காந்த விசையின் விளக்கம்

காந்த விசையின் விளக்கம்

காந்த விசை என்பது அன்றாட வாழ்க்கையுடன் மிகவும் நெருங்கிய தொடர்புடைய இயற்கை விசைகளில் ஒன்றாகும், ஆயினும் அது நேரடித் தொடர்பு இல்லாமல் செயல்படுவதால், பெரும்பாலும் ஒரு 'மர்மமான' உணர்வைத் தருகிறது. ஒரு காந்தம் ஆணியை ஈர்க்கும்போதும், திசைகாட்டி முள் வடக்கைக் காட்டும்போதும், அல்லது ஒரு மின் மோட்டார் மின் ஆற்றலை இயக்கமாக மாற்றும்போதும் நாம் அதைக் காண முடியும். இந்த நிகழ்வுகளுக்குப் பின்னால், காந்த விசைக்கு ஒரு வலுவான அறிவியல் விளக்கம் உள்ளது, மேலும் இது நவீன தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சிக்கு இன்றியமையாதது. இந்தக் கட்டுரை காந்த விசையின் வரையறை, அதன் மூலங்கள், அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது மற்றும் அன்றாட வாழ்வில் அதன் பயன்பாட்டிற்கான எடுத்துக்காட்டுகள் ஆகியவற்றை விவாதிக்கிறது.

காந்த விசை என்றால் என்ன?

எளிமையாகச் சொன்னால், காந்த விசை என்பது மற்றொரு காந்தம், சில பொருட்கள் (இரும்பு போன்றவை) அல்லது நகரும் மின் மின்னூட்டம் ஆகியவற்றின் மீது ஒரு காந்தப்புலத்தின் தாக்கத்தால் எழும் ஒரு விசையாகும். இந்த விசை ஒரு தொடுதலற்ற விசை (தொலைவில் செயல்படக்கூடிய விசை) ஆகும், ஏனெனில் பொருள்கள் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கவோ அல்லது விலக்கவோ தொட வேண்டிய அவசியமில்லை.

இயற்பியலில், காந்த விசை என்பது மின்காந்தவியலுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையது; மின்காந்தவியல் என்பது மின்சாரத்திற்கும் காந்தத்திற்கும் இடையிலான உறவாகும். காந்தவியல் என்பது வெறுமனே "சில பொருட்களின் ஒரு பண்பு" மட்டுமல்ல, மாறாக அது ஒரு அடிப்படை இடைவினையின் பகுதியாகும். இந்த இடைவினையே, பல இயற்கை மற்றும் தொழில்நுட்ப அமைப்புகளில் மின்சாரம், மின்புலங்கள் மற்றும் காந்தப்புலங்கள் எவ்வாறு பங்கு வகிக்கின்றன என்பதையும் விளக்குகிறது.

காந்தப்புலம்: ஒரு காந்தத்தின் “செல்வாக்கு மண்டலம்”

காந்த விசைகள் செயல்படுவதற்கு, ஒரு காந்தப்புலம் இருக்க வேண்டும். காந்தப்புலம் என்பது, ஒரு காந்தம் அல்லது மின்னோட்டம் பாயும் கடத்தியைச் சுற்றியுள்ள, காந்த விசைகளை உணரக்கூடிய பகுதியாகும். ஒரு காந்தப்புலம் பொதுவாக காந்தப்புலக் கோடுகளால் சித்தரிக்கப்படுகிறது:

காந்தப்புலக் கோடுகள் காந்தத்திற்கு வெளியே வட துருவத்திலிருந்து (N) வெளியேறி தென் துருவத்தில் (S) நுழைகின்றன.
புலக் கோடுகள் எவ்வளவு நெருக்கமாக இருக்கின்றனவோ, காந்தப்புலம் அவ்வளவு வலிமையாக இருக்கும்.
புலக் கோடுகள் ஒருபோதும் ஒன்றையொன்று வெட்டிக்கொள்வதில்லை.

ஒரு காந்தத்தின் அருகே ஆணியைக் கொண்டு வரும்போது அது ஏன் ஈர்க்கப்படுகிறது என்பதை காந்தப்புலம் என்ற கருத்து விளக்குகிறது: ஆணியானது காந்தப்புலத்தின் தாக்க வரம்பிற்குள் இருப்பதால், அது காந்தத்தை நோக்கி இழுக்கும் ஒரு விசையை உணர்கிறது.

