மின்காந்தம்

ஒரு எளிய மின்காந்தம் ஒரு இரும்பு அகணியின் மேல் சுற்றப்பட்ட காவலிட்ட கம்பிச் சுருளைக் கொண்டிருக்கும். பிறப்பிக்கப்படும் காந்தப்புலத்தின் வலிமையானது கம்பியினூடு பாயும் மின்னோட்டத்தின் அளவுக்கு நேர்விகிதசமனாகும்.

மின்னோட்டம் பாய்வதன் மூலம் காந்தப் புலத்தை உருவாக்கும் காந்தம் மின்காந்தம் எனப்படும். இங்கு மின்னோட்டம் நிறுத்தப்படும்போது காந்தப்புலம் மறைந்துவிடும். மோட்டர்கள், மின்பிறப்பாக்கிகள், ஒலிபெருக்கிகள், வன்தட்டுக்கள், காந்தப் பரிவுப் படிமவாக்கல் இயந்திரங்கள், விஞ்ஞான உபகரணங்கள், காந்தவியல் பிரித்தெடுப்பு சாதனங்கள் போன்ற மின் சாதனங்களில் மின்காந்தங்கள் ஒரு உப அங்கமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும் கைத்தொழிற்துறையில் பாரமான இரும்புப் பாளங்களைத் தூக்கும் பணியில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

கம்பியொன்றில் பாயும் மின்னோட்டமானது அக்கம்பியைச் சுற்றி காந்தப்புலமொன்றை உருவாக்குகிறது. காந்தப்புலத்தை ஒருமுகப்படுத்துவதற்காக மின்காந்தமொன்றில் கம்பியானது முறுக்குகள் மிகவும் அருகருகே இருக்கும் வகையில் ஒரு சுருளாகச் சுற்றப்பட்டிருக்கும். அப்போது கம்பியின் ஒவ்வொரு முறுக்கினாலும் உண்டாக்கப்படும் காந்தப்புலமானது சுருளின் மையத்தினூடாகச் சென்று ஒரு உறுதியான காந்தப்புலத்தைத் தோற்றுவிக்கிறது.

கம்பியியொன்றினூடு பாயும் மின்னோட்டம்(I) காந்தப்புலமொன்றை(B) தோற்றுவிக்கிறது. புலமானது வலக்கைவிதிக்கமைவாக திசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது.

கம்பிச் சுருளினூடான காந்தப்புலத்தின் திசையை வலக்கை விதி மூலம் துணியலாம். அதாவது, வலக்கையின் விரல்கள் கம்பிச்சுருளினூடு பாயும் மின்னோட்டத்தின் திசையில் வளைக்கப்படுமாயின் வலக்கைப் பெருவிரலானது கம்பிச்சுருளின் மையத்தினூடாகப் பாயும் காந்தப்புலத்தின் திசையைத் தரும். காந்தப்புலக்கோடுகள் வெளியேறுவதாகத் தோற்றும் முனைவு அம் மின்காந்தத்தின் வடமுனைவாக வரையறுக்கப்படும்.

வழங்கப்படும் மின்னோட்டத்தின் அளவை ஆளுவதன் மூலம் உருவாகும் காந்தப்புலத்தின் அளவை ஒரு பரந்த வீச்சுக்கு, விரைவாக மாற்றக்கூடியதாக இருப்பது நிலைபேறான காந்தத்துடன் ஒப்பிடுகையில் மின்காந்தத்தின் முக்கிய அனுகூலமாகும். இருப்பினும் காந்தப்புலத்தைப் பேணுவதற்கு தொடர்ச்சியான மின்சக்தி வழங்கல் அவசியமாகும்.

இரும்பு அகணியின் செயற்பாடு

காந்தத்தின் அகணிப்பகுதியின் பதார்த்தமானது(வழமையாக இரும்பு), சிறிய காந்தங்களைப் போல் செயற்படும் ”காந்த ஆட்சிப்பகுதிகள்” எனப்படும் சிறு வலயங்களால் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. மின்காந்தத்தில் மின்னோட்டம் பாய்வதற்கு முன் இக் காந்த ஆட்சிப்பகுதிகள் எழுமாறான திசைகளைச் சுட்டியவாறு காணப்படும். ஆகவே அவற்றின் சிறிய காந்தப் புலங்கள் ஒன்றையொன்று சமப்படுத்திக் கொள்ளும். ஆகவே, இரும்பில் பெரியளவில் காந்தப்புலம் உருவாக மாட்டாது. அகணியின் மேல் சுற்றப்பட்டுள்ள கம்பியில் மின்னோட்டம் பாயும்போது சுருளில் உருவாகும் காந்தப்புலம் மெல்லிரும்பு அகணியை அதிரச் செய்வதன் மூலம் காந்த ஆட்சிப்பகுதிகளை காந்தப்புலத்துக்குச் சமாந்தரமாக ஒழுங்கமைக்கிறது. எனவே அவற்றின் சிறிய காந்தப்புலங்கள் ஒன்றுசேர்ந்து காந்தத்தைச் சூழ பெரிய காந்தப்புலத்தைத் தோற்றுவிக்கின்றன. மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும் போது, காந்த ஆட்சிப்பகுதிகள் ஒழுங்கமையும் வீதமும் அதிகரிப்பதால், காந்தப்புலத்தின் வலிமையும் அதிகரிக்கும். எனினும் எல்லாக் காந்த ஆட்சிப்பகுதிகளும் இவ்வாறு ஒழுங்கமைந்த பின்னர் மின்னோட்டத்தின் அதிகரிப்பு பெரியளவில் காந்தப்புலத்தை அதிகரிக்க மாட்டாது. இந்நிலை "நிரம்பல் நிலை" என அழைக்கப்படுகிறது.

