1.1 அறிமுகம்

எங்களில் அனைவருக்கும், குறிப்பாக வறண்ட காலநிலையில், நமது செயற்கை ஆடைகள் அல்லது சட்டையை கழற்றும்போது ஒரு பொறி பார்த்த அல்லது ஒரு கிரீச்சு ஒலி கேட்ட அனுபவம் உண்டு. இது பாலியஸ்டர் புடவை போன்ற பெண்களின் ஆடைகளுடன் கிட்டத்தட்ட தவிர்க்க முடியாதது. இந்த நிகழ்வுக்கு ஏதேனும் விளக்கம் கண்டுபிடிக்க முயற்சித்திருக்கிறீர்களா? மின்னிறக்கத்தின் மற்றொரு பொதுவான எடுத்துக்காட்டு, இடி மழைக்காலங்களில் வானத்தில் நாம் பார்க்கும் மின்னல் ஆகும். காரின் கதவைத் திறக்கும்போது அல்லது நமது இருக்கையில் இருந்து சறுக்கிய பின் பஸ்ஸின் இரும்புக் கம்பியைப் பிடிக்கும்போது மின்சார அதிர்ச்சி உணர்வையும் நாம் அனுபவிக்கிறோம். இந்த அனுபவங்களுக்கான காரணம், காப்புப் பரப்புகளைத் தேய்ப்பதால் திரண்ட மின்னூட்டங்கள் நம் உடல் வழியாக வெளியேறுவதே. இது நிலையான மின்சாரம் உருவாக்கப்படுவதால் ஏற்படுவதாகவும் நீங்கள் கேள்விப்பட்டிருக்கலாம். இதுவே நாம் இந்த மற்றும் அடுத்த அத்தியாயத்தில் விவாதிக்கப் போகும் தலைப்பு. நிலையானது என்பது நகராத அல்லது காலப்போக்கில் மாறாத எதையும் குறிக்கும். நிலையான மின்னூட்டங்களிலிருந்து எழும் விசைகள், புலங்கள் மற்றும் அழுத்தங்களின் ஆய்வை மின்நிலையியல் கையாள்கிறது.

1.2 மின்னூட்டம்

வரலாற்று ரீதியாக, கம்பளி அல்லது பட்டுத் துணியால் தேய்க்கப்பட்ட அம்பர் ஒளி பொருட்களை ஈர்க்கும் என்பதைக் கண்டுபிடித்த பெருமை கி.மு. 600 ஆம் ஆண்டளவில் கிரீஸின் மிலேட்டஸின் தேல்ஸ் என்பவருக்கு உண்டு. மின்சாரம் என்ற பெயர் அம்பர் என்று பொருள்படும் கிரேக்க வார்த்தையான எலக்ட்ரானிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டது. தேய்ப்பதன் மூலம் வைக்கோல், பித்து பந்துகள் மற்றும் காகிதத் துண்டுகள் போன்ற ஒளி பொருட்களை ஈர்க்கக்கூடிய பல இத்தகைய பொருட்களின் இணைகள் அறியப்பட்டன. இதுபோன்ற விளைவை அனுபவிக்க உங்கள் வீட்டில் பின்வரும் செயல்பாட்டை நீங்கள் செய்யலாம். வெள்ளை காகிதத்தின் நீண்ட மெல்லிய துண்டுகளை வெட்டி அவற்றை லேசாக இஸ்திரி செய்யவும். அவற்றை ஒரு தொலைக்காட்சி திரை அல்லது கணினி மானிட்டருக்கு அருகில் கொண்டு செல்லவும். துண்டுகள் திரையை நோக்கி ஈர்க்கப்படுவதை நீங்கள் காண்பீர்கள். உண்மையில் அவை சிறிது நேரம் திரையில் ஒட்டிக்கொண்டிருக்கும்.

