ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ನಿಯಮಗಳು

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ನಿಯಮಗಳು#

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ನಿಯಮಗಳು ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಾಲಕ ಬಲ (EMF) ಅಥವಾ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ನಿಯಮಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳು, ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಇಂಡಕ್ಟರ್ಗಳು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಅಡಿಪಾಯವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮ: ಒಂದು ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಬದಲಾದಾಗ, ಆ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಪ್ರೇರಿತವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯು ಕುಣಿಕೆಯ ಕಡೆಗೆ ಅಥವಾ ದೂರಕ್ಕೆ ಒಂದು ಆಯಸ್ಕಾಂತವನ್ನು ಚಲಿಸುವುದರಿಂದ, ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದರಿಂದ, ಅಥವಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಕುಣಿಕೆಯ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದರಿಂದ ಉಂಟಾಗಬಹುದು.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ: ಪ್ರೇರಿತ EMF ನ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯ ದರಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹವು ವೇಗವಾಗಿ ಬದಲಾದಷ್ಟು, ಪ್ರೇರಿತ EMF ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಈ ನಿಯಮಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳ ವಿನ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇವು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದೊಳಗೆ ಒಂದು ಕುಣಿಕೆಯನ್ನು ತಿರುಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹ (AC) ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಕೇತದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು ಸಹ ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮ:#

ಈ ನಿಯಮವು ತಂತಿಯ ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಬದಲಾದಾಗಲೆಲ್ಲಾ, ಆ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಾಲಕ ಬಲ (EMF) ಪ್ರೇರಿತವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಪ್ರೇರಿತ EMF ನ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯ ದರಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.

ಗಣಿತೀಯವಾಗಿ, ಇದನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

$$ EMF = -\frac{dΦ}{dt} $$

ಎಲ್ಲಿ:

• $EMF$ ಎಂಬುದು ವೋಲ್ಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರೇರಿತವಾದ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಾಲಕ ಬಲ $(V)$
• $Φ$ ಎಂಬುದು ವೆಬರ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ $(Wb)$
• $t$ ಎಂಬುದು ಸೆಕೆಂಡ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಸಮಯ $(s)$

ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಿಹ್ನೆಯು ಲೆನ್ಜ್ನ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ಪ್ರೇರಿತ EMF ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮದ ಉದಾಹರಣೆಗಳು

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮ ಕಾರ್ಯರೂಪದಲ್ಲಿರುವ ಹಲವಾರು ಉದಾಹರಣೆಗಳಿವೆ. ಕೆಲವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಉದಾಹರಣೆಗಳು:

• ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳು: ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳು ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಜನರೇಟರ್ ಸ್ಟೇಟರ್ ಒಳಗೆ ರೋಟರ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಸ್ಟೇಟರ್ ವಿಂಡಿಂಗ್ಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಮೋಟಾರ್ಗಳು: ವಿದ್ಯುತ್ ಮೋಟಾರ್ಗಳು ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಮೋಟಾರ್ ಸ್ಟೇಟರ್ ತಿರುಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಈ ತಿರುಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಮೋಟಾರ್ ರೋಟರ್ನಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ರೋಟರ್ನಲ್ಲಿನ ಪ್ರವಾಹವು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸಿ ಟಾರ್ಕ್ ಅನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ರೋಟರ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ.
• ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು: ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಒಂದು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತವೆ. ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ ತಂತಿಯ ಎರಡು ಕುಣಿಕೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆ ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆ. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದೆ, ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯು ಲೋಡ್ಗೆ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದೆ. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹವು ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ EMF ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ನಂತರ ಲೋಡ್ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮವು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯತೆಯ ಮೂಲಭೂತ ತತ್ವವಾಗಿದೆ. ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಮೋಟಾರ್ಗಳವರೆಗೆ ಮತ್ತು ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳವರೆಗೆ ನಮ್ಮ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ:#

