6.1 அறிமுகம்

மின்சாரம் மற்றும் காந்தவியல் நீண்ட காலமாக தனித்தனி மற்றும் தொடர்பில்லாத நிகழ்வுகளாகக் கருதப்பட்டன. பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியில், ஓர்ஸ்டெட், ஆம்பியர் மற்றும் வேறு சிலரால் மின்னோட்டத்தின் மீது செய்யப்பட்ட சோதனைகள், மின்சாரம் மற்றும் காந்தவியல் ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடையவை என்பதை நிறுவின. இயங்கும் மின்னூட்டங்கள் காந்தப்புலங்களை உருவாக்குகின்றன என்பதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு மின்னோட்டம் அதன் அருகே வைக்கப்பட்டுள்ள காந்த திசைகாட்டி ஊசியைத் திசைதிருப்புகிறது. இது இயற்கையாகவே பின்வரும் கேள்விகளை எழுப்புகிறது: நேர்மாறான விளைவு சாத்தியமா? நகரும் காந்தங்கள் மின்னோட்டங்களை உருவாக்க முடியுமா? இயற்கை மின்சாரம் மற்றும் காந்தவியல் இடையே அத்தகைய தொடர்பை அனுமதிக்கிறதா? பதில் உறுதியான ஆம்! 1830 ஆம் ஆண்டளவில் இங்கிலாந்தில் மைக்கேல் பாரடே மற்றும் அமெரிக்காவில் ஜோசப் ஹென்றி நடத்திய சோதனைகள், மாறும் காந்தப்புலங்களுக்கு உட்படுத்தப்படும் போது மூடிய சுருள்களில் மின்னோட்டங்கள் தூண்டப்படுகின்றன என்பதை உறுதியாக நிரூபித்தன. இந்த அத்தியாயத்தில், மாறும் காந்தப்புலங்களுடன் தொடர்புடைய நிகழ்வுகளைப் படித்து, அடிப்படைக் கோட்பாடுகளைப் புரிந்துகொள்வோம். மாறும் காந்தப்புலங்களால் மின்னோட்டம் உருவாக்கப்படும் நிகழ்வு மின்காந்தத் தூண்டல் என்று பொருத்தமாக அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு காந்தத்திற்கும் கம்பிச் சுருளுக்கும் இடையிலான சார்பியக்கமானது பிந்தையதில் ஒரு சிறிய மின்னோட்டத்தை உருவாக்கியது என்பதை பாரடே முதன்முதலில் பொதுமக்களுக்கு அறிவித்தபோது, “அதன் பயன் என்ன?” என்று கேட்கப்பட்டார். அவரது பதில்: “புதிதாகப் பிறந்த குழந்தையின் பயன் என்ன?” மின்காந்தத் தூண்டல் நிகழ்வு கோட்பாட்டு அல்லது கல்வி ஆர்வம் மட்டுமல்லாமல், நடைமுறைப் பயனுள்ளதாகவும் உள்ளது. மின்சாரம் இல்லாத உலகத்தை கற்பனை செய்து பாருங்கள் - மின் விளக்குகள் இல்லை, ரயில்கள் இல்லை, தொலைபேசிகள் இல்லை மற்றும் தனிப்பட்ட கணினிகள் இல்லை. பாரடே மற்றும் ஹென்றியின் முன்னோடிச் சோதனைகள் நவீன ஜெனரேட்டர்கள் மற்றும் மின்மாற்றிகளின் வளர்ச்சிக்கு நேரடியாக வழிவகுத்தன. இன்றைய நாகரிகம் அதன் முன்னேற்றத்தை பெருமளவில் மின்காந்தத் தூண்டலின் கண்டுபிடிப்புக்கு கடன்பட்டுள்ளது.

