လှုံ့ဆော်မှုအလားအလာ (EMF)
Pengantar
Induced Potential (Electromotive Force) သို့မဟုတ် induced emf အဖြစ် လူသိများသော ဖြစ်စဉ်သည် ပြောင်းလဲနေသော သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုက လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် လျှပ်စစ်စီးကြောင်းကို ဖြစ်ပေါ်စေသည့် ဖြစ်စဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤမူသည် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားပေးစက်များနှင့် ထရန်စဖော်မာများ အပါအဝင် ခေတ်မီနည်းပညာများစွာ၏ အခြေခံဖြစ်သည်။ ဤဖြစ်စဉ်ကို Michael Faraday မှ ၁၈၃၁ ခုနှစ်တွင် ပထမဆုံးဖော်ပြခဲ့ပြီး နောက်ပိုင်းတွင် လျှပ်စစ်သံလိုက်ဝါဒ၏ အဓိကအချက်များထဲမှ တစ်ခုဖြစ်လာခဲ့သည်။ ဤဆောင်းပါးသည် induced emf ၏ အခြေခံသီအိုရီ၊ ၎င်းကို ထိန်းချုပ်သည့် ဥပဒေများနှင့် ၎င်း၏ လက်တွေ့အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးကို ပြန်လည်သုံးသပ်ပါမည်။
အခြေခံသီအိုရီ
ဖာရာဒေး၏ လျှပ်စစ်သံလိုက် လှုံ့ဆော်မှု ဥပဒေ
ဖာရာဒေး၏ လျှပ်စစ်သံလိုက် လျှပ်ကူးမှု နိယာမသည် လျှပ်စီးကြောင်း စီးဆင်းမှု၏ အခြေခံဖြစ်သည်။ ဤနိယာမအရ ပိတ်ထားသော ပတ်လမ်းတွင် လျှပ်စီးကြောင်း စီးဆင်းမှု ပြောင်းလဲမှုနှုန်းနှင့် အချိုးကျသည်ဟု ဆိုသည်။ သင်္ချာနည်းအရ ဤနိယာမကို အောက်ပါအတိုင်း ဖော်ပြထားသည်။
\[ \mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt} \]
ဘယ်နေရာ:
– \( \mathcal{E} \) သည် ඇතියටත්ථා EMF (ဗို့အားဖြင့်) ဖြစ်ပြီး၊
– \( \Phi_B \) သည် သံလိုက်စီးကြောင်း (ဝဲဘာဖြင့်) ဖြစ်ပြီး၊
– \( \frac{d\Phi_B}{dt} \) သည် သံလိုက်စီးကူးမှု၏ ပြောင်းလဲမှုနှုန်း ဖြစ်သည်။
ဤညီမျှခြင်းရှိ အနုတ်လက္ခဏာသည် Lenz ၏ ဥပဒေမှ လာပြီး၊ ၎င်းက ဖြစ်ပေါ်လာသော EMF ၏ ဦးတည်ရာသည် ၎င်းကိုဖြစ်ပေါ်စေသော သံလိုက်စီးကူးမှုပြောင်းလဲမှုကို အမြဲတမ်း ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်စေသည်ဟု ဖော်ပြထားသည်။
Lenz ရဲ့ ဥပဒေ
Lenz ၏ ဥပဒေသသည် ဖြစ်ပေါ်လာသော emf ၏ ဦးတည်ရာနှင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော လျှပ်စီးကြောင်းကို ပေးသည်။ Lenz ၏ ဥပဒေသအရ၊ ဆားကစ်တစ်ခုတွင် ဖြစ်ပေါ်လာသော လျှပ်စီးကြောင်းသည် ၎င်းကို ဖြစ်ပေါ်စေသော သံလိုက်စီးကြောင်းပြောင်းလဲမှုကို ဆန့်ကျင်သည့် သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုကို ဖြစ်ပေါ်စေလိမ့်မည်။ သင်္ချာနည်းအရ၊ ၎င်းကို Faraday ၏ ဥပဒေသညီမျှခြင်းတွင် အနုတ်လက္ခဏာဖြင့် ဖော်ပြထားသည်။
သံလိုက်စီးဆင်းမှု