ಈ ನಿಯಮವು ಪ್ರೇರಿತ EMF ನ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಸಂಪರ್ಕದ ಬದಲಾವಣೆಯ ದರಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಸಂಪರ್ಕ (λ) ಅನ್ನು ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ತಿರುವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ (N) ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ (Φ) ನ ಗುಣಲಬ್ಧವೆಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಗಣಿತೀಯವಾಗಿ, ಇದನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

$$ EMF = -\frac{dλ}{dt} = -N\frac{dΦ}{dt} $$

ಎಲ್ಲಿ:

• $EMF$ ಎಂಬುದು ವೋಲ್ಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರೇರಿತವಾದ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಾಲಕ ಬಲ $(V)$
• $λ$ ಎಂಬುದು ವೆಬರ್-ಟರ್ನ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಸಂಪರ್ಕ $(Wb-turns)$
• $N$ ಎಂಬುದು ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ತಿರುವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ
• $Φ$ ಎಂಬುದು ವೆಬರ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ $(Wb)$
• $t$ ಎಂಬುದು ಸೆಕೆಂಡ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಸಮಯ $(s)$

ಉದಾಹರಣೆ:

ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ ಅನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, ಇದು ತಂತಿಯ ಎರಡು ಕುಣಿಕೆಗಳನ್ನು, ಒಂದು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆ ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹ (AC) ಹರಿಯುವಾಗ, ಅದು ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಹರಿವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಗಳಲ್ಲಿನ ತಿರುವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ರೂಪಾಂತರ ಅನುಪಾತವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ನಿಯಮಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಯನ್ನುಂಟುಮಾಡಿವೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಸೇರಿವೆ:

• ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳು: ಫ್ಯಾರಡೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ.
• ವಿದ್ಯುತ್ ಮೋಟಾರ್ಗಳು: ಫ್ಯಾರಡೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ.
• ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು: ಫ್ಯಾರಡೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು AC ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮಟ್ಟಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತವೆ.
• ಇಂಡಕ್ಟರ್ಗಳು: ಫ್ಯಾರಡೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ.

ಈ ನಿಯಮಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯತೆಯ ಅಧ್ಯಯನ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯದಲ್ಲಿ ಮೂಲಭೂತ ತತ್ವಗಳಾಗಿ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತವೆ, ಆಧುನಿಕ ವಿದ್ಯುತ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

ಮುಚ್ಚಿದ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದು#

ಮುಚ್ಚಿದ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯತೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ವಿವಿಧ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದರಿಂದ ಅಥವಾ ಬಾಹ್ಯ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಕುಣಿಕೆಯನ್ನು ಚಲಿಸುವುದರಿಂದ ಸಾಧಿಸಲ್ಪಡುವ, ಮುಚ್ಚಿದ ವಾಹಕ ಕುಣಿಕೆಯೊಳಗೆ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ ಅಥವಾ ದಿಕ್ಕನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.

1. ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ನಿಯಮ: ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಪ್ರಮುಖ ತತ್ವವೆಂದರೆ ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ನಿಯಮ, ಇದು ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಮುಚ್ಚಿದ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಾಲಕ ಬಲ (EMF) ಅಥವಾ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಗಣಿತೀಯವಾಗಿ, ಇದನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

EMF = -dΦ/dt

ಇಲ್ಲಿ EMF ಎಂಬುದು ವಿದ್ಯುಚ್ಛಾಲಕ ಬಲ, Φ ಎಂಬುದು ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ (ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಪ್ರಮಾಣ), ಮತ್ತು t ಸಮಯವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಿಹ್ನೆಯು ಪ್ರೇರಿತ EMF ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

2. ಲೆನ್ಜ್ನ ನಿಯಮ: ಲೆನ್ಜ್ನ ನಿಯಮವು ಪ್ರೇರಿತ EMF ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಉಂಟಾಗುವ ಪ್ರವಾಹದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ನಿಯಮವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಪ್ರೇರಿತ ಪ್ರವಾಹವು ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಹರಿಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಪ್ರವಾಹದಿಂದ ಸೃಷ್ಟಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಪ್ರೇರಿತ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಮೂಲ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ.