கம்பளி அல்லது பட்டுத் துணியால் தேய்க்கப்பட்ட இரண்டு கண்ணாடி கோல்கள் ஒன்றுக்கொன்று நெருக்கமாகக் கொண்டுவரப்பட்டால், அவை ஒன்றையொன்று விலக்குகின்றன [படம். 1.1(அ)]. கம்பளியின் இரண்டு இழைகள் அல்லது பட்டுத் துணியின் இரண்டு துண்டுகளும், கோல்கள் தேய்க்கப்பட்டவை, ஒன்றையொன்று விலக்குகின்றன. இருப்பினும், கண்ணாடிக் கோலும் கம்பளியும் ஒன்றையொன்று ஈர்த்தன. இதேபோல், பூனையின் முடியால் தேய்க்கப்பட்ட இரண்டு பிளாஸ்டிக் கோல்கள் ஒன்றையொன்று விலக்கின [படம். 1.1(ஆ)] ஆனால் முடியை ஈர்த்தன. மறுபுறம், பிளாஸ்டிக் கோல் கண்ணாடிக் கோலை ஈர்க்கிறது [படம். 1.1(இ)] மற்றும் கண்ணாடிக் கோல் தேய்க்கப்பட்ட பட்டு அல்லது கம்பளியை விலக்குகிறது. கண்ணாடிக் கோல் முடியை விலக்குகிறது. முடியால் தேய்க்கப்பட்ட ஒரு பிளாஸ்டிக் கோல், பட்டு அல்லது நைலான் நூலால் தொங்கவிடப்பட்ட இரண்டு சிறிய பித்து பந்துகளை (இப்போது நாம் பாலிஸ்டிரீன் பந்துகளைப் பயன்படுத்தலாம்) தொட்டால், பந்துகள் ஒன்றையொன்று விலக்குகின்றன [படம். 1.1(ஈ)] மற்றும் கோலாலும் விலக்கப்படுகின்றன. பித்து பந்துகள் பட்டால் தேய்க்கப்பட்ட கண்ணாடிக் கோலால் தொடப்பட்டால் இதேபோன்ற விளைவு காணப்படுகிறது [படம். 1.1(உ)]. ஒரு பித்து பந்து கண்ணாடிக் கோலால் தொடப்பட்டால், பிளாஸ்டிக் கோலால் தொடப்பட்ட மற்றொரு பித்து பந்தை ஈர்க்கிறது [படம். 1.1(ஊ)] என்பது ஒரு வியக்க வைக்கும் கண்காணிப்பு.

இந்த எளிதாகத் தோன்றும் எளிய உண்மைகள் பல ஆண்டுகால முயற்சிகள் மற்றும் கவனமான சோதனைகள் மற்றும் அவற்றின் பகுப்பாய்வுகளிலிருந்து நிறுவப்பட்டன. பல்வேறு விஞ்ஞானிகளால் பல கவனமான ஆய்வுகளுக்குப் பிறகு, மின்னூட்டம் என்று அழைக்கப்படும் ஒரு நிறுவனத்திற்கு இரண்டு வகைகள் மட்டுமே உள்ளன என்று முடிவு செய்யப்பட்டது. கண்ணாடி அல்லது பிளாஸ்டிக் கோல்கள், பட்டு, முடி மற்றும் பித்து பந்துகள் போன்ற உடல்கள் மின்சாரமூட்டப்பட்டவை என்று நாங்கள் கூறுகிறோம். தேய்ப்பதன் மூலம் அவை ஒரு மின்னூட்டத்தைப் பெறுகின்றன. பித்து பந்துகள் மீதான சோதனைகள் இரண்டு வகையான மின்சாரமூட்டல்கள் உள்ளன என்பதைக் குறிப்பிட்டன, மேலும் (i) ஒத்த மின்னூட்டங்கள் விலக்குகின்றன மற்றும் (ii) எதிரெதிர் மின்னூட்டங்கள் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன என்பதைக் காண்கிறோம். சோதனைகள் மின்னூட்டங்கள் தொடர்பு மூலம் கோல்களிலிருந்து பித்து பந்துகளுக்கு மாற்றப்படுவதையும் நிரூபித்தன. பித்து பந்துகள் மின்சாரமூட்டப்பட்டவை அல்லது தொடர்பால் மின்னூட்டம் செய்யப்பட்டவை என்று கூறப்படுகிறது. இரண்டு வகையான மின்னூட்டங்களை வேறுபடுத்தும் பண்பு மின்னூட்டத்தின் முனைவுத்தன்மை என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு கண்ணாடிக் கோல் பட்டால் தேய்க்கப்படும் போது, கோல் ஒரு வகை மின்னூட்டத்தையும், பட்டு இரண்டாவது வகை மின்னூட்டத்தையும் பெறுகிறது. மின்சாரமூட்டப்பட தேய்க்கப்படும் எந்த ஜோடிப் பொருட்களுக்கும் இது உண்மை. இப்போது மின்சாரமூட்டப்பட்ட கண்ணாடிக் கோல் அது தேய்க்கப்பட்ட பட்டுடன் தொடர்பில் கொண்டுவரப்பட்டால், அவை இனி ஒன்றையொன்று ஈர்க்காது. மின்சாரமூட்டப்படும் போது செய்ததைப் போல அவை மற்ற ஒளி பொருட்களையும் ஈர்க்கவோ விலக்கவோ செய்யாது.