காந்த துருவங்கள் மற்றும் ஈர்ப்பு-விலக்கு இடைவினைகள்

ஒவ்வொரு காந்தத்திற்கும் இரண்டு துருவங்கள் உள்ளன: வட துருவம் (N) மற்றும் தென் துருவம் (S). இந்தத் துருவங்களுக்கு இடையேயான இடைவினை ஒரு எளிய விதியைப் பின்பற்றுகிறது:

ஒத்த துருவங்கள் ஒன்றை ஒன்று விலக்கும் (வடக்கு துருவம் வடக்கையும், தெற்கு துருவம் தெற்கையும்).
– வெவ்வேறு துருவங்கள் ஒன்றை ஒன்று ஈர்க்கின்றன (வடக்கு துருவம் தெற்கு துருவத்துடன்).

இந்த நிகழ்வை இரண்டு காந்தத் தண்டுகளைக் கொண்டு காணலாம். ஒரு காந்தத்தின் வடமுனையை மற்றொரு காந்தத்தின் வடமுனைக்கு அருகில் கொண்டு வந்தால், அவை ஒன்றிலிருந்து ஒன்று விலகிச் செல்லும். இருப்பினும், வடமுனையை தென்முனைக்கு அருகில் கொண்டு வந்தால், அவை மேலும் நெருங்கி வந்து ஒன்றாக ஒட்டிக்கொள்ளும்.

சுவாரஸ்யமாக, காந்தங்களுக்கு ஒற்றைத் துருவம் இல்லை. ஒரு காந்தத்தை பாதியாக வெட்டினால், அதன் ஒவ்வொரு துண்டிலும் ஒரு வட மற்றும் ஒரு தென் துருவம் இருக்கும். சாதாரண சூழ்நிலைகளில் காந்தப் பண்புகளை 'ஒரே ஒரு துருவமாக' பிரிக்க முடியாது என்பதை இது நிரூபிக்கிறது.

காந்தங்கள் எங்கிருந்து வருகின்றன?

நமக்குத் தெரிந்த காந்தங்கள் பல்வேறு மூலங்களிலிருந்து வரக்கூடும்:

1. பட்டை காந்தங்கள் அல்லது நியோடைமியம் காந்தங்கள் போன்ற நிரந்தர காந்தங்கள். இந்தக் காந்தங்கள் தங்களின் காந்தத்தன்மையை நீண்ட காலத்திற்குத் தக்கவைத்துக் கொள்கின்றன.
2. மின்காந்தங்கள் என்பவை, பொதுவாக இரும்பு உள்ளகம் கொண்ட ஒரு கம்பிச் சுருள் (சோலனாய்டு) வழியாக மின்சாரம் பாய்வதால் உருவாக்கப்படும் காந்தங்கள் ஆகும். மின்காந்தங்களை இயக்கவும் அணைக்கவும் முடியும், மேலும் மின்னோட்டத்தை அல்லது சுற்றுகளின் எண்ணிக்கையை மாற்றுவதன் மூலம் அவற்றின் வலிமையைச் சரிசெய்யலாம்.
3. காந்தக்கல் போன்ற இயற்கை காந்தங்கள், இவை மேக்னடைட் என்ற கனிமத்தைக் கொண்டிருப்பதால் இயற்கையாகவே இரும்பை ஈர்க்கும் திறன் கொண்டவை.

நுண்ணிய மட்டத்தில், காந்தவியல் என்பது எலக்ட்ரான்களின் இயக்கம் மற்றும் 'சுழற்சி' எனப்படும் எலக்ட்ரான்களின் உள்ளார்ந்த பண்பு ஆகியவற்றிலிருந்து உருவாகிறது. இரும்பு, கோபால்ட் மற்றும் நிக்கல் போன்ற ஃபெரோகாந்தப் பொருட்களில், பல அணுக்களின் காந்தத் திருப்புத்திறன்கள் ஒரே திசையில் சீரமைந்து, ஒரு வலிமையான காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகின்றன.

நகரும் மின்னூட்டத்தின் மீதான காந்த விசை

காந்தங்கள் மற்றும் ஃபெரோகாந்தப் பொருட்களின் மீது செயல்படுவது மட்டுமின்றி, காந்த விசைகள் நகரும் மின்னூட்டங்களையும் பாதிக்கின்றன. இதுவே மின் மோட்டார்கள் மற்றும் மின்னாக்கிகள் போன்ற பல தொழில்நுட்பங்களின் அடிப்படையாகும்.