3. ಅನ್ವಯಗಳು:

a. ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳು: ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ಗಳು ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆಯ ತತ್ವವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ತಂತಿಯ ಒಂದು ತಿರುಗುವ ಕುಣಿಕೆ (ಆರ್ಮೇಚರ್) ಸ್ಥಿರ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದೊಳಗೆ (ಸ್ಟೇಟರ್) ಚಲಿಸುವಾಗ, ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹವು ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

b. ವಿದ್ಯುತ್ ಮೋಟಾರ್ಗಳು: ವಿದ್ಯುತ್ ಮೋಟಾರ್ಗಳು ವಿಲೋಮ ತತ್ವದ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ತಂತಿಯ ಕುಣಿಕೆಗೆ (ಸ್ಟೇಟರ್) ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಪೂರೈಸುವ ಮೂಲಕ, ಒಂದು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದೊಳಗೆ ವಾಹಕ ಕುಣಿಕೆಯನ್ನು (ರೋಟರ್) ಇರಿಸಿದಾಗ, ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹವು ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಅದನ್ನು ತಿರುಗುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

c. ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು: ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ಮೂಲಕ ಒಂದು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳು ಹಂಚಿಕೊಂಡ ಕಬ್ಬಿಣದ ಕೋರ್ ಅನ್ನು ಸುತ್ತುವರಿದ ತಂತಿಯ ಎರಡು ಕುಣಿಕೆಗಳನ್ನು (ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ) ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹ ಹರಿಯುವಾಗ, ಅದು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುವ ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ರೂಪಾಂತರಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

d. ಕಾಂತೀಯ ಲೆವಿಟೇಶನ್ (ಮ್ಯಾಗ್ಲೆವ್) ರೈಲುಗಳು: ಮ್ಯಾಗ್ಲೆವ್ ರೈಲುಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೇಗದ ಸಾರಿಗೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆಯ ತತ್ವವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಟ್ರ್ಯಾಕ್ನ ಮೇಲಿನ ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತಗಳು ರೈಲಿನ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ವಾಹಕ ಕುಣಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರವಾಹಗಳನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುವ ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಟ್ರ್ಯಾಕ್ ಮೇಲೆ ರೈಲನ್ನು ತೇಲುವಂತೆ ಮಾಡುವ ವಿರೋಧಿ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಘರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾದ ವೇಗಗಳನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಾರಾಂಶವಾಗಿ, ಮುಚ್ಚಿದ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯತೆಯಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿದೆ. ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರೇರಿತ ಪ್ರವಾಹಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಂಡು ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ, ನಾವು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು, ಮೋಟಾರ್ಗಳನ್ನು ಶಕ್ತಿಗೊಳಿಸಲು, ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ರೂಪಾಂತರಿಸಲು ಮತ್ತು ರೈಲುಗಳನ್ನು ತೇಲಿಸಲು ಕೂಡ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ನಿಯಮದ ಉದಾಹರಣೆಗಳು:

• ಒಂದು ಬಾರ್ ಆಯಸ್ಕಾಂತವನ್ನು ತಂತಿಯ ಕುಣಿಕೆಯ ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಯಸ್ಕಾಂತವು ಕುಣಿಕೆಯನ್ನು ಸಮೀಪಿಸಿದಂತೆ, ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರವಾಹದ ದಿಕ್ಕು ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.
• ಒಂದು ವಾಹಕ ಕುಣಿಕೆಯನ್ನು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ತಿರುಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕುಣಿಕೆಯು ತಿರುಗಿದಂತೆ, ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರವಾಹದ ದಿಕ್ಕು ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.
• ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹ (AC) ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರೈಕೆಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ ತಂತಿಯ ಎರಡು ಕುಣಿಕೆಗಳನ್ನು, ಒಂದು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆ ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆಯು AC ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರೈಕೆಗೆ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದೆ, ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯು ಲೋಡ್ಗೆ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದೆ. ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ AC ಪ್ರವಾಹ ಹರಿಯುವಾಗ, ಅದು ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಲೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ಪ್ರವಾಹದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಮತ್ತು ದ್ವಿತೀಯಕ ಕುಣಿಕೆಗಳಲ್ಲಿನ ತಿರುವುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರೇರಣೆಯ ನಿಯಮವು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯತೆಯ ಮೂಲಭೂತ ತತ್ವವಾಗಿದೆ. ಇದು ಜನರೇಟರ್ಗಳು, ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಮೋಟಾರ್ಗಳ ವಿನ್ಯಾಸದಂತಹ ವಿದ್ಯುತ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ನಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಲೆನ್ಜ್ನ ನಿಯಮ#

ಲೆನ್ಜ್ನ ನಿಯಮವು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯತೆಯ ಮೂಲಭೂತ ತತ್ವವಾಗಿದ್ದು, ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ ವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಪ್ರೇರಿತವಾಗುವ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಾಲಕ ಬಲ (EMF) ನ ದಿಕ್ಕನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ವಾಹಕದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಇದು ಯಾವಾಗಲೂ ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಇದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಬದಲಾಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ ವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಹರಿಯುವ ಪ್ರವಾಹದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಲೆನ್ಜ್ನ ನಿಯಮವು ಊಹಿಸುತ್ತದೆ.

ಗಣಿತೀಯ ಸೂತ್ರೀಕರಣ

ಲೆನ್ಜ್ನ ನಿಯಮವನ್ನು ಗಣಿತೀಯವಾಗಿ ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

$$ ε = -\frac{dΦ}{dt} $$

ಎಲ್ಲಿ:

• $ε$ ಎಂಬುದು ವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಪ್ರೇರಿತವಾದ EMF (ವೋಲ್ಟ್ಗಳಲ್ಲಿ)
• $Φ$ ಎಂಬುದು ವಾಹಕದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ (ವೆಬರ್ಗಳಲ್ಲಿ)
• $t$ ಎಂಬುದು ಸಮಯ (ಸೆಕೆಂಡ್ಗಳಲ್ಲಿ)

ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿನ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಿಹ್ನೆಯು ವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಪ್ರೇರಿತವಾದ EMF ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆಗಳು

ಲೆನ್ಜ್ನ ನಿಯಮ ಕಾರ್ಯರೂಪದಲ್ಲಿರುವ ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳು ಇಲ್ಲಿವೆ:

• ಒಂದು ಬಾರ್ ಆಯಸ್ಕಾಂತವನ್ನು ತಂತಿಯ ಕುಣಿಕೆಯ ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಯಸ್ಕಾಂತವು ಕುಣಿಕೆಯನ್ನು ಸಮೀಪಿಸಿದಂತೆ, ಕುಣಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಕುಣಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಯಸ್ಕಾಂತದ ಚಲನೆಯ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರವಾಹವು ಆಯಸ್ಕಾಂತದ ಚಲನೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಅದನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
• ಒಂದು ವಾಹಕ ರಾಡ್ ಅನ್ನು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರಾಡ್ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸಿದಂತೆ, ರಾಡ್ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರವಾಹ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ರಾಡ್ನಲ್ಲಿ ಒಂದು EMF ಅನ್ನು ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ರಾಡ್ನ ಚಲನೆಯ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಹರಿಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರವಾಹವು ರಾಡ್ನ ಚಲನೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಅದನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
• ಸೊಲೆನಾಯ್ಡ್ ಅನ್ನು ಬ್ಯಾಟರಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗಿದೆ. ಬ್ಯಾಟರಿಯನ್ನು ಆನ್