எனவே, தேய்ப்பதன் பிறகு பெறப்பட்ட மின்னூட்டங்கள், மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட உடல்கள் தொடர்பில் கொண்டுவரப்படும்போது இழக்கப்படுகின்றன. இந்தக் கண்காணிப்புகளிலிருந்து நீங்கள் என்ன முடிவு செய்யலாம்? பொருட்களால் பெறப்பட்ட எதிரெதிர் மின்னூட்டங்கள் ஒன்றையொன்று நடுநிலையாக்குகின்றன அல்லது ஒன்றின் விளைவை ரத்து செய்கின்றன என்பதை மட்டுமே இது நமக்குச் சொல்கிறது. எனவே, அமெரிக்க விஞ்ஞானி பெஞ்சமின் பிராங்க்ளினால் மின்னூட்டங்கள் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை என்று பெயரிடப்பட்டன. ஒரு நேர்மறை எண்ணை அதே அளவின் எதிர்மறை எண்ணுடன் சேர்க்கும்போது, கூட்டுத்தொகை பூஜ்ஜியம் என்பது நமக்குத் தெரியும். மின்னூட்டங்களை நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை என்று பெயரிடுவதில் இதுவே தத்துவமாக இருக்கலாம். மரபுப்படி, கண்ணாடிக் கோலில் அல்லது பூனையின் முடியில் உள்ள மின்னூட்டம் நேர்மறை என்றும், பிளாஸ்டிக் கோலில் அல்லது பட்டில் உள்ள மின்னூட்டம் எதிர்மறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு பொருள் மின்னூட்டத்தைக் கொண்டிருந்தால், அது மின்சாரமூட்டப்பட்டது அல்லது மின்னூட்டம் செய்யப்பட்டது என்று கூறப்படுகிறது. அதற்கு மின்னூட்டம் இல்லாதபோது அது மின்சார ரீதியாக நடுநிலையில் உள்ளது என்று கூறப்படுகிறது.

ஒரு உடலில் மின்னூட்டத்தைக் கண்டறிவதற்கான ஒரு எளிய கருவி தங்க இலை மின்காட்டி [படம். 1.2(அ)]. இது ஒரு பெட்டியில் வைக்கப்பட்ட ஒரு செங்குத்து உலோகக் கம்பியைக் கொண்டுள்ளது, அதன் கீழ் முனையில் இரண்டு மெல்லிய தங்க இலைகள் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. ஒரு மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட பொருள் கம்பியின் மேற்புறத்தில் உள்ள உலோகக் குமிழைத் தொட்டால், மின்னூட்டம் இலைகளுக்கு பாய்ந்து அவை விரியும். விரிவடைதலின் அளவு மின்னூட்டத்தின் அளவின் குறிகாட்டியாகும்.

பொருள் உடல்கள் ஏன் மின்னூட்டத்தைப் பெறுகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்ள முயற்சிக்கவும். அனைத்து பொருட்களும் அணுக்கள் மற்றும்/அல்லது மூலக்கூறுகளால் ஆனவை என்பது உங்களுக்குத் தெரியும். பொதுவாக பொருட்கள் மின்சார ரீதியாக நடுநிலையில் இருந்தாலும், அவை மின்னூட்டங்களைக் கொண்டிருக்கின்றன; ஆனால் அவற்றின் மின்னூட்டங்கள் சரியாக சமநிலைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. மூலக்கூறுகளை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் விசைகள், ஒரு திடப்பொருளில் அணுக்களை ஒன்றாக வைத்திருக்கும் விசைகள், பசையின் ஒட்டும் விசை, பரப்பு இழுவிசையுடன் தொடர்புடைய விசைகள் அனைத்தும் அடிப்படையில் மின்சார தன்மை கொண்டவை, மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட துகள்களுக்கு இடையேயான விசைகளிலிருந்து எழுகின்றன. எனவே மின்சார விசை எங்கும் பரவியுள்ளது மற்றும் நம் வாழ்க்கையுடன் தொடர்புடைய கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு துறையையும் இது உள்ளடக்கியது. எனவே அத்தகைய விசை பற்றி மேலும் அறிந்து கொள்வது அவசியம்.