သံလိုက်စီးကူးမှု \( \Phi_B \) သည် ပေးထားသောဧရိယာတစ်ခုမှတစ်ဆင့် ဖြတ်သန်းသွားသော သံလိုက်စက်ကွင်းပမာဏကို တိုင်းတာခြင်းဖြစ်သည်။ သံလိုက်စီးကူးမှုကို အောက်ပါအတိုင်း အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုထားသည်-
\[ \Phi_B = B \cdot A \cdot \cos(\theta) \]
ဘယ်နေရာ:
– \( B \) သည် သံလိုက်စက်ကွင်း (တက်စလာဖြင့်) ဖြစ်ပြီး၊
– \( A \) သည် သံလိုက်စက်ကွင်း ဖြတ်သန်းသွားသော ဧရိယာ (စတုရန်းမီတာဖြင့်) ဖြစ်ပြီး၊
– \( \theta \) သည် သံလိုက်စက်ကွင်းနှင့် ဧရိယာနှင့် ထောင့်မှန်ကျသော မျဉ်းကြားရှိ ထောင့်ဖြစ်သည်။
လှုံ့ဆော်မှု EMF အသုံးချမှု
လျှပ်စစ်ဂျင်နရေတာ
လျှပ်စစ်ဂျင်နရေတာသည် လှုံ့ဆော်မှုဖြစ်စေသော emf ၏ အဓိကအသုံးချမှုများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဂျင်နရေတာများသည် လျှပ်စစ်သံလိုက်လှုံ့ဆော်မှုနိယာမမှတစ်ဆင့် စက်မှုစွမ်းအင်ကို လျှပ်စစ်စွမ်းအင်အဖြစ် ပြောင်းလဲပေးသည်။ ဝါယာကြိုးကွိုင်တစ်ခုသည် သံလိုက်စက်ကွင်းတွင် လည်ပတ်သောအခါ၊ ကွိုင်တစ်လျှောက် ပြောင်းလဲနေသော သံလိုက်စီးကြောင်းသည် လျှပ်စစ်စီးကြောင်းကို လှုံ့ဆော်ပေးသည့် emf ကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။
၁။ AC (Alternating Current) ဂျင်နရေတာ
– အလုပ်လုပ်ပုံမူ- AC ဂျင်နရေတာသည် အမြဲတမ်းသံလိုက် သို့မဟုတ် လျှပ်စစ်သံလိုက်မှ ထုတ်လုပ်သော သံလိုက်စက်ကွင်းကို အသုံးပြုသည်။ သံလိုက်စက်ကွင်းတွင် ကွိုင်တစ်ခုလည်ပတ်သောအခါ ကွိုင်တစ်လျှောက်ရှိ သံလိုက်စီးကြောင်းသည် ပြောင်းလဲသွားကာ အပြန်အလှန်လျှပ်စီးကြောင်းကို ထုတ်လုပ်သည်။
– အသုံးချမှုများ- AC ဂျင်နရေတာများကို အကြီးစားဓာတ်အားပေးစက်ရုံများ၊ လေအားလျှပ်စစ်တာဘိုင်များနှင့် သယ်ဆောင်ရလွယ်ကူသော ဂျင်နရေတာများတွင် အသုံးပြုကြသည်။
၂။ DC (တိုက်ရိုက်လျှပ်စီးကြောင်း) ဂျင်နရေတာ
– အလုပ်လုပ်ပုံအခြေခံမူ- DC ဂျင်နရေတာသည် ကွိုင်တွင် ဖြစ်ပေါ်လာသော အပြန်အလှန်လျှပ်စီးကြောင်းကို တိုက်ရိုက်လျှပ်စီးကြောင်းအဖြစ် ပြောင်းလဲရန် commutator ကို အသုံးပြုသည်။ commutator သည် လျှပ်စီးကြောင်းကို တစ်ဖက်သို့ စီးဆင်းစေရန် သေချာစေသည့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကိရိယာတစ်ခုဖြစ်သည်။
– အသုံးချမှုများ- DC ဂျင်နရေတာများကို ဘက်ထရီအားသွင်းခြင်း၊ အရေးပေါ်ဓာတ်အားစနစ်များနှင့် စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး အသုံးချမှုများကဲ့သို့သော အသုံးချမှုများတွင် အသုံးပြုကြသည်။
ထရန်စဖော်မာ