கருத்து ரீதியாக, ஒரு மின்னூட்டம் பெற்ற துகள் (எ.கா., எலக்ட்ரான்) ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும்போது, ​​அது தனது இயக்கத்தின் திசைக்கும் காந்தப்புலத்தின் திசைக்கும் செங்குத்தான ஒரு விசையை உணரும். இதன் விளைவாக, அத்துகளின் பாதை திசை திருப்பப்படலாம் அல்லது வட்டமாக மாற்றப்படலாம். இந்தக் கொள்கை பின்வருவனவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

– கேத்தோடு கதிர்க் குழாய் (பழைய திரை தொழில்நுட்பம்),
– துகள் முடுக்கி,
– மின்னூட்டம் மற்றும் நிறையின் அடிப்படையில் செயல்படும் ஒரு துகள் பிரிப்பான்.

லாரன்ஸ் விசை போன்ற இயற்பியல் சூத்திரங்கள் பள்ளிகளிலோ பல்கலைக்கழகங்களிலோ அடிக்கடி படிக்கப்பட்டாலும், அதன் மையக் கருத்து மிகவும் தெளிவானது: காந்தங்களால் நகரும் மின்னூட்டங்களின் ஓட்டத்தைத் திசை திருப்ப முடியும்.

காந்த விசையின் அளவைப் பாதிக்கும் காரணிகள்

காந்த விசையின் வலிமை பின்வரும் பல காரணிகளைச் சார்ந்துள்ளது:

1. காந்தப்புல வலிமை: வலிமையான காந்தம் அதிக விசையை உருவாக்கும்.
2. தூரம்: பொருள் காந்தத்திற்கு எவ்வளவு அருகில் இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக அதன் ஈர்ப்பு விசை இருக்கும்.
3. பொருளின் வகை: இரும்பு மற்றும் எஃகு ஆகியவை காந்தங்களால் மிக எளிதாக ஈர்க்கப்படுகின்றன, அதேசமயம் அலுமினியம் மற்றும் தாமிரம் ஆகியவை மிகவும் பலவீனமாக ஈர்க்கப்படுகின்றன. மரம் மற்றும் பிளாஸ்டிக் பொதுவாக காந்தங்களால் ஈர்க்கப்படுவதில்லை.
4. காந்தம் அல்லது மின்னோட்டத்தின் நிலை: ஒரு மின்காந்தத்தில், மின்னோட்டம் மற்றும் சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்க அதிகரிக்க, காந்தப்புலமும் அதிகரிக்கும்.

பல காரணிகள் சம்பந்தப்பட்டிருப்பதால், நடைமுறையில் காந்த விசை பெரும்பாலும் ஒரு எளிய சோதனையின் மூலம் சோதிக்கப்படுகிறது: அதாவது, ஒரு காந்தத்தை பல்வேறு பொருட்களுக்கு அருகில் கொண்டு செல்வது, அல்லது தூரத்தைச் சரிசெய்து விசையின் மாற்றத்தைக் கவனிப்பது.

அன்றாட வாழ்வில் காந்த விசையின் எடுத்துக்காட்டுகள்

காந்த விசை என்பது வெறும் பாடப்புத்தகத் தலைப்பு மட்டுமல்ல. நாம் பயன்படுத்தும் பலதரப்பட்ட கருவிகளிலும் அமைப்புகளிலும் அது செயல்படுகிறது:

1. திசைகாட்டி
திசைகாட்டி ஊசி என்பது பூமியின் காந்தப்புலத்துடன் தன்னை சீரமைத்துக் கொள்ளும் ஒரு சிறிய காந்தம் ஆகும். இதனால்தான் திசைகாட்டி வடக்கு-தெற்கு திசையைக் காட்டுகிறது.

2. குளிர்சாதனப்பெட்டி கதவு மற்றும் காந்தப் பூட்டு
குளிர்சாதனப் பெட்டியின் கதவில் உள்ள காந்தப் பட்டை, காந்த ஈர்ப்பைப் பயன்படுத்தி கதவை இறுக்கமாக மூடி வைக்கிறது.

3. ஸ்பீக்கர்கள் மற்றும் ஹெட்ஃபோன்கள்
ஒலிபெருக்கிகள், ஒரு சுருளில் உள்ள மின்சாரத்திற்கும் ஒரு நிரந்தர காந்தப்புலத்திற்கும் இடையிலான இடைவினையைப் பயன்படுத்தி, ஒரு சவ்வை அதிர்வடையச் செய்து ஒலியை உருவாக்குகின்றன.

4. மின்சார மோட்டார்
மின்னோட்டம் பாயும் சுருளில் காந்த விசை முறுக்குவிசையை உருவாக்குவதால், சுழலி சுழன்று மோட்டார்கள் இயங்குகின்றன. மின்விசிறிகள், கலப்பான்கள், நீர் இறைப்பான்கள், சலவை இயந்திரங்கள் என ஏறக்குறைய அனைத்து நவீன வீட்டு உபயோகப் பொருட்களிலும் மோட்டார்கள் உள்ளன.