ஒரு நடுநிலை உடலை மின்சாரமூட்ட, நாம் ஒரு வகை மின்னூட்டத்தைச் சேர்க்க அல்லது அகற்ற வேண்டும். ஒரு உடல் மின்னூட்டம் செய்யப்பட்டது என்று நாம் கூறும்போது, நாம் எப்போதும் இந்த அதிகப்படியான மின்னூட்டம் அல்லது மின்னூட்டத்தின் பற்றாக்குறையைக் குறிக்கிறோம். திடப்பொருட்களில், அணுவில் குறைவாக இறுக்கமாக பிணைக்கப்பட்டுள்ள சில எலக்ட்ரான்கள், ஒரு உடலிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாற்றப்படும் மின்னூட்டங்களாகும். ஒரு உடல் இவ்வாறு சில எலக்ட்ரான்களை இழப்பதன் மூலம் நேர்மறையாக மின்னூட்டம் செய்யப்படலாம். இதேபோல், ஒரு உடல் எலக்ட்ரான்களைப் பெறுவதன் மூலம் எதிர்மறையாக மின்னூட்டம் செய்யப்படலாம். நாம் ஒரு கண்ணாடிக் கோலை பட்டால் தேய்க்கும்போது, கோலிலிருந்து சில எலக்ட்ரான்கள் பட்டுத் துணிக்கு மாற்றப்படுகின்றன. இவ்வாறு கோல் நேர்மறையாக மின்னூட்டம் செய்யப்படுகிறது மற்றும் பட்டு எதிர்மறையாக மின்னூட்டம் செய்யப்படுகிறது. தேய்ப்பதில் புதிய மின்னூட்டம் உருவாக்கப்படவில்லை. மேலும், மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, பொருள் உடலில் உள்ள மொத்த எலக்ட்ரான்களின் மிகச் சிறிய பகுதியாகும்.

1.3 கடத்திகள் மற்றும் காப்பிகள்

சில பொருட்கள் அவற்றின் வழியாக மின்சாரத்தின் பாதையை எளிதாக அனுமதிக்கின்றன, மற்றவை அனுமதிப்பதில்லை. மின்சாரம் அவற்றின் வழியாக எளிதாக செல்ல அனுமதிப்பவை கடத்திகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. அவை பொருளின் உள்ளே நகர்வதற்கு ஒப்பீட்டளவில் சுதந்திரமான மின்னூட்டங்களை (எலக்ட்ரான்கள்) கொண்டிருக்கின்றன. உலோகங்கள், மனித மற்றும் விலங்கு உடல்கள் மற்றும் பூமி ஆகியவை கடத்திகள். கண்ணாடி, பீங்கான், பிளாஸ்டிக், நைலான், மரம் போன்ற பெரும்பாலான உலோகம் அல்லாதவை அவற்றின் வழியாக மின்சாரம் செல்வதற்கு அதிக எதிர்ப்பை வழங்குகின்றன. அவை காப்பிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. பெரும்பாலான பொருட்கள் மேலே குறிப்பிட்ட இரண்டு வகுப்புகளில் ஒன்றில் அடங்கும்*.

சில மின்னூட்டம் ஒரு கடத்திக்கு மாற்றப்படும் போது, அது கடத்தியின் முழு மேற்பரப்பிலும் எளிதாக விநியோகிக்கப்படுகிறது. இதற்கு மாறாக, சில மின்னூட்டங்கள் ஒரு காப்பியின் மீது வைக்கப்பட்டால், அது அதே இடத்தில் இருக்கும். இது ஏன் நிகழ்கிறது என்பதை அடுத்த அத்தியாயத்தில் நீங்கள் கற்றுக் கொள்வீர்கள்.