6.2 பாரடே மற்றும் ஹென்றியின் சோதனைகள்

ஜோசப் ஹென்றி [1797 – 1878] அமெரிக்க சோதனை இயற்பியலாளர், பிரின்ஸ்டன் பல்கலைக்கழகத்தில் பேராசிரியர் மற்றும் ஸ்மித்சோனியன் நிறுவனத்தின் முதல் இயக்குநர். இரும்புக் கம்பிகளைச் சுற்றி காப்பிடப்பட்ட கம்பியின் சுருள்களைக் கட்டுவதன் மூலம் மின்காந்தங்களில் முக்கியமான மேம்பாடுகளைச் செய்தார் மற்றும் ஒரு மின்காந்த மோட்டார் மற்றும் ஒரு புதிய, திறமையான தந்தியைக் கண்டுபிடித்தார். அவர் சுய-தூண்டலைக் கண்டறிந்தார் மற்றும் ஒரு சுற்றில் உள்ள மின்னோட்டங்கள் மற்றொரு சுற்றில் மின்னோட்டங்களை எவ்வாறு தூண்டுகின்றன என்பதை ஆராய்ந்தார்.

மின்காந்தத் தூண்டலின் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் புரிதல் பாரடே மற்றும் ஹென்றி மேற்கொண்ட நீண்ட தொடர் சோதனைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இப்போது இந்த சோதனைகளில் சிலவற்றை விவரிப்போம்.

சோதனை 6.1

படம் 6.1 காந்தச் சுருளை நோக்கி தள்ளப்படும் போது, கால்வனோமீட்டர் G இல் உள்ள சுட்டிக்காட்டி திசைதிருப்பப்படுகிறது.

படம் 6.1 ஒரு கால்வனோமீட்டர் G உடன் இணைக்கப்பட்ட ஒரு சுருளை $\mathrm{C_1}^{*}$ காட்டுகிறது. ஒரு காந்தத்தின் வட துருவம் சுருளை நோக்கி தள்ளப்படும் போது, கால்வனோமீட்டரில் உள்ள சுட்டிக்காட்டி திசைதிருப்பப்படுகிறது, இது சுருளில் மின்சாரம் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. காந்தம் இயங்கிக் கொண்டிருக்கும் வரை திசைதிருப்பல் நீடிக்கும். காந்தம் நிலையாக வைக்கப்படும் போது கால்வனோமீட்டர் எந்த திசைதிருப்பலையும் காட்டாது. காந்தம் சுருளில் இருந்து வெளியே இழுக்கப்படும் போது, கால்வனோமீட்டர் எதிர் திசையில் திசைதிருப்பலைக் காட்டுகிறது, இது மின்னோட்டத்தின் திசையின் மாற்றத்தைக் குறிக்கிறது. மேலும், காந்தத்தின் தென் துருவம் சுருளை நோக்கி நகர்த்தப்படும் போது அல்லது அதிலிருந்து விலகிச் செல்லும் போது, கால்வனோமீட்டரில் உள்ள திசைதிருப்பல்கள் வட துருவத்துடன் காணப்பட்டதை விட எதிர்மாறாக இருக்கும். மேலும், காந்தம் சுருளை நோக்கி வேகமாக தள்ளப்படும் போது அல்லது இழுக்கப்படும் போது திசைதிருப்பல் (எனவே மின்னோட்டம்) பெரியதாக இருப்பதாகக் காணப்படுகிறது. அதற்கு பதிலாக, காந்தம் நிலையாக வைக்கப்பட்டு, சுருள் $\mathrm{C_1}$ காந்தத்தை நோக்கி நகர்த்தப்படும் போது அல்லது அதிலிருந்து விலகிச் செல்லும் போது, அதே விளைவுகள் காணப்படுகின்றன. காந்தத்திற்கும் சுருளுக்கும் இடையிலான சார்பியக்கமே சுருளில் மின்சாரம் (தூண்டல்) உருவாக்கத்திற்குக் காரணம் என்பதை இது காட்டுகிறது.

• ‘சுருள்’ அல்லது ‘சுற்று’ என்ற சொல் எங்கு பயன்படுத்தப்பட்டாலும், அவை கடத்தும் பொருளால் ஆனவை மற்றும் காப்பிடப்பட்ட கம்பிகளைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகின்றன என்று கருதப்படுகிறது. பொருள்.

சோதனை 6.2

படம் 6.2 மின்னோட்டத்தைச் சுமக்கும் சுருளின் இயக்கத்தின் காரணமாக சுருளில் $C_{1}$ மின்னோட்டம் தூண்டப்படுகிறது $\mathrm{C_2}$.

