee iittss rreevveerrssee bbrreeaakkddoowwnn vvoollttaaggee..
1100.. T Too ssttuuddy y tthhee cchhaarraacctteerriissttiicc ooff aa ccoommmmoonn -- eemmiitttteerr nn p p nn o
o r
r p p nn p p ttrraannssiissttoorr aanndd ttoo ff iinndd oouutt tthhee vvaalluueess ooff ccuurrrreenntt aanndd
vvoollttaaggee ggaaiinnss..
(( FF oo rr tt
hh ee p p uu rr p p oo ss ee oo ff dd ee mm oo nn ss tt
rr aa tt ii oo nn oo nn ll y y ) )
11.. T Too iiddeennttiiff y y aa ddiiooddee,, aann LLEEDD,, aa ttrraannssiissttoorr,, aann IICC,, aa rreessiissttoorr aanndd aa ccaappaacciittoorr ff rroomm a
a m
m i
i x
2
2 .
. U
u
o f
f c
c u
u r
r r
d
3
3 .
. T Too ssttuuddy y eeff ff eecctt ooff iinntteennssiitty y ooff lliigghhtt (( bby y vvaarry yiinngg ddiissttaannccee ooff tthhee ssoouurrccee) ) oonn aann LLDDRR..
4
4 .
o f
f l
l i
5
5 .
6
6 .
. T Too oobbsseerrvvee ddiiff ff rraaccttiioonn ooff lliigghhtt dduuee ttoo aa tthhiinn sslliitt..
7
7 .
. T Too ssttuuddy y tthhee nnaattuurree aanndd ssiizzee ooff tthhee iimmaaggee ff oorrmmeedd bby y aa (( ii) ) ccoonnvveexx lleennss,, (( iiii) ) ccoonnccaavvee mmiirrrroorr,, oonn aa ssccrreeeenn bby y uussiinngg aa
c
c a
a n
n d
d l
l ee aanndd aa ssccrreeeenn (( ff oorr ddiiff ff eerreenntt ddiissttaanncceess ooff tthhee ccaannddllee ff rroomm tthhee lleennss/ / mmiirrrroorr) )..
88.. T Too oobbttaaiinn aa lleennss ccoommbbiinnaattiioonn wwiitthh tthhee ssppeecciiff iieedd ff ooccaall lleennggtthh bby y uussiinngg ttwwoo lleennsseess ff rroomm tthhee ggiivveenn sseett ooff lleennsseess..
SSuuggggeesstteedd IInnvveessttiiggaattoorry y PPrrooj jeeccttss
11.. T Too ssttuuddy y vvaarriioouuss ff aaccttoorrss oonn wwhhiicchh tthhee iinntteerrnnaall rreessiissttaannccee/ / EEMMFF ooff aa cceellll ddeeppeennddss..
2
2 .
b eeccaauussee ooff aa vvaarriiaattiioonn iinn
(( aa) ) tthhee ppoowweerr ooff tthhee iinnccaannddeesscceenntt llaammpp,, uusseedd ttoo ''iilllluummiinnaattee'' tthhee LLDDRR (
( kkeeeeppiinngg aallll tthhee llaammppss aatt aa ff iixxeedd ddiissttaannccee) )..
(( bb) ) tthhee ddiissttaannccee ooff aa iinnccaannddeesscceenntt llaammpp (( ooff ff iixxeedd ppoowweerr) ) uusseedd ttoo ''iilllluummiinnaattee'' tthhee LLDDRR..
33.. T Too ff iinndd tthhee rreeff rraaccttiivvee iinnddiicceess ooff (( aa) ) wwaatteerr (( bb) ) ooiill (( ttrraannssppaarreenntt) ) uussiinngg aa ppllaannee mmiirrrroorr,, aann eeqquuii ccoonnvveexx lleennss (( mmaaddee ff rroomm
a
4
4 .
5
5 .
s
( o
p
8
8 .
c
. T Too ssttuuddy y tthhee ff aaccttoorr oonn wwhhiicchh tthhee sseellff iinndduuccttaannccee ooff aa ccooiill ddeeppeennddss bby y oobbsseerrvviinngg tthhee eeff ff eecctt ooff tthhiiss ccooiill,, wwhheenn ppuutt iinn
s
s eerriieess wwiitthh aa rreessiissttoorr/ / (( bbuullbb) ) iinn aa cciirrccuuiitt ff eedd uupp bby y aann AA..CC.. ssoouurrccee ooff aaddj juussttaabbllee ff rreeqquueennccy y..