பொருட்களின் இந்தப் பண்பு, ஒரு நைலான் அல்லது பிளாஸ்டிக் சீப்பு வறண்ட முடியைச் சீவும்போது அல்லது தேய்க்கும்போது மின்சாரமூட்டப்படுகிறது, ஆனால் கரண்டி போன்ற உலோகப் பொருள் மின்சாரமூட்டப்படுவதில்லை என்பதை உங்களுக்குச் சொல்கிறது. உலோகத்தின் மீதான மின்னூட்டங்கள் இரண்டும் மின்சாரத்தின் கடத்திகளாக இருப்பதால் நம் உடல் வழியாக தரையில் கசியும். இருப்பினும், ஒரு மர அல்லது பிளாஸ்டிக் கைப்பிடியுடன் கூடிய உலோகக் கம்பி அதன் உலோகப் பகுதியைத் தொடாமல் தேய்க்கப்பட்டால், அது மின்னூட்டம் செய்யப்பட்டதற்கான அறிகுறிகளைக் காட்டுகிறது.

1.4 மின்னூட்டத்தின் அடிப்படைப் பண்புகள்

நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை என இரண்டு வகையான மின்னூட்டங்கள் உள்ளன என்பதையும், அவற்றின் விளைவுகள் ஒன்றையொன்று ரத்து செய்ய முனைகின்றன என்பதையும் நாம் பார்த்துள்ளோம். இங்கே, மின்னூட்டத்தின் வேறு சில பண்புகளை இப்போது விவரிப்போம்.

மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட உடல்களின் அளவுகள் அவற்றுக்கிடையேயான தூரங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிகச் சிறியதாக இருந்தால், அவற்றைப் புள்ளி மின்னூட்டங்களாகக் கருதுகிறோம். உடலின் அனைத்து மின்னூட்ட உள்ளடக்கமும் விண்வெளியில் ஒரு புள்ளியில் செறிவூட்டப்பட்டதாகக் கருதப்படுகிறது.

1.4.1 மின்னூட்டங்களின் கூட்டுத்தன்மை

மின்னூட்டத்தின் அளவீட்டு வரையறையை நாங்கள் இன்னும் கொடுக்கவில்லை; அடுத்த பகுதியில் அதைத் தொடர்வோம். இதைச் செய்ய முடியும் என்று தற்காலிகமாகக் கருதி தொடர்வோம். ஒரு அமைப்பில் $\mathrm{q_1}$ மற்றும் $\mathrm{q_2}$ என்ற இரண்டு புள்ளி மின்னூட்டங்கள் இருந்தால், அமைப்பின் மொத்த மின்னூட்டம் $\mathrm{q_1}$ மற்றும் $\mathrm{q_2}$ ஆகியவற்றை இயற்கணித ரீதியாகச் சேர்ப்பதன் மூலம் பெறப்படுகிறது, அதாவது மின்னூட்டங்கள் உண்மையான எண்களைப் போலவே சேர்க்கின்றன அல்லது அவை ஒரு உடலின் நிறை போன்ற அளவுகோல்களாகும். ஒரு அமைப்பில் n மின்னூட்டங்கள் $\mathrm{q_1}$, $\mathrm{q_2}$, $\mathrm{q_3}$, …, qn இருந்தால், அமைப்பின் மொத்த மின்னூட்டம் $\mathrm{q_1}$ + $\mathrm{q_2}$ + $\mathrm{q_3}$ + … + qn ஆகும். மின்னூட்டத்திற்கு அளவு உண்டு ஆனால் திசை இல்லை, நிறை போன்றது. இருப்பினும், நிறைக்கும் மின்னூட்டத்திற்கும் ஒரு வித்தியாசம் உள்ளது. ஒரு உடலின் நிறை எப்போதும் நேர்மறையாக இருக்கும், அதே சமயம் ஒரு மின்னூட்டம் நேர்மறை அல்லது எதிர்மறையாக இருக்கலாம். ஒரு அமைப்பில் மின்னூட்டங்களைச் சேர்க்கும்போது சரியான அடையாளங்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும். எடுத்துக்காட்டாக, +1, +2, –3, +4 மற்றும் –5 ஆகிய ஐந்து மின்னூட்டங்களைக் கொண்ட ஒரு அமைப்பின் மொத்த மின்னூட்டம், சில தன்னிச்சையான அலகுகளில், (+1) + (+2) + (–3) + (+4) + (–5) = –1 ஆகும். அதே அலகில்.