ထရန်စဖော်မာဆိုသည်မှာ လျှပ်စစ်ဓာတ်အားဖြန့်ဖြူးရေးစနစ်တွင် ဗို့အားကို ပြောင်းလဲပေးသည့် ကိရိယာတစ်ခုဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် လျှပ်စစ်သံလိုက်စီးကူးမှုနိယာမအပေါ် အခြေခံထားသည်။ ထရန်စဖော်မာတွင် သံအူတိုင်ကို ပတ်၍ မူလကွိုင်နှင့် ဒုတိယကွိုင်နှစ်ခု ပါဝင်သည်။
– အလုပ်လုပ်ပုံအခြေခံမူ- မူလကွိုင်မှတစ်ဆင့် စီးဆင်းသော လျှပ်စစ်စီးကြောင်းသည် ဒုတိယကွိုင်တွင် EMF ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည့် သံလိုက်စီးကြောင်းတစ်ခုကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။ မူလနှင့် ဒုတိယကွိုင်များတွင် လည်ပတ်မှုအရေအတွက်ကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ဗို့အားကို လိုအပ်သလို တိုးမြှင့် သို့မဟုတ် လျှော့ချနိုင်သည်။
– အသုံးချမှုများ- လျှပ်စစ်ဗို့အားကို တိုးမြှင့်ရန် သို့မဟုတ် လျှော့ချရန်အတွက် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားပေးစက်ရုံများမှ သုံးစွဲသူများထံ လျှပ်စစ်ဓာတ်အား ထိရောက်စွာ ပို့လွှတ်နိုင်စေရန်အတွက် ထရန်စဖော်မာများကို လျှပ်စစ်ဖြန့်ဖြူးရေးစနစ်များတွင် အသုံးပြုကြသည်။
Solenoids နှင့် Toroids များတွင် လျှပ်စစ်သံလိုက် induction
ဆိုလီယိုနိုက်များနှင့် တိုရွိုက်များသည် ခိုင်မာပြီး ညီညာသော သံလိုက်စက်ကွင်းများ ထုတ်လုပ်ရန် အသုံးပြုသည့် ဝါယာကြိုးကွိုင်များဖြစ်သည်။ ဆိုလီယိုနိုက်များနှင့် တိုရွိုက်များရှိ လျှပ်စစ်သံလိုက် চাহিদာကို ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ကိရိယာများ၊ သိပ္ပံဆိုင်ရာ ပစ္စည်းကိရိယာများနှင့် ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များ အပါအဝင် အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် အသုံးပြုကြသည်။
၁။ ဆိုလီနွိုက်
– အလုပ်လုပ်ပုံမူ- လျှပ်စစ်စီးကြောင်းတစ်ခုသည် solenoid မှတစ်ဆင့် စီးဆင်းသောအခါ၊ coil အတွင်းရှိ uniform magnetic field တစ်ခုကို ထုတ်ပေးပါသည်။ solenoid ရှိ စီးကြောင်းပြောင်းလဲမှုများသည် magnetic flux တွင် ပြောင်းလဲမှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး ၎င်းသည် အခြားအနီးနားရှိ coil များတွင် EMF ကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။
– အသုံးချမှုများ- Solenoid များကို MRI စက်များ၊ လျှပ်စစ်သံလိုက် actuator များနှင့် မော်တော်ကားထိန်းချုပ်မှုစနစ်များကဲ့သို့သော ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများတွင် အသုံးပြုကြသည်။
၂။ တိုရွိုက်
– အလုပ်လုပ်ပုံအခြေခံမူ- တိုရွိုက်ဆိုသည်မှာ လက်စွပ်တစ်ခုထဲသို့ ရစ်ပတ်ထားသော ဝါယာကြိုးကွိုင်တစ်ခုဖြစ်သည်။ တိုရွိုက်ရှိ လျှပ်စစ်စီးကြောင်းမှ ထုတ်ပေးသော သံလိုက်စက်ကွင်းကို အူတိုင်အတွင်း ပိတ်လှောင်ထားပြီး ပြင်ပသံလိုက်စက်ကွင်းများမှ စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုနှင့် အနှောင့်အယှက်များကို လျှော့ချပေးသည်။
– အသုံးချမှုများ- တိုရွိုက်များကို တိုရွိုက်ထရန်စဖော်မာများ၊ နျူကလီးယားဓာတ်ပေါင်းဖိုများနှင့် ဆက်သွယ်ရေးပစ္စည်းများတွင် အသုံးပြုကြသည်။
ကြိုးမဲ့နည်းပညာတွင် လျှပ်စစ်သံလိုက်လှုံ့ဆော်မှု
ကြိုးမဲ့နည်းပညာသည် လျှပ်စစ်သံလိုက် induction ၏ နိယာမကိုလည်း အသုံးပြုသည်။ ကြိုးမဲ့အားသွင်းခြင်းနှင့် ကြိုးမဲ့ပါဝါထုတ်လွှင့်ခြင်းသည် လျှပ်စစ်သံလိုက် induction ကို အသုံးပြု၍ ကြိုးမဲ့စွမ်းအင်လွှဲပြောင်းပေးသည့် အသုံးချမှုများ၏ ဥပမာနှစ်ခုဖြစ်သည်။
၁။ ကြိုးမဲ့အားသွင်းခြင်း
– အလုပ်လုပ်ပုံ အခြေခံမူ- ကြိုးမဲ့အားသွင်းခြင်းသည် အားသွင်းကွိုင်မှထုတ်လုပ်သော သံလိုက်စက်ကွင်းကို အသုံးပြု၍ အားသွင်းမည့်စက်နှင့် တွဲထားသော လက်ခံကွိုင်တွင် EMF ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ပြောင်းလဲနေသော သံလိုက်စက်ကွင်းသည် လက်ခံကွိုင်တွင် လျှပ်စစ်စီးကြောင်းကို ထုတ်လုပ်ပေးပြီး ၎င်းကို စက်၏ဘက်ထရီကို အားသွင်းရန် အသုံးပြုသည်။
– အသုံးချမှုများ- ကြိုးမဲ့အားသွင်းခြင်းကို စမတ်ဖုန်းများ၊ စမတ်နာရီများနှင့် သယ်ဆောင်ရလွယ်ကူသော ဆေးဘက်ဆိုင်ရာပစ္စည်းများကဲ့သို့သော အီလက်ထရွန်းနစ်ကိရိယာများတွင် အသုံးပြုသည်။
၂။ ကြိုးမဲ့ ပါဝါထုတ်လွှင့်ခြင်း
– အလုပ်လုပ်ပုံအခြေခံမူ- ကြိုးမဲ့ပါဝါထုတ်လွှင့်မှုသည် အကွာအဝေးတစ်ခုခြားထားသော ကွိုင်နှစ်ခုအကြား စွမ်းအင်လွှဲပြောင်းရန် ပဲ့တင်ထပ်သံလိုက်စက်ကွင်းကို အသုံးပြုသည်။ ပို့လွှတ်သည့်ကွိုင်နှင့် လက်ခံသည့်ကွိုင်များအကြား ပဲ့တင်ထပ်မှုသည် စွမ်းအင်လွှဲပြောင်းမှု၏ ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။
– အသုံးချမှုများ- ကြိုးမဲ့ပါဝါထုတ်လွှင့်မှုကို လျှပ်စစ်ကားအားသွင်းခြင်း၊ ကိုယ်တွင်းထည့်သွင်းနိုင်သော ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများနှင့် ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်စနစ်များတွင် အသုံးပြုသည်။
ဆက်စပ်ဖြစ်ရပ်များ
၁။ အက်ဒီ လျှပ်စီးကြောင်း အကျိုးသက်ရောက်မှု
– အလုပ်လုပ်ပုံနိယာမ- Eddy current များသည် ပြောင်းလဲနေသော သံလိုက်စက်ကွင်းကြောင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းတွင် ဖြစ်ပေါ်လာသော လျှပ်စီးကြောင်းများဖြစ်သည်။ ဤ eddy current များသည် ၎င်းတို့ကို ဖြစ်ပေါ်စေသော သံလိုက်စီးကြောင်းပြောင်းလဲမှုကို ဆန့်ကျင်သည့် သံလိုက်စက်ကွင်းကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။