1100.. T Too ccoonnssttrruucctt aa sswwiittcchh uussiinngg aa ttrraannssiissttoorr aanndd ttoo ddrraaww tthhee ggrraapphh bbeettwweeeenn tthhee iinnppuutt aanndd oouuttppuutt vvoollttaaggee aanndd mmaarrkk tthhee
c
1111.. T Too ssttuuddy y tthhee eeaarrtthh''ss mmaaggnnaattiicc ff iieelldd uussiinngg aa ttaannggeenntt ggaallvvaannoommeetteerr.. P
P
r
r
a
a
c
c
t
t
i
i
c
c
a
a
l
l
M a
a x
5 m
m a
a r
r k
k s
PPrraaccttiiccaall RReeccoorrdd 55 mmaarrkkss
· A A s
· T Thhee wwrriitttteenn eexxaammiinnaattiioonn iinn pprraaccttiiccaallss ff oorr tthheessee ssttuuddeennttss wwiillll bbee ccoonndduucctteedd aatt tthhee ttiimmee ooff pprraaccttiiccaall eexxaammiinnaattiioonn ooff
a
· T Thhee qquueessttiioonn ppaappeerr ggiivveenn ttoo tthhee ssttuuddeennttss sshhoouulldd bbee lleeggiibblly y tty yppeedd.. IItt sshhoouulldd ccoonnttaaiinn aa ttoottaall ooff 1155 pprraaccttiiccaall sskkiillll
b
b a
a s
s eedd vveerry y sshhoorrtt aannsswweerr tty yppee qquueessttiioonnss.. AA s
s ttuuddeenntt wwoouulldd bbee rreeqquuiirreedd ttoo aannsswweerr aanny y 1100 qquueessttiioonnss..
· A A w
· A Allll qquueessttiioonnss iinncclluuddeedd iinn tthhee qquueessttiioonn ppaappeerrss sshhoouulldd bbee rreellaatteedd ttoo tthhee lliisstteedd pprraaccttiiccaallss.. EEvveerry y qquueessttiioonn sshhoouulldd
rreeqquuiirreeaabboouutt ttwwoo mmiinnuutteess ttoo bbee aannsswweerreedd..
· T Thheessee ssttuuddeennttss aarree aallssoo rreeqquuiirreedd ttoo mmaaiinnttaaiinn aa pprraaccttiiccaall ff iillee.. AA s
s t
t u
u d
d eenntt iiss eexxppeecctteedd ttoo rreeccoorrdd aatt lleeaasstt ff iivvee ooff tthhee
l
s
· T Thhee ff oorrmmaatt ooff wwrriittiinngg aanny y eexxppeerriimmeenntt iinn tthhee pprraaccttiiccaall ff iillee sshhoouulldd iinncclluuddee aaiimm,, aappppaarraattuuss rreeqquuiirreedd,, ssiimmppllee tthheeoorry y,,
pprroocceedduurree,, rreellaatteedd pprraaccttiiccaall sskkiillllss,, pprreeccaauuttiioonnss eettcc..
· T Thhee vviivvaa qquueessttiioonnss mmaay y iinncclluuddee qquueessttiioonnss bbaasseedd oonn bbaassiicc tthheeoorry y/ / pprriinncciippllee/ / ccoonncceepptt,, aappppaarraattuuss/ / mmaatteerriiaallss/ / cchheemmiiccaallss
rreeqquuiirreedd,, pprroocceedduurree,, pprreeccaauuttiioonnss,, ssoouurrcceess ooff eerrrroorr eettcc..
(
G
T Trraannssiissttoorr,, IICC,, RReessiissttoorr (( WWiirree--wwoouunndd oorr ccaarrbboonn oonneess wwiitthh ttwwoo wwiirreess ccoonnnneecctteedd ttoo ttwwoo eennddss) ),, ccaappaacciittoorrss (( oonnee oorr
ttwwoo tty yppeess) ),, IInndduuccttoorrss,, SSiimmppllee eelleeccttrriicc/ / eelleeccttrroonniicc bbeellll,, bbaatttteerry y/ / ppoowweerr ssuupppplly y,, PPlluugg--iinn aanndd ttaappppiinngg kkeey yss,, CCoonnvveexx
l
w o
o o
o d
r
BB.. L Liisstt ooff PPrraaccttiiccaallss
11.. T Too ddeetteerrmmiinnee tthhee rreessiissttaannccee ppeerr ccmm o
o f
f a
a g
g i
22.. T Too vveerriiff y y tthhee llaawwss ooff ccoommbbiinnaattiioonn (( sseerriieess/ / ppaarraalllleell ccoommbbiinnaattiioonn) ) ooff rreessiissttaanncceess bby y oohhmm’ss llaaww..
3
3 .
(
4
4 .
. T Too ccoommppaarree tthhee ee..mm..ff ooff ttwwoo ggiivveenn pprriimmaarry y cceellllss uussiinngg aa ppootteennttiioommeetteerr..
5
5 .
6
6 .
(
(
a m
m i
i x
77.. T Too uunnddeerrssttaanndd tthhee pprriinncciippllee ooff (( ii) ) aa NNOOT T ggaattee (( iiii) ) aann OORR ggaattee (( iiiiii) )aann AANNDD ggaattee aanndd ttoo mmaakkee tthheeiirr eeqquuiivvaalleenntt
c
c i
i r
r c
c u
u i
i ttss uussiinngg aa bbeellll aanndd cceellllss/ / bbaatttteerry y aanndd kkeey yss / / sswwiittcchheess..
88.. T Too oobbsseerrvvee tthhee ddiiff ff eerreennccee bbeettwweeeenn
(( ii) ) a
a c
c o
o n
(( iiii) ) a a ccoonnvveexx mmiirrrroorr aanndd aa ccoonnccaavvee mmiirrrroorr aanndd ttoo eessttiimmaattee tthhee lliikkeelly y ddiiff ff eerreennccee bbeettwweeeenn tthhee ppoowweerr ooff ttwwoo
ggiivveenn ccoonnvveexx / / ccoonnccaavvee lleennsseess..
(
(
1100.. T Too ddeessiiggnn aa (( ii) ) sstteepp uupp (( iiii) ) sstteepp ddoowwnn ttrraannssff oorrmmeerr oonn aa ggiivveenn ccoorree aanndd kknnooww tthhee rreellaattiioonn bbeettwweeeenn iittss iinnppuutt
a
PPrreessccrriibbeedd BBooookkss::
2
2 .
3
3 .
( ccoonnssiiddeerr mmuullttiimmeeddiiaa aallssoo) )..
QQuueessttiioonnss
c
d
22 U
U n
n d
d eerrssttaannddiinngg--
(( CCoommpprreehheennssiioonn --ttoo
m
33 AApppplliiccaattiioonn (( UUssee
i
44 H
H i
c
d
T TOOT TAALL 5
3 x
x 5
E BBRREEAAKK UUPP
T Ty yppee ooff QQuueessttiioonn M Maarrkk ppeerr QQuueessttiioonn T Toottaall NNoo.. ooff QQuueessttiioonnss T Toottaall MMaarrkkss
V
0
11 .. II nn tt ee rr nn aa ll CC hh oo ii cc ee :: T
m aa rr kk
ss ww ee ii g g hh tt aa g g ee ,, oo nn ee qq uu ee ss tt ii oo nn oo ff 33
m
m aa rr kk
ss ww ee ii g g hh tt aa g g ee aa nn dd aa ll ll tt hh ee tt hh rr ee ee qq uu ee ss tt ii oo nn ss oo ff 55
m
m aa rr kk
ss ww ee ii g g hh tt aa g g ee ..
2
2 .
. T
T hh ee aa bb oo vv ee tt ee mm
p p ll aa tt ee ii ss oo nn ll y y aa ss aa mm p p ll ee .. SS uu ii tt aa bb ll ee ii nn tt ee rr nn aa ll vv aa rr ii aa tt ii oo nn ss mm
aa y y bb ee mm aa dd ee ff oo rr g g ee nn ee rr aa tt ii nn g g ss ii mm
ii ll aa rr tt ee mm p p ll aa tt ee ss
k
k ee ee p p ii nn g g tt
hh ee oo vv ee rr aa ll ll ww ee ii g g hh tt aa g g ee tt
oo dd ii ff ff ee rr ee nn tt ff oo rr mm
oo ff qq uu ee ss tt
ii oo nn ss aa nn dd tt y y p p oo ll oo g g y y oo ff qq
uu ee ss tt ii oo nn ss ss aa mm
ee ..