1.4.2 மின்னூட்டம் பாதுகாக்கப்படுகிறது

உடல்கள் தேய்ப்பதன் மூலம் மின்னூட்டம் செய்யப்படும்போது, எலக்ட்ரான்கள் ஒரு உடலிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாற்றப்படுகின்றன என்பதை நாங்கள் ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளோம்; புதிய மின்னூட்டங்கள் உருவாக்கப்படவில்லை அல்லது அழிக்கப்படவில்லை. மின்சார மின்னூட்டத் துகள்களின் படம் மின்னூட்டப் பாதுகாப்பு என்ற கருத்தைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது. இரண்டு உடல்களை நாம் தேய்க்கும்போது, ஒரு உடல் மின்னூட்டத்தில் பெறுவதை மற்ற உடல் இழக்கிறது. பல மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட உடல்களைக் கொண்ட ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்புக்குள், உடல்களுக்கிடையேயான தொடர்புகளின் காரணமாக, மின்னூட்டங்கள் மறுபகிர்வு செய்யப்படலாம், ஆனால் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பின் மொத்த மின்னூட்டம் எப்போதும் பாதுகாக்கப்படுகிறது என்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது. மின்னூட்டப் பாதுகாப்பு சோதனை ரீதியாக நிறுவப்பட்டுள்ளது.

எந்தவொரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பும் கொண்டு செல்லும் நிகர மின்னூட்டத்தை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது, இருப்பினும் மின்னூட்டத்தைச் சுமக்கும் துகள்கள் ஒரு செயல்பாட்டில் உருவாக்கப்படலாம் அல்லது அழிக்கப்படலாம். சில நேரங்களில் இயற்கை மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட துகள்களை உருவாக்குகிறது: ஒரு நியூட்ரான் ஒரு புரோட்டானாகவும் எலக்ட்ரானாகவும் மாறுகிறது. இவ்வாறு உருவாக்கப்பட்ட புரோட்டான் மற்றும் எலக்ட்ரான் சமமான மற்றும் எதிரெதிர் மின்னூட்டங்களைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் மொத்த மின்னூட்டம் உருவாக்கத்திற்கு முன்னும் பின்னும் பூஜ்ஜியமாகும்.

1.4.3 மின்னூட்டத்தின் குவாண்டமாக்கம்

அனைத்து இலவச மின்னூட்டங்களும் e ஆல் குறிக்கப்படும் மின்னூட்டத்தின் அடிப்படை அலகின் முழு எண் மடங்குகள் என்பது சோதனை ரீதியாக நிறுவப்பட்டுள்ளது. எனவே ஒரு உடலில் உள்ள மின்னூட்டம் q எப்போதும் வழங்கப்படுகிறது

$$ q=n e $$

இங்கு n என்பது எந்த முழு எண்ணாகும், நேர்மறை அல்லது எதிர்மறை. மின்னூட்டத்தின் இந்த அடிப்படை அலகு ஒரு எலக்ட்ரான் அல்லது புரோட்டான் கொண்டு செல்லும் மின்னூட்டமாகும். மரபுப்படி, ஒரு எலக்ட்ரானின் மின்னூட்டம் எதிர்மறையாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது; எனவே ஒரு எலக்ட்ரானின் மின்னூட்டம் –e என்றும், புரோட்டானின் மின்னூட்டம் +e என்றும் எழுதப்படுகிறது.

மின்சார மின்னூட்டம் எப்போதும் e இன் ஒரு முழு எண் மடங்கு என்பது மின்னூட்டத்தின் குவாண்டமாக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இயற்பியலில் சில இயற்பியல் அளவுகள் குவாண்டமாக்கம் செய்யப்படும் பல சூழ்நிலைகள் உள்ளன. மின்னூட்டத்தின் குவாண்டமாக்கம் முதலில் ஆங்கில சோதனை வல்லுநர் ஃபாரடே கண்டுபிடித்த மின்னாற்பகுப்பின் சோதனை விதிகளால் பரிந்துரைக்கப்பட்டது. இது 1912 இல் மில்லிகனால் சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்பட்டது.