5. மின்னாக்கிகள் மற்றும் மின் உற்பத்தி நிலையங்கள்
ஜெனரேட்டர் என்பது மோட்டாரின் 'தலைகீழ்' வடிவம்: இயந்திர இயக்கம் ஒரு காந்தப்புலத்தில் உள்ள சுருளைச் சுழற்றி, மின்சாரத்தை உருவாக்குகிறது. இதுவே மின் உற்பத்தியின் அடிப்படைக் கொள்கையாகும்.

6. மேக்லெவ் ரயில் (காந்த மிதப்பு)
காந்த விலக்கு விசை மற்றும் மின்காந்தக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றின் காரணமாக, மேக்லெவ் ரயில்கள் தண்டவாளங்களுக்கு மேலே மிதக்கின்றன. இது உராய்வைக் குறைத்து, அதிவேகத்தில் செல்ல அனுமதிக்கிறது.

7. எம்.ஆர்.ஐ (காந்த அதிர்வுப் படமெடுப்பு)
மருத்துவ உலகில், எம்.ஆர்.ஐ ஆனது எக்ஸ்-கதிர் கதிர்வீச்சு இல்லாமல் உடல் உறுப்புகளின் மிகவும் துல்லியமான படங்களை உருவாக்க உதவுவதற்காக, மிக வலிமையான காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்துகிறது.

பூமியின் காந்தப்புலத்தின் பங்கு

பூமிக்கே ஒரு பெரிய காந்தப்புலம் உள்ளது, இது பெரும்பாலும் புவிகாந்தம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்தக் காந்தப்புலம் திசைகாட்டிகளுக்கு உதவுவது மட்டுமல்லாமல், பின்வருவனவற்றிலும் ஒரு பங்கைக் கொண்டுள்ளது:

– சூரியனிலிருந்து வரும் மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்களிலிருந்து (சூரியக் காற்று) பூமியைப் பாதுகாக்கிறது.
– துருவப் பகுதிகளில் அரோரா நிகழ்வு உருவாவதற்குத் துணைபுரிகிறது,
பூமியின் காந்தப்புலத்தை ஒரு “இயற்கை வரைபடமாக” பயன்படுத்துவதாகக் கருதப்படும் பறவைகள் மற்றும் ஆமைகள் போன்ற சில விலங்குகள் இடம்பெயர்வதற்கு இது உதவுகிறது.

முடிவுரை

காந்த விசை என்பது ஒரு காந்தப்புலத்திலிருந்து உருவாகி, நேரடித் தொடர்பு இல்லாமலேயே செயல்படக்கூடிய ஒரு விசையாகும். இது காந்தத் துருவங்களின் இடைவினை, காந்தப்புலங்களுக்கு சில பொருட்களின் எதிர்வினை, மற்றும் நகரும் மின்னூட்டங்கள் மீது காந்தப்புலங்கள் ஏற்படுத்தும் விளைவு ஆகியவற்றால் ஏற்படுகிறது. காந்த விசை எனும் கருத்து, காந்தங்கள் இரும்பை ஈர்ப்பது போன்ற பல எளிய நிகழ்வுகளை விளக்குவதோடு, மின் மோட்டார்கள், மின்னாக்கிகள், ஒலிபெருக்கிகள், எம்.ஆர்.ஐ கருவிகள், மற்றும் காந்தப்புல மிதவை ரயில்கள் போன்ற முக்கிய தொழில்நுட்பங்களுக்கும் அடிப்படையாக விளங்குகிறது. காந்த விசையைப் புரிந்துகொள்வது என்பது நவீன அறிவியலின் இன்றியமையாத அடித்தளங்களில் ஒன்றைப் புரிந்துகொள்வதாகும்; மேலும், இயற்பியலின் கோட்பாடுகள் மனிதர்கள் வாழும் விதத்தையும், தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கும் விதத்தையும் எவ்வாறு மாற்றியமைக்க முடியும் என்பதைக் காண்பதாகும்.

நீங்கள் விரும்பினால், நான் சூத்திரங்களுடன் (லாரன்ஸ் விசை, காந்தப்புலச் செறிவு B மற்றும் எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகள்) கூடிய ஒரு விரிவான அறிவியல் பதிப்பையோ அல்லது தொடக்க/நடுநிலைப் பள்ளி மாணவர்களுக்கான ஒரு எளிய பதிப்பையோ சேர்க்க முடியும்.