காந்தத் தூண்டல் – சிக்கல்களும் தீர்வுகளும்
1. பின்வரும் காரணிகள் கடத்திக் கம்பியின் மீதான காந்தத் தூண்டலைப் பாதிக்கின்றன.
(1) கம்பியில் பாயும் மின்னோட்டம்
(2) மின்கடத்துத்திறன்
(3) கம்பி அடர்த்தி
(4) கம்பியிலிருந்து ஒரு புள்ளியின் தூரம்
எந்தக் கூற்றுகள் சரியானவை?
தீர்வு:
ஒரு கம்பியின் காந்தத் தூண்டலின் சமன்பாடு:
μ o = வெற்றிடத்தின் ஊடுதிறன் அல்லது காந்த மாறிலி
I = கம்பியில் பாயும் மின்னோட்டம்
r = கம்பியிலிருந்து ஒரு புள்ளியின் தூரம்
B = காந்தத் தூண்டலின் அளவு
2. பின்வரும் காந்தத் தூண்டல் தொடர்பான கூற்றுகளைக் கவனிக்கவும்.
(1) கம்பியில் பாயும் மின்னோட்டம்
(2) வெற்றிடத்தின் ஊடுருவக்கூடிய தன்மை
(3) கம்பி குறுக்கு வெட்டு பரப்பளவு
(4) கம்பி அடர்த்தி
ஒரு கம்பி கடத்தியில் காந்தத் தூண்டலின் அளவுகளை எது பாதிக்கிறது?
தீர்வு
காந்தத் தூண்டல் சூத்திரத்தையும் முந்தைய விளக்கத்தையும் கற்றுக்கொள்ளுங்கள்.
3. கடத்தி கம்பியில் மின்னோட்டம் I பாய்கிறது. வட்டத்தின் மையத்தில் உள்ள காந்தத் தூண்டல் (P) என்ன ? (µ o = 4π.10 -7 Wb.m -1 .A -1 )
அறியப்பட்டது :
வட்டத்தின் ஆரம் (r) = 6 செ.மீ = 6 x 10-2 மீட்டர்
மின்னோட்டம் (I) = 8 ஆம்பியர்
வெற்றிடத்தின் ஊடுதிறன் (µ o ) = 4π x 10 -7 Wb.A -1 m -1
தேவை: வட்டத்தின் மையத்தில் உள்ள காந்தத் தூண்டல் (P)
தீர்வு:
360 ° – 90 ° = 270 ° . 270 ° / 360 ° = 3/4, எனவே 270 ° என்பது சுற்றளவின் 3/4 பங்கு ஆகும்.
பல சுற்றுகளைக் கொண்ட சுருளின் மையத்தில் உள்ள காந்தப்புல சூத்திரம்:
B = காந்தப்புலம், N = சுருள்களின் எண்ணிக்கை, I = மின்னோட்டம், r = வளைவு ஆரம்
மேற்கண்ட கணக்கில் ஒரே ஒரு சுற்று மட்டுமே இருப்பதால், சமன்பாட்டிலிருந்து N நீக்கப்படுகிறது. மேற்கண்ட கணக்கில் உள்ள கம்பிச் சுருள் 1 வட்டம் அல்ல, மாறாக 3/4 வட்டம் ஆகும். மேற்கண்ட சூத்திரம் இந்தக் கணக்கைக் கொண்டு மீண்டும் சரிசெய்யப்படுகிறது:
வட்டத்தின் மையத்தில் உள்ள காந்தத் தூண்டல் :
4. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு வட்டக் கம்பியில் 2 A மின்னோட்டம் பாய்கிறது. வட்டத்தின் ஆரம் 4π செ.மீ எனில், புள்ளி P-இல் ஏற்படும் காந்தத் தூண்டலின் அளவு மற்றும் திசை என்ன?
அறியப்பட்டது :
ஆரம் (r) = 4π செ.மீ = 4π x 10-2 மீட்டர்
மின்னோட்டம் (I) = 2 ஆம்பியர்
வெற்றிடத்தின் ஊடுதிறன் (µ o ) = 4π x 10 -7 Wb.A -1 m -1
தேவை : புள்ளி P இல் காந்தத் தூண்டலின் அளவு மற்றும் திசை
தீர்வு:
மேற்கண்ட கணக்கில் உள்ள கம்பிச் சுருள் அரை வட்டம் ஆகும்.
புள்ளி P இல் உள்ள காந்தத் தூண்டலின் அளவு :
காந்தத் தூண்டல் தொடர்பான 20 கருத்து சார்ந்த கேள்விகளும் பதில்களும்:
1. கேள்வி: காந்தத் தூண்டல் என்றால் என்ன?
விடை: காந்தத் தூண்டல் அல்லது காந்தப் பாய்வு அடர்த்தி என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் உள்ள காந்தப்புலக் கோடுகளின் செறிவின் அளவீடு ஆகும். இது B என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது மற்றும் இதன் அலகு டெஸ்லா (T) ஆகும்.
2. கேள்வி: காந்தத் தூண்டலுக்கும் காந்தப்புலத்திற்கும் என்ன தொடர்பு?
விடை: காந்தத் தூண்டல் என்பது ஒரு காந்தப்புலத்தின் அளவுசார் பிரதிநிதித்துவம் ஆகும். இது, வெளியில் உள்ள எந்தவொரு குறிப்பிட்ட புள்ளியிலும் அதன் வலிமையையும் திசையையும் சுட்டிக்காட்டுகிறது.
3. கேள்வி: ஃபாரடேயின் மின்காந்தத் தூண்டல் விதி என்றால் என்ன?
விடை: ஃபாரடே விதியின்படி, எந்தவொரு மூடிய மின்சுற்றிலும் தூண்டப்படும் மின்னியக்கு விசை (EMF), அந்தச் சுற்றின் வழியே செல்லும் காந்தப் பாயத்தின் எதிர்மறை மாற்ற வீதத்திற்குச் சமமாக இருக்கும்.
4. கேள்வி: ஒரு சுருளின் திசையமைப்பு, அது பெறும் காந்தத் தூண்டலை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?
விடை: ஒரு சுருளின் தளம் காந்தப்புலத்திற்குச் செங்குத்தாக இருக்கும்போது அது பெறும் காந்தத் தூண்டல் அதிகபட்சமாகவும், தளம் அதற்கு இணையாக இருக்கும்போது குறைந்தபட்சமாகவும் இருக்கும்.
5. கேள்வி: மின்மாற்றிகளில் காந்தத் தூண்டல் என்ன பங்கு வகிக்கிறது?
விடை: மின்மாற்றிகளில், முதன்மைச் சுருளில் ஏற்படும் மாறுதிசை காந்தத் தூண்டலானது இரண்டாம் நிலைச் சுருளில் ஒரு மின்னியக்கு விசையைத் தூண்டி, சுருள்களுக்கு இடையில் மின் ஆற்றல் பரிமாற்றத்தை அனுமதிக்கிறது.
6. கேள்வி: காந்தப்புலத்தில் ஒரு கடத்தியின் இயக்கம் எவ்வாறு மின்காந்தத் தூண்டலுக்கு வழிவகுக்கிறது?
விடை: ஒரு கடத்தி காந்தப்புலத்தில் நகரும்போது, அதன் வழியே செல்லும் காந்தப்புலக் கோடுகளின் எண்ணிக்கை மாறுவதால், ஃபாரடே விதியின்படி ஒரு தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசை (EMF) ஏற்படுகிறது.
7. கேள்வி: காந்தத் தூண்டலின் அலகு என்ன?
விடை: காந்தத் தூண்டலின் அலகு டெஸ்லா (T) ஆகும், இது வெபர்/சதுர மீட்டருக்கு (Wb/m²) சமமாகும்.
8. கேள்வி: லென்ஸ் விதிக்கும் காந்தத் தூண்டலுக்கும் என்ன தொடர்பு?
விடை: மின்காந்தத் தூண்டலினால் உருவாகும் தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசை (EMF) மற்றும் மின்னோட்டத்தின் திசையை லென்ஸ் விதி குறிப்பிடுகிறது. அது, அதனை உருவாக்கிய காந்தப் பாய மாற்றத்தை எதிர்க்கிறது.
9. கேள்வி: தூண்டல் சுருள்களில் இரும்பு ஏன் பெரும்பாலும் உள்ளகம் ஆகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது?
பதில்: இரும்பு ஒரு ஃபெரோகாந்தப் பொருள், அதை எளிதில் காந்தமாக்க முடியும். இதை உள்ளகம் ஆகப் பயன்படுத்தும்போது, அது காந்தத் தூண்டலை மேம்படுத்தி, காந்தப்புலக் கோடுகளை ஒருமுகப்படுத்தி, சுருளின் செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது.
10. கேள்வி: காந்தப் பாய மாற்றத்தின் வீதத்தால், தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசையின் அளவு எவ்வாறு பாதிக்கப்படுகிறது?
விடை: தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசையின் அளவு, காந்தப் பாய மாற்றத்தின் வீதத்திற்கு நேர் விகிதத்தில் உள்ளது.
11. கேள்வி: பரஸ்பரத் தூண்டல் என்றால் என்ன?
பதில்: பரஸ்பர தூண்டல் என்பது, ஒரு சுருளின் மின்னோட்டத்தில் ஏற்படும் மாற்றம், மாறும் காந்தப்புலத்தின் காரணமாக அருகிலுள்ள சுருளில் ஒரு மின்னியக்கு விசையைத் தூண்டும் செயல்முறையைக் குறிக்கிறது.
12. கேள்வி: ஒரு அமைப்பில் மின்காந்தத் தூண்டலின் செயல்திறனை எவ்வாறு அதிகரிக்கலாம்?
பதில்: அதிக காந்த ஊடுதிறன் கொண்ட பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும், மின்தடை இழப்புகளைக் குறைப்பதன் மூலமும், காந்தப்புலத்தைப் பொறுத்து சுருளின் வடிவமைப்பு மற்றும் திசையமைப்பை உகந்ததாக்குவதன் மூலமும் செயல்திறனை அதிகரிக்கலாம்.
13. கேள்வி: சுயத் தூண்டல் என்றால் என்ன?
விடை: ஒரு சுருளில் மாறும் மின்னோட்டமானது, அதன் மாறும் காந்தப்புலத்தின் காரணமாக அதே சுருளில் ஒரு மின்னியக்கு விசையைத் தூண்டும்போது தன்-தூண்டல் ஏற்படுகிறது.
14. கேள்வி: ஒரு சுருளில் உள்ள சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை காந்தத் தூண்டலை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?
விடை: காந்தப் பாய்வின் மாற்ற விகிதம் மாறாமல் இருக்கும் பட்சத்தில், ஒரு சுருளில் உள்ள சுற்றுகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பது தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசையை (EMF) அதிகரிக்கிறது.
15. கேள்வி: மின்னாக்கிகளில் காந்தத் தூண்டல் என்ன பங்கு வகிக்கிறது?
பதில்: மின்னாக்கிகளில், இயந்திர இயக்கம் (பெரும்பாலும் சுழற்சி இயக்கம்) சுருள்களில் உள்ள காந்தப் பாயத்தில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகிறது. இது மின்காந்தத் தூண்டலுக்கும் மாறுதிசை மின்னோட்டத்தின் (AC) உருவாக்கத்திற்கும் வழிவகுக்கிறது.
16. கேள்வி: நிலையான காந்தங்களுக்கும் அசையாத கடத்திகளுக்கும் இடையில் காந்தத் தூண்டல் ஏற்பட முடியுமா?
பதில்: இல்லை, காந்தத் தூண்டல் ஏற்படுவதற்கு, காந்தத்திற்கும் கடத்திக்கும் இடையில் சார்பு இயக்கம் இருக்க வேண்டும், அல்லது காந்தப்புலமே மாறிக் கொண்டிருக்க வேண்டும்.
17. கேள்வி: காந்தத் தூண்டலுக்கும் காந்த ஊடுதிறனுக்கும் என்ன தொடர்பு?
விடை: காந்த ஊடுதிறன் என்பது ஒரு பொருளின் காந்தப்புல உருவாக்கத்தை ஆதரிக்கும் திறனை அளவிடுகிறது. அதிக காந்த ஊடுதிறன் கொண்ட பொருட்கள் காந்தப்புலக் கோடுகளை ஒருமுகப்படுத்த முடியும், இது அதிக காந்தத் தூண்டலுக்கு வழிவகுக்கிறது.
18. கேள்வி: ஒரு கடத்தி காந்தப்புலத்தின் வழியே வேகமாகச் செல்லும்போது, தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசைக்கு (EMF) என்ன நிகழ்கிறது?
விடை: காந்தப்புல வலிமை மாறாமல் இருக்கும்போது, காந்தப்புலத்தின் வழியே செல்லும் கடத்தியின் வேகத்தைப் பொறுத்து தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசை (EMF) அதிகரிக்கிறது.
19. கேள்வி: வெவ்வேறு குறுக்குவெட்டுப் பரப்புகளைக் கொண்ட இரண்டு சுருள்கள் ஒரே காந்தத் தூண்டலைக் கொண்டிருக்க முடியுமா?
பதில்: ஆம், காந்தத் தூண்டல் (B) சுருளின் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பளவைச் சார்ந்தது அல்ல, ஆனால் அது காந்தப்புல வலிமையையும், புலத்தைப் பொறுத்து சுருளின் திசையமைப்பையும் சார்ந்துள்ளது.
20. கேள்வி: மின்காந்தத் தூண்டல் நிகழ்வானது, ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியை எவ்வாறு ஆதரிக்கிறது?
விடை: மின்காந்தத் தூண்டல், இயந்திர ஆற்றலை (இயக்கத்தை) மின் ஆற்றலாகவும், மின் ஆற்றலை இயந்திர ஆற்றலாகவும் மாற்றுகிறது. ஆற்றலின் வடிவம் மாறினாலும், மொத்த ஆற்றல் மாறாமல் நிலையாக இருக்கும்.
காந்தத் தூண்டலையும் அதன் கோட்பாடுகளையும் புரிந்துகொள்வது, மின் உற்பத்தி முதல் மின்னணு சாதனங்கள் வரையிலான பல்வேறு தொழில்நுட்பங்களில் முன்னேற்றங்களைச் சாத்தியமாக்குகிறது.