சர்வதேச முறை (SI) அலகுகளில், மின்னூட்டத்தின் ஒரு அலகு கூலும் என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் C என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது. ஒரு கூலும் என்பது மின்சார மின்னோட்டத்தின் அலகின் அடிப்படையில் வரையறுக்கப்படுகிறது, அதை நீங்கள் அடுத்தடுத்த அத்தியாயத்தில் கற்றுக் கொள்ளப் போகிறீர்கள். இந்த வரையறையின் அடிப்படையில், ஒரு கூலும் என்பது 1 வினாடியில் ஒரு கம்பி வழியாக பாயும் மின்னூட்டமாகும், மின்னோட்டம் 1 A (ஆம்பியர்) ஆக இருந்தால், (தரம் 11 இயற்பியல் பாடப்புத்தகத்தின் அத்தியாயம் 1 ஐப் பார்க்கவும், பகுதி I). இந்த அமைப்பில், மின்னூட்டத்தின் அடிப்படை அலகின் மதிப்பு

$$ e=1.602192 \times 10^{-19} \mathrm{C} $$

எனவே, –1C மின்னூட்டத்தில் சுமார் 6 × 10^18 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. மின்நிலையியலில், இந்த பெரிய அளவிலான மின்னூட்டங்கள் அரிதாகவே எதிர்கொள்ளப்படுகின்றன, எனவே நாம் சிறிய அலகுகளைப் பயன்படுத்துகிறோம் 1 µC (மைக்ரோ கூலும்) = 10^–6 C அல்லது 1 mC (மில்லி கூலும்) = 10^–3 C.

புரோட்டான்களும் எலக்ட்ரான்களும் பிரபஞ்சத்தில் உள்ள ஒரே அடிப்படை மின்னூட்டங்களாக இருந்தால், காணக்கூடிய அனைத்து மின்னூட்டங்களும் e இன் முழு எண் மடங்குகளாக இருக்க வேண்டும். எனவே, ஒரு உடல் n1 எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் n2 புரோட்டான்களைக் கொண்டிருந்தால், உடலில் உள்ள மொத்த மின்னூட்டத்தின் அளவு n2 × e + n1 × (–e) = (n2 – n1) e ஆகும். n1 மற்றும் n2 முழு எண்கள் என்பதால், அவற்றின் வித்தியாசமும் ஒரு முழு எண்ணாகும். எனவே எந்த உடலிலும் உள்ள மின்னூட்டம் எப்போதும் e இன் முழு எண் மடங்காகும் மற்றும் e இன் படிகளிலும் அதிகரிக்கலாம் அல்லது குறைக்கலாம்.

இருப்பினும், படி அளவு e மிகவும் சிறியது, ஏனெனில் மேக்ரோஸ்கோபிக் மட்டத்தில், நாம் சில mC மின்னூட்டங்களைக் கையாளுகிறோம். இந்த அளவில், ஒரு உடலின் மின்னூட்டம் e அலகுகளில் மட்டுமே அதிகரிக்கலாம் அல்லது குறைக்கலாம் என்பது தெரியவில்லை. இந்த விஷயத்தில், மின்னூட்டத்தின் தானிய தன்மை இழக்கப்படுகிறது மற்றும் அது தொடர்ச்சியாகத் தோன்றுகிறது.

இந்த நிலையை புள்ளிகள் மற்றும் கோடுகளின் வடிவியல் கருத்துகளுடன் ஒப்பிடலாம். ஒரு புள்ளியிடப்பட்ட கோடு தொலைவில் இருந்து பார்க்கும்போது நமக்குத் தொடர்ச்சியாகத் தோன்றுகிறது, ஆனால் உண்மையில் தொடர்ச்சியாக இல்லை. ஒருவருக்கொருவர் மிக நெருக்கமாக உள்ள பல புள்ளிகள் பொதுவாக ஒரு தொடர்ச்சியான கோட்டின் உணர்வைத் தருவது போல, பல சிறிய மின்னூட்டங்கள் ஒன்றாக எடுக்கப்பட்டால் தொடர்ச்சியான மின்னூட்டப் பரவல் போல் தோன்றும்.

மேக்ரோஸ்கோபிக் மட்டத்தில், ஒருவர் மின்னூட்டம் e இன் அளவோடு ஒப்பிடும்போது மிகப்பெரிய மின்னூட்டங்களைக் கையாள்கிறார். e = 1.6 × 10^–19 C என்பதால், 1 mC போன்ற அளவின் மின்னூட்டம் எலக்ட்ரானிக் மின்னூட்டத்தைப் போல 10^13 மடங்கு அளவைக் கொண்டுள்ளது. இந்த அளவில், மின்னூட்டம் தொடர்ச்சியான மதிப்புகளை மட்டுமே எடுக்க முடியும் என்று சொல்வதிலிருந்து மின்னூட்டம் e அலகுகளில் மட்டுமே அதிகரிக்கலாம் அல்லது குறைக்கலாம் என்பது மிகவும் வித்தியாசமானது அ