U n
n i
2 0
i tt IIIIII MMaaggnneettiicc EEff ff eecctt ooff CCuurrrreenntt aanndd MMaaggnneettiissmm 2
2 2
U
2 5
1100 U
U n
U
1122 U
U n
n i
T Toottaall 1 16600 7 700
UUnniitt II:: EElleeccttrroossttaattiiccss 2222 PPeerriiooddss
EElleeccttrriicc CChhaarrggeess;; CCoonnsseerrvvaattiioonn ooff cchhaarrggee,, CCoouulloommbb''ss llaaww--ff oorrccee bbeettwweeeenn ttwwoo ppooiinntt cchhaarrggeess,, ff oorrcceess bbeettwweeeenn
m
EElleeccttrriicc ff iieelldd,, eelleeccttrriicc ff iieelldd dduuee ttoo aa ppooiinntt cchhaarrggee,, eelleeccttrriicc ff iieelldd lliinneess,, eelleeccttrriicc ddiippoollee,, eelleeccttrriicc ff iieelldd dduuee ttoo aa
d
EElleeccttrriicc ff lluuxx,, ssttaatteemmeenntt ooff GGaauussss''ss tthheeoorreemm a
a n
n d
d i
i ttss aapppplliiccaattiioonnss ttoo ff iinndd ff iieelldd dduuee ttoo iinnff iinniitteelly y lloonngg ssttrraaiigghhtt
wwiirree,, uunniiff oorrmmlly y cchhaarrggeedd iinnff iinniittee ppllaannee sshheeeett aanndd uunniiff oorrmmlly y cchhaarrggeedd tthhiinn sspphheerriiccaall sshheellll (( ff iieelldd iinnssiiddee aanndd
o
o f
o f
d
CCoonndduuccttoorrss aanndd iinnssuullaattoorrss,, ff rreeee cchhaarrggeess aanndd bboouunndd cchhaarrggeess iinnssiiddee aa ccoonndduuccttoorr.. DDiieelleeccttrriiccss aanndd eelleeccttrriicc
ppoollaarriissaattiioonn,, ccaappaacciittoorrss aanndd ccaappaacciittaannccee,, ccoommbbiinnaattiioonn ooff ccaappaacciittoorrss iinn sseerriieess aanndd iinn ppaarraalllleell,, ccaappaacciittaannccee ooff aa
b eettwweeeenn tthhee ppllaatteess,, eenneerrggy y ssttoorreedd iinn aa
c
2 0
0 P
P e
e r
r i
i o
o ddss
o f
wwiitthh eelleeccttrriicc ccuurrrreenntt;; OOhhmm''ss llaaww,, eelleeccttrriiccaall rreessiissttaannccee,, VV--II cchhaarraacctteerriissttiiccss (( lliinneeaarr aanndd nnoonn--lliinneeaarr) ),, eelleeccttrriiccaall
s
t
2 2
BBiioott -- SSaavvaarrtt llaaww a
AAmmppeerree''ss llaaww a
m
m a
a g
g n
m a
a g
g n
c
m a
a g
g n
C
r
m a
a g
g n
m
PPaarraa--,, ddiiaa-- aanndd ff eerrrroo -- mmaaggnneettiicc ssuubbssttaanncceess,, wwiitthh eexxaammpplleess.. EElleeccttrroommaaggnneettss aanndd ff aaccttoorrss aaff ff eeccttiinngg tthheeiirr
s
2 0
0 P
P e
e r
r i
i o
o ddss
SSeellff aanndd mmuuttuuaall iinndduuccttiioonn..
o
c i
UUnniitt VV:: EElleeccttrroommaaggnneettiicc wwaavveess 0044 PPeerriiooddss
NNeeeedd ff oorr ddiissppllaacceemmeenntt ccuurrrreenntt,, EElleeccttrroommaaggnneettiicc wwaavveess,, tthheeiirr cchhaarraacctteerriissttiiccss,, tthheeiirr T Trraannssvveerrssee nnaattuurree
(( qquuaalliittaattiivvee iiddeeaass oonnlly y) )..
i
UUnniitt VVII:: OOppttiiccss 2255 PPeerriiooddss
R
r
l
a
S
O
m
eeqquuaattiioonn--ppaarrttiiccllee nnaattuurree ooff lliigghhtt..
MMaatttteerr wwaavveess--wwaavvee nnaattuurree ooff ppaarrttiicclleess,, ddee--BBrroogglliiee rreellaattiioonn,, DDaavviissssoonn--GGeerrmmeerr eexxppeerriimmeenntt (( eexxppeerriimmeennttaall
U
AAllpphhaa--ppaarrttiiccllee ssccaatttteerriinngg eexxppeerriimmeenntt;; RRuutthheerrff oorrdd''ss mmooddeell ooff aattoomm;; BBoohhrr mmooddeell,, eenneerrggy y lleevveellss,, hhy yddrrooggeenn
s
r
MMaassss--eenneerrggy y rreellaattiioonn,, mmaassss ddeeff eecctt;; bbiinnddiinngg eenneerrggy y ppeerr nnuucclleeoonn aanndd iittss vvaarriiaattiioonn wwiitthh mmaassss nnuummbbeerr;; nnuucclleeaarr
f
EEnneerrggy y bbaannddss iinn ccoonndduuccttoorrss,, sseemmiiccoonndduuccttoorrss aanndd iinnssuullaattoorrss (( qquuaalliittaattiivvee iiddeeaass oonnlly y) )
SSeemmiiccoonndduuccttoorr ddiiooddee -- II--VV c
SSppeecciiaall ppuurrppoossee pp--nn j juunnccttiioonn ddiiooddeess:: LLEEDD,, pphhoottooddiiooddee,, ssoollaarr cceellll aanndd ZZeenneerr ddiiooddee aanndd tthheeiirr cchhaarraacctteerriissttiiccss,,
z
J Juunnccttiioonn ttrraannssiissttoorr,, ttrraannssiissttoorr aaccttiioonn,, cchhaarraacctteerriissttiiccss ooff aa ttrraannssiissttoorr,, ttrraannssiissttoorr aassaann aammpplliiff iieerr (( ccoommmmoonn
eemmiitttteerr ccoonnff iigguurraattiioonn) ),, bbaassiicc iiddeeaa ooff aannaalloogg aanndd ddiiggiittaall ssiinnggaallss,, LLooggiicc ggaatteess (( OORR,, AANNDD,, NNOOT T,, NNAANNDD a
a n
n d
EElleemmeennttss ooff aa ccoommmmuunniiccaattiioonn ssy ysstteemm (
( bblloocckk ddiiaaggrraamm o
a n
n d
d d
d i
i ggiittaall
a
ff rreeqquueennccy y mmoodduullaattiioonn,, aaddvvaannttaaggeess ooff ff rreeqquueennccy y mmoodduullaattiioonn oovveerr aammpplliittuuddee mmoodduullaattiioonn.. BBaassiicc iiddeeaass aabboouutt
i
( GGPPSS) )
P
· R
o f
f 6
6 f
f r
r o
o m
m eeaacchh sseeccttiioonn] ],, ttoo bbee ppeerrff oorrmmeedd bby y tthhee ssttuuddeennttss..
· R
o f
f 2
s eeccttiioonn AA a
tthhee tteeaacchheerrss..
3 M
T Toottaall 3 300 mmaarrkkss
o f
f a
a ggiivveenn wwiirree bby y pplloottttiinngg aa ggrraapphh ff oorr ppootteennttiiaall ddiiff ff eerreennccee vveerrssuuss ccuurrrreenntt..
2
2 .
m
5
5 .
. T Too ccoommppaarree tthhee EEMMFF ooff ttwwoo ggiivveenn pprriimmaarry y cceellllss uussiinngg ppootteennttiioommeetteerr..
6
6 .
8
8 .
vveerriiff y y tthhee ssaammee..
9
9 .
ttoo vveerriiff y y tthhee ssaammee..
1100.. T Too ff iinndd tthhee ff rreeqquueennccy y ooff AACC mmaaiinnss wwiitthh aa ssoonnoommeetteerr..
AAccttiivviittiieess
(( FF oo rr tt
hh ee p p uu rr p p oo ss ee oo ff dd ee mm oo nn ss tt
rr aa tt ii oo nn oo nn ll y y ) )
11.. T Too mmeeaassuurree tthhee rreessiissttaannccee aanndd iimmppeeddaannccee ooff aann iinndduuccttoorr wwiitthh oorrwwiitthhoouutt iirroonn ccoorree..
2
2 .
3
3 .
44.. T Too aasssseemmbbllee tthhee ccoommppoonneennttss ooff aa ggiivveenn eelleeccttrriiccaall cciirrccuuiitt..
5
5 .
. T Too ssttuuddy y tthhee vvaarriiaattiioonn iinn ppootteennttiiaall ddrroopp wwiitthh lleennggtthh ooff aa wwiirree ff oorr aa sstteeaaddy y ccuurrrreenntt..
6
6 .
o f
f a
a g
g i
vvoollttmmeetteerr.. MMaarrkk tthhee ccoommppoonneennttss tthhaatt aarree nnoott ccoonnnneecctteedd iinn pprrooppeerr oorrddeerr aanndd ccoorrrreecctt tthhee cciirrccuuiitt aanndd aallssoo tthhee cciirrccuuiitt
d
2
2 .
. T Too ff iinndd tthhee ff ooccaall lleennggtthh ooff aa ccoonnvveexx mmiirrrroorr,, uussiinngg aa ccoonnvveexx lleennss..
3
3 .
. T Too ff iinndd tthhee ff ooccaall lleennggtthh ooff aa ccoonnvveexx lleennss bby y pplloottttiinngg ggrraapphhss bbeettwweeeenn uu
a
4
4 .
. T Too ff iinndd tthhee ff ooccaall lleennggtthh ooff aa ccoonnccaavvee lleennss,, uussiinngg aa ccoonnvveexx lleennss..
55.. T Too ddeetteerrmmiinnee aannggllee ooff mmiinniimmuumm d
d eevviiaattiioonn ff oorr aa ggiivveenn pprriissmm b
b y
a
66.. T Too ddeetteerrmmiinnee rreeff rraaccttiivvee iinnddeexx ooff aa ggllaassss ssllaabb uussiinngg aa ttrraavveelllliinngg mmiiccrroossccooppee..
77.. T Too ff iinndd rreeff rraaccttiivvee iinnddeexx ooff aa lliiqquuiidd bby y uussiinngg ccoonnvveexx lleennss aanndd ppllaannee mmiirrrroorr..
88.. T Too ddrraaww tthhee II--VV c
c h
h aarraacctteerriissttiicc ccuurrvvee ff oorr aa pp--nn j juunnccttiioonn iinn ff oorrwwaarrdd bbiiaass aanndd rreevveerrssee bbiiaass..
99.. T Too ddrraaww tthhee cchhaarraacctteerriissttiicc ccuurrvvee ooff aa zzeenneerr ddiiooddee aanndd ttoo ddeetteerrmmiinnee iittss rreevveerrssee bbrreeaakkddoowwnn vvoollttaaggee..
1100.. T Too ssttuuddy y tthhee cchhaarraacctteerriissttiicc ooff aa ccoommmmoonn -- eemmiitttteerr nn p p nn o
o r
r p p nn p p ttrraannssiissttoorr aanndd ttoo ff iinndd oouutt tthhee vvaalluueess ooff ccuurrrreenntt aanndd
vvoollttaaggee ggaaiinnss..
(( FF oo rr tt
hh ee p p uu rr p p oo ss ee oo ff dd ee mm oo nn ss tt
rr aa tt ii oo nn oo nn ll y y ) )
11.. T Too iiddeennttiiff y y aa ddiiooddee,, aann LLEEDD,, aa ttrraannssiissttoorr,, aann IICC,, aa rreessiissttoorr aanndd aa ccaappaacciittoorr ff rroomm a
a m
m i
i x
2
2 .
. U
u
o f
f c
c u
u r
r r
d
3
3 .
. T Too ssttuuddy y eeff ff eecctt ooff iinntteennssiitty y ooff lliigghhtt (( bby y vvaarry yiinngg ddiissttaannccee ooff tthhee ssoouurrccee) ) oonn aann LLDDRR..
4
4 .
o f
f l
l i
5
5 .
6
6 .
. T Too oobbsseerrvvee ddiiff ff rraaccttiioonn ooff lliigghhtt dduuee ttoo aa tthhiinn sslliitt..
7
7 .
. T Too ssttuuddy y tthhee nnaattuurree aanndd ssiizzee ooff tthhee iimmaaggee ff oorrmmeedd bby y aa (( ii) ) ccoonnvveexx lleennss,, (( iiii) ) ccoonnccaavvee mmiirrrroorr,, oonn aa ssccrreeeenn bby y uussiinngg aa
c
c a
a n
n d
d l
l ee aanndd aa ssccrreeeenn (( ff oorr ddiiff ff eerreenntt ddiissttaanncceess ooff tthhee ccaannddllee ff rroomm tthhee lleennss/ / mmiirrrroorr) )..
88.. T Too oobbttaaiinn aa lleennss ccoommbbiinnaattiioonn wwiitthh tthhee ssppeecciiff iieedd ff ooccaall lleennggtthh bby y uussiinngg ttwwoo lleennsseess ff rroomm tthhee ggiivveenn sseett ooff lleennsseess..
SSuuggggeesstteedd IInnvveessttiiggaattoorry y PPrrooj jeeccttss
11.. T Too ssttuuddy y vvaarriioouuss ff aaccttoorrss oonn wwhhiicchh tthhee iinntteerrnnaall rreessiissttaannccee/ / EEMMFF ooff aa cceellll ddeeppeennddss..
2
2 .
b eeccaauussee ooff aa vvaarriiaattiioonn iinn
(( aa) ) tthhee ppoowweerr ooff tthhee iinnccaannddeesscceenntt llaammpp,, uusseedd ttoo ''iilllluummiinnaattee'' tthhee LLDDRR (
( kkeeeeppiinngg aallll tthhee llaammppss aatt aa ff iixxeedd ddiissttaannccee) )..
(( bb) ) tthhee ddiissttaannccee ooff aa iinnccaannddeesscceenntt llaammpp (( ooff ff iixxeedd ppoowweerr) ) uusseedd ttoo ''iilllluummiinnaattee'' tthhee LLDDRR..
33.. T Too ff iinndd tthhee rreeff rraaccttiivvee iinnddiicceess ooff (( aa) ) wwaatteerr (( bb) ) ooiill (( ttrraannssppaarreenntt) ) uussiinngg aa ppllaannee mmiirrrroorr,, aann eeqquuii ccoonnvveexx lleennss (( mmaaddee ff rroomm
a
4
4 .
5
5 .
s
( o
p
8
8 .
c
. T Too ssttuuddy y tthhee ff aaccttoorr oonn wwhhiicchh tthhee sseellff iinndduuccttaannccee ooff aa ccooiill ddeeppeennddss bby y oobbsseerrvviinngg tthhee eeff ff eecctt ooff tthhiiss ccooiill,, wwhheenn ppuutt iinn
s
s eerriieess wwiitthh aa rreessiissttoorr/ / (( bbuullbb) ) iinn aa cciirrccuuiitt ff eedd uupp bby y aann AA..CC.. ssoouurrccee ooff aaddj juussttaabbllee ff rreeqquueennccy y..
1100.. T Too ccoonnssttrruucctt aa sswwiittcchh uussiinngg aa ttrraannssiissttoorr aanndd ttoo ddrraaww tthhee ggrraapphh bbeettwweeeenn tthhee iinnppuutt aanndd oouuttppuutt vvoollttaaggee aanndd mmaarrkk tthhee
c
1111.. T Too ssttuuddy y tthhee eeaarrtthh''ss mmaaggnnaattiicc ff iieelldd uussiinngg aa ttaannggeenntt ggaallvvaannoommeetteerr.. P
P
r
r
a
a
c
c
t
t
i
i
c
c
a
a
l
l
M a
a x
5 m
m a
a r
r k
k s
PPrraaccttiiccaall RReeccoorrdd 55 mmaarrkkss
· A A s
· T Thhee wwrriitttteenn eexxaammiinnaattiioonn iinn pprraaccttiiccaallss ff oorr tthheessee ssttuuddeennttss wwiillll bbee ccoonndduucctteedd aatt tthhee ttiimmee ooff pprraaccttiiccaall eexxaammiinnaattiioonn ooff
a
· T Thhee qquueessttiioonn ppaappeerr ggiivveenn ttoo tthhee ssttuuddeennttss sshhoouulldd bbee lleeggiibblly y tty yppeedd.. IItt sshhoouulldd ccoonnttaaiinn aa ttoottaall ooff 1155 pprraaccttiiccaall sskkiillll
b
b a
a s
s eedd vveerry y sshhoorrtt aannsswweerr tty yppee qquueessttiioonnss.. AA s
s ttuuddeenntt wwoouulldd bbee rreeqquuiirreedd ttoo aannsswweerr aanny y 1100 qquueessttiioonnss..
· A A w
· A Allll qquueessttiioonnss iinncclluuddeedd iinn tthhee qquueessttiioonn ppaappeerrss sshhoouulldd bbee rreellaatteedd ttoo tthhee lliisstteedd pprraaccttiiccaallss.. EEvveerry y qquueessttiioonn sshhoouulldd
rreeqquuiirreeaabboouutt ttwwoo mmiinnuutteess ttoo bbee aannsswweerreedd..
· T Thheessee ssttuuddeennttss aarree aallssoo rreeqquuiirreedd ttoo mmaaiinnttaaiinn aa pprraaccttiiccaall ff iillee.. AA s
s t
t u
u d
d eenntt iiss eexxppeecctteedd ttoo rreeccoorrdd aatt lleeaasstt ff iivvee ooff tthhee
l
s
· T Thhee ff oorrmmaatt ooff wwrriittiinngg aanny y eexxppeerriimmeenntt iinn tthhee pprraaccttiiccaall ff iillee sshhoouulldd iinncclluuddee aaiimm,, aappppaarraattuuss rreeqquuiirreedd,, ssiimmppllee tthheeoorry y,,
pprroocceedduurree,, rreellaatteedd pprraaccttiiccaall sskkiillllss,, pprreeccaauuttiioonnss eettcc..
· T Thhee vviivvaa qquueessttiioonnss mmaay y iinncclluuddee qquueessttiioonnss bbaasseedd oonn bbaassiicc tthheeoorry y/ / pprriinncciippllee/ / ccoonncceepptt,, aappppaarraattuuss/ / mmaatteerriiaallss/ / cchheemmiiccaallss
rreeqquuiirreedd,, pprroocceedduurree,, pprreeccaauuttiioonnss,, ssoouurrcceess ooff eerrrroorr eettcc..
(
G
T Trraannssiissttoorr,, IICC,, RReessiissttoorr (( WWiirree--wwoouunndd oorr ccaarrbboonn oonneess wwiitthh ttwwoo wwiirreess ccoonnnneecctteedd ttoo ttwwoo eennddss) ),, ccaappaacciittoorrss (( oonnee oorr
ttwwoo tty yppeess) ),, IInndduuccttoorrss,, SSiimmppllee eelleeccttrriicc/ / eelleeccttrroonniicc bbeellll,, bbaatttteerry y/ / ppoowweerr ssuupppplly y,, PPlluugg--iinn aanndd ttaappppiinngg kkeey yss,, CCoonnvveexx
l
w o
o o
o d
r
BB.. L Liisstt ooff PPrraaccttiiccaallss
11.. T Too ddeetteerrmmiinnee tthhee rreessiissttaannccee ppeerr ccmm o
o f
f a
a g
g i
22.. T Too vveerriiff y y tthhee llaawwss ooff ccoommbbiinnaattiioonn (( sseerriieess/ / ppaarraalllleell ccoommbbiinnaattiioonn) ) ooff rreessiissttaanncceess bby y oohhmm’ss llaaww..
3
3 .
(
4
4 .
. T Too ccoommppaarree tthhee ee..mm..ff ooff ttwwoo ggiivveenn pprriimmaarry y cceellllss uussiinngg aa ppootteennttiioommeetteerr..
5
5 .
6
6 .
(
(
a m
m i
i x
77.. T Too uunnddeerrssttaanndd tthhee pprriinncciippllee ooff (( ii) ) aa NNOOT T ggaattee (( iiii) ) aann OORR ggaattee (( iiiiii) )aann AANNDD ggaattee aanndd ttoo mmaakkee tthheeiirr eeqquuiivvaalleenntt
c
c i
i r
r c
c u
u i
i ttss uussiinngg aa bbeellll aanndd cceellllss/ / bbaatttteerry y aanndd kkeey yss / / sswwiittcchheess..
88.. T Too oobbsseerrvvee tthhee ddiiff ff eerreennccee bbeettwweeeenn
(( ii) ) a
a c
c o
o n
(( iiii) ) a a ccoonnvveexx mmiirrrroorr aanndd aa ccoonnccaavvee mmiirrrroorr aanndd ttoo eessttiimmaattee tthhee lliikkeelly y ddiiff ff eerreennccee bbeettwweeeenn tthhee ppoowweerr ooff ttwwoo
ggiivveenn ccoonnvveexx / / ccoonnccaavvee lleennsseess..
(
(
1100.. T Too ddeessiiggnn aa (( ii) ) sstteepp uupp (( iiii) ) sstteepp ddoowwnn ttrraannssff oorrmmeerr oonn aa ggiivveenn ccoorree aanndd kknnooww tthhee rreellaattiioonn bbeettwweeeenn iittss iinnppuutt
a
PPrreessccrriibbeedd BBooookkss::
2
2 .
3
3 .
( ccoonnssiiddeerr mmuullttiimmeeddiiaa aallssoo) )..
QQuueessttiioonnss
c
d
22 U
U n
n d
d eerrssttaannddiinngg--
(( CCoommpprreehheennssiioonn --ttoo
m
33 AApppplliiccaattiioonn (( UUssee
i
44 H
H i
c
d
T TOOT TAALL 5
3 x
x 5
E BBRREEAAKK UUPP
T Ty yppee ooff QQuueessttiioonn M Maarrkk ppeerr QQuueessttiioonn T Toottaall NNoo.. ooff QQuueessttiioonnss T Toottaall MMaarrkkss
V
0
11 .. II nn tt ee rr nn aa ll CC hh oo ii cc ee :: T
m aa rr kk
ss ww ee ii g g hh tt aa g g ee ,, oo nn ee qq uu ee ss tt ii oo nn oo ff 33
m
m aa rr kk
ss ww ee ii g g hh tt aa g g ee aa nn dd aa ll ll tt hh ee tt hh rr ee ee qq uu ee ss tt ii oo nn ss oo ff 55
m
m aa rr kk
ss ww ee ii g g hh tt aa g g ee ..
2
2 .
. T
T hh ee aa bb oo vv ee tt ee mm
p p ll aa tt ee ii ss oo nn ll y y aa ss aa mm p p ll ee .. SS uu ii tt aa bb ll ee ii nn tt ee rr nn aa ll vv aa rr ii aa tt ii oo nn ss mm
aa y y bb ee mm aa dd ee ff oo rr g g ee nn ee rr aa tt ii nn g g ss ii mm
ii ll aa rr tt ee mm p p ll aa tt ee ss
k
k ee ee p p ii nn g g tt
hh ee oo vv ee rr aa ll ll ww ee ii g g hh tt aa g g ee tt
oo dd ii ff ff ee rr ee nn tt ff oo rr mm
oo ff qq uu ee ss tt
ii oo nn ss aa nn dd tt y y p p oo ll oo g g y y oo ff qq
uu ee ss tt ii oo nn ss ss aa mm
ee ..