– အသုံးချမှုများ- Eddy current ကို လျှပ်စစ်သံလိုက်ဘရိတ်များ၊ သတ္တုထောက်လှမ်းခြင်းနှင့် ပျက်စီးခြင်းမရှိသော စမ်းသပ်ခြင်းတို့တွင် အသုံးပြုသည်။
၃။ သံလိုက်ခံနိုင်ရည်ရှိမှု
– အလုပ်လုပ်ပုံနိယာမ- Magnetoresistance ဆိုသည်မှာ ပြင်ပသံလိုက်စက်ကွင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ပစ္စည်း၏ လျှပ်စစ်ခုခံမှုပြောင်းလဲမှုဖြစ်သည်။ ဤဖြစ်စဉ်ကို ဒေတာသိုလှောင်မှုနည်းပညာနှင့် သံလိုက်အာရုံခံကိရိယာများတွင် အသုံးပြုသည်။
– အသုံးချမှုများ- Magnetoresistance ကို hard disk drive များ၊ မြန်နှုန်းအာရုံခံကိရိယာများနှင့် အနေအထားအာရုံခံစနစ်များတွင် အသုံးပြုသည်။
၁။ ခန်းမအာနိသင်
– အလုပ်လုပ်ပုံနိယာမ- Hall effect ဆိုသည်မှာ လျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်ခုရှိ လျှပ်စစ်စီးကြောင်းနှင့် ထောင့်မှန်ကျသော သံလိုက်စက်ကွင်းသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်းတစ်လျှောက်တွင် ဗို့အားကွာခြားချက်ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည့် ဖြစ်စဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤဗို့အားကို Hall voltage ဟုခေါ်သည်။
– အသုံးချမှုများ- Hall effect ကို Hall အာရုံခံကိရိယာများတွင် သံလိုက်စက်ကွင်းများ၊ အလျင်နှင့် အနေအထားကို တိုင်းတာရန် အသုံးပြုသည်။
နိဂုံး
လှုံ့ဆော်မှုအလားအလာ EMF (EMF) သည် ခေတ်မီနည်းပညာများစွာ၏ အခြေခံဖြစ်သော လျှပ်စစ်သံလိုက်တွင် အရေးကြီးသောဖြစ်စဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ လျှပ်စစ်ဓာတ်အားပေးစက်များနှင့် ထရန်စဖော်မာများမှသည် ကြိုးမဲ့နည်းပညာနှင့် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာကိရိယာများအထိ၊ လျှပ်စစ်သံလိုက်လှုံ့ဆော်မှုနိယာမသည် ကျယ်ပြန့်ပြီး သိသာထင်ရှားသော အသုံးချမှုများရှိသည်။ Faraday ၏ လျှပ်စစ်သံလိုက်လှုံ့ဆော်မှုဥပဒေနှင့် Lenz ၏ဥပဒေတို့သည် လှုံ့ဆော်မှု EMF ကို နားလည်ခြင်းနှင့် အသုံးပြုခြင်းအတွက် သီအိုရီဆိုင်ရာအခြေခံကို ပံ့ပိုးပေးသည်။ eddy currents၊ magnetoresistance နှင့် Hall effect ကဲ့သို့သော ဆက်စပ်ဖြစ်စဉ်များသည် သိပ္ပံနှင့်နည်းပညာ၏ နယ်ပယ်အသီးသီးတွင် လျှပ်စစ်သံလိုက်လှုံ့ဆော်မှု၏ ပျံ့နှံ့မှုကို သရုပ်ပြသည်။ နည်းပညာနှင့် သုတေသနတိုးတက်လာသည်နှင့်အမျှ လှုံ့ဆော်မှု EMF ၏ အသုံးချမှုများသည် ဆက်လက်တိုးချဲ့လာမည်ဖြစ်ပြီး အနာဂတ်တွင် ပိုမိုခေတ်မီပြီး ထိရောက်သော ဆန်းသစ်တီထွင်မှုများဆီသို့ တံခါးဖွင့်ပေးမည်ဖြစ်သည်။