படம் 6.2 இல், காந்தம் ஒரு பேட்டரியுடன் இணைக்கப்பட்ட இரண்டாவது சுருளால் $\mathrm{C_2}$ மாற்றப்பட்டது. சுருளில் $\mathrm{C_2}$ நிலையான மின்னோட்டம் ஒரு நிலையான காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது. சுருள் $\mathrm{C_2}$ சுருளை நோக்கி நகர்த்தப்படும் போது $\mathrm{C_1}$, கால்வனோமீட்டர் ஒரு திசைதிருப்பலைக் காட்டுகிறது. இது சுருளில் $\mathrm{C_1}$ மின்சாரம் தூண்டப்படுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. ⟦63⟜ விலகிச் செல்லும் போது, கால்வனோமீட்டர் மீண்டும் ஒரு திசைதிருப்பலைக் காட்டுகிறது, ஆனால் இந்த முறை எதிர் திசையில். சுருள் $\mathrm{C_2}$ இயங்கிக் கொண்டிருக்கும் வரை திசைதிருப்பல் நீடிக்கும். சுருள் $\mathrm{C_2}$ நிலையாக வைக்கப்பட்டு $\mathrm{C_1}$ நகர்த்தப்படும் போது, அதே விளைவுகள் காணப்படுகின்றன. மீண்டும், சுருள்களுக்கு இடையிலான சார்பியக்கமே மின்சாரத்தைத் தூண்டுகிறது.

சோதனை 6.3

மேலே உள்ள இரண்டு சோதனைகளும் முறையே ஒரு காந்தத்திற்கும் சுருளுக்கும் இடையிலான சார்பியக்கத்தையும், இரண்டு சுருள்களுக்கு இடையிலான சார்பியக்கத்தையும் உள்ளடக்கியது. மற்றொரு சோதனை மூலம், இந்த சார்பியக்கம் ஒரு முழுமையான தேவை அல்ல என்பதை பாரடே காட்டினார். படம் 6.3 இரண்டு சுருள்களை $\mathrm{C_1}$ மற்றும் $\mathrm{C_2}$ நிலையாக வைத்திருப்பதைக் காட்டுகிறது. சுருள் $\mathrm{C_1}$ கால்வனோமீட்டருடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது $\mathrm{G}$ இரண்டாவது சுருள் $\mathrm{C_2}$ ஒரு தட்டும் சாவி K மூலம் ஒரு பேட்டரியுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

படம் 6.3 சோதனை 6.3 க்கான சோதனை அமைப்பு.

தட்டும் சாவி $\mathrm{K}$ அழுத்தப்படும் போது கால்வனோமீட்டர் ஒரு கணத் திசைதிருப்பலைக் காட்டுகிறது என்பது கவனிக்கப்படுகிறது. கால்வனோமீட்டரில் உள்ள சுட்டிக்காட்டி உடனடியாக பூஜ்ஜியத்திற்குத் திரும்புகிறது. சாவி தொடர்ந்து அழுத்தப்பட்டால், கால்வனோமீட்டரில் எந்த திசைதிருப்பலும் இல்லை. சாவி வெளியிடப்படும் போது, மீண்டும் ஒரு கணத் திசைதிருப்பல் காணப்படுகிறது, ஆனால் எதிர் திசையில். ஒரு இரும்பு கம்பி அச்சில் சுருள்களில் செருகப்படும் போது திசைதிருப்பல் வியக்கத்தக்க அளவு அதிகரிக்கிறது என்பதும் கவனிக்கப்படுகிறது.