சுருளிலுள்ள மின்சாரம் துண்டிக்கப்படும்போது பெரும்பாலான ஆட்சிப்பகுதிகள் தமது ஒழுங்கமைவை இழந்து எழுமாறான நிலையை அடையும். ஆயினும் சில ஒழுங்கமைவுகள் மாற்றமடையாது காணப்படும். ஏனெனில் இவ்வாட்சிப்பகுதிகள் தமது திசையை மாற்றுவதில் பாரிய எதிர்ப்பை எதிர்நோக்குகின்றன. இதனால் மின்காந்தத்தின் அகணி ஒரு வலுக்குறைந்த நிலைபேறான காந்தமாக மாறுகின்றது.

வரலாறு

ஸ்டேர்ஜனின் மின்காந்தம், 1824

1820ல் டேனிய விஞ்ஞானியான ஆன்சு கிருத்தியான் ஆர்ஸ்டெட், கடத்தியொன்றினூடு பாயும் மின்னோட்டம் அக்கடத்தியைச் சூழ காந்தப்புலத்தை உருவாக்குவதைக் கண்டறிந்தார். 1824ல் பிரித்தானிய விஞ்ஞானியான வில்லியம் ஸ்டேர்ஜன் மின்காந்தத்தைக் கண்டுபிடித்தார். அவரது முதலாவது மின்காந்தம் காவலிடப்படாத செப்புக்கம்பியினால் 18 தடவைகள் சுற்றப்பட்ட குதிரை லாட வடிவிலான இரும்புத்துண்டினால் ஆக்கப்பட்டிருந்தது. இரும்பு, வாணிசு பூச்சினால் காவலிடப்பட்டிருந்தது. சுருளினூடாக மின்னோட்டமொன்று பாயும்போது, இரும்பு காந்தமாக்கப்பட்டதோடு ஏனைய இரும்புத்துண்டுகளையும் கவர்ந்தது. மின்னோட்டம் நிறுத்தப்பட்டபோது அது காந்தத்தன்மையை இழந்தது. இத்துண்டு வெறுமனே 200 கிராம் திணிவைக் கொண்டிருந்தபோதும், ஒரு தனிக்கல மின்கலத்துடன் இணைக்கப்படும்போது 4 கிலோகிராம் திணிவை உயர்த்தக்கூடியதாய் இருந்தது. இதன் மூலம் மின்காந்தத்தின் வலிமையை ஸ்டேர்ஜன் உணர்த்தினார். எவ்வாரயினும் ஸ்டேர்ஜனின் மின்காந்தம் நலிந்ததாக இருந்தது. ஏனெனில், பயன்படுத்தப்பட்ட செப்புக்கம்பி காவலிடப்படாதிருந்தமையால், அகணியைச் சுற்றி செப்புக்கம்பியை ஒருதடவை மாத்திரமே சுற்றக்கூடியதாய் இருந்தது. மேலும், கம்பியின் ஒவ்வொரு சுற்றுக்கிடையிலும் இடைவெளிகள் விடவேண்டியிருந்தது. இதனால், அகணியைச் சுற்றி சுற்றப்படும் சுற்றுக்களின் எண்ணிக்கை குறைக்கப்பட்டது. 1827ன் துவக்கத்தில் அமெரிக்க விஞ்ஞானியான ஜோசப் ஹென்றி, மின்காந்தத்தை மேம்படுத்தி, பிரபல்யப்படுத்தினார். பட்டு நூலினால் காவலிடப்பட்ட கம்பிகளைப் பயன்படுத்தியதன் மூலம், அவரால் அகணியின்மீது அதிக படைகளில் கம்பியைச் சுற்றமுடிந்தது. இதனால் ஆயிரக்கணக்கான சுற்றுக்களைக்கொண்ட வலிமையான காந்தங்களை அவரால் உருவாக்க முடிந்தது. இவற்றுள் ஒன்று, 936கிலோகிராம் திணிவை உயர்த்தக்கூடியதாய் இருந்தது. மின்காந்தம் முதலில் பிரதானமாக தந்தி ஒலிப்பானில் பயன்படுத்தப்பட்டது.

மின்காந்தத்தின் பயன்பாடுகள்

மின்காந்தங்கள் பெரும்பாலும் பின்வரும் மின் மற்றும் மின்பொறியியல் உபகரணங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இரும்புத்துகள்களை தூக்க உதவும் மின்காந்த பாரந்தூக்கி, 1914

• மோட்டர்கள் மற்றும் மின்பிறப்பாக்கிகள்
• நிலைமாற்றிகள்
• மின்மணி
• ஒலிபெருக்கி
• காந்தப் பதிவுச் சாதனங்கள்
• அஞ்சல் சுற்று
• துகள் முடுக்கி
• மின்காந்த பூட்டு
• காந்தப் பரிவுப் படிமவாக்கல் இயந்திரங்கள் மற்றும் திணிவுப் பகுப்பு மானி போன்ற விஞ்ஞான உபகரணங்கள்
• காந்தப் பிரித்தெடுப்பு
• பாரந்தூக்கிகள்