6.3 காந்தப் பாய்வு

மின்காந்தத் தூண்டலில் அவர் மேற்கொண்ட சோதனைகளின் தொடரை விளக்க ஒரு எளிய கணித தொடர்பைக் கண்டுபிடிப்பதில் பாரடேயின் பெரிய நுண்ணறிவு இருந்தது. இருப்பினும், அவரது விதிகளை நாம் கூறி பாராட்டுவதற்கு முன், அதே வழியில் பெற வேண்டும் மின்சாரப் பாய்வு அத்தியாயம் 1 இல் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு சீரான காந்தப்புலம் B இல் வைக்கப்பட்டுள்ள $A$ பரப்பளவு கொண்ட ஒரு தளத்தின் வழியாக காந்தப் பாய்வு (படம் 6.4) என எழுதலாம்

$$ \begin{equation*} \Phi_{\mathrm{B}}=\mathbf{B} \cdot \mathbf{A}=B A \cos \theta \tag{6.1} \end{equation*} $$

இங்கு $\theta$ என்பது $\mathbf{B}$ மற்றும் $\mathbf{A}$ இடையே உள்ள கோணம். திசையனாக உள்ள பரப்பளவின் கருத்து முன்பு அத்தியாயம் 1 இல் விவாதிக்கப்பட்டது. சமன்பாடு (6.1) வளைந்த மேற்பரப்புகள் மற்றும் சீரற்ற புலங்களுக்கு நீட்டிக்கப்படலாம்.

ஒரு புலத்தின் பல்வேறு பகுதிகளில் காந்தப்புலம் வெவ்வேறு அளவுகள் மற்றும் திசைகளைக் கொண்டிருந்தால், படம் 6.5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மேற்பரப்பு வழியாக காந்தப் பாய்வு வழங்கப்படுகிறது.

$$ \begin{equation*} \Phi_{B}=\mathbf{B_1} \cdot \mathrm{d} \mathbf{A_1}+\mathbf{B_2} \cdot \mathrm{d} \mathbf{A_2}+\cdots=\sum_{\text {all }} \mathbf{B_i} \cdot \mathrm{d} \mathbf{A_i} \tag{6.2} \end{equation*} $$

இங்கு ‘அனைத்தும்’ மேற்பரப்பை உள்ளடக்கிய அனைத்துப் பரப்பு உறுப்புகளின் $\mathrm{d} \mathbf{A_i}$ கூட்டுத்தொகையைக் குறிக்கிறது மற்றும் $\mathbf{B_i}$ என்பது பரப்பு உறுப்பில் உள்ள காந்தப்புலம் $\mathrm{d} \mathbf{A_1}$. காந்தப் பாய்வின் SI அலகு வெபர் $(\mathrm{Wb})$ அல்லது டெஸ்லா மீட்டர் ஸ்கொயர் $\left(\mathrm{T}^{2}\right.)$. காந்தப் பாய்வு ஒரு அளவுகோல் அளவு.

6.4 பாரடேயின் தூண்டல் விதி

சோதனைக் கண்காணிப்புகளிலிருந்து, ஒரு சுருளின் வழியாக காந்தப் பாய்வு நேரத்துடன் மாறும்போது சுருளில் ஒரு emf தூண்டப்படுகிறது என்ற முடிவுக்கு பாரடே வந்தார். பிரிவு 6.2 இல் விவாதிக்கப்பட்ட சோதனைக் கண்காணிப்புகளை இந்த கருத்தைப் பயன்படுத்தி விளக்கலாம்.

படம் 6.4 ஒரு சீரான காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள $\mathbf{A}$ பரப்பளவு கொண்ட ஒரு விமானம் $\mathbf{B}$.

படம் 6.5 காந்தப்புலம் $\mathbf{B_i}$ $i^{\text {th }}$ பரப்பு உறுப்பில். $\mathrm{d} \mathbf{A_i}$ $i^{\text {th }}$ பரப்பு உறுப்பின் பரப்பு திசையனைக் குறிக்கிறது.

சோதனை 6.1 இல் உள்ள சுருளை நோக்கி அல்லது விலகி ஒரு காந்தத்தின் இயக்கம் $C_{1}$ மற்றும் சோதனை 6.2 இல் சுருளை நோக்கி அல்லது விலகி ஒரு மின்னோட்டத்தைச் சுமக்கும் சுருளை நகர்த்துதல் $\mathrm{C_2}$ $\mathrm{C_1}$, சுருளுடன் தொடர்புடைய காந்தப் பாய்வை மாற்றுகிறது $\mathrm{C_1}$. காந்தப் பாய்வில் ஏற்படும் மாற்றம் சுருளில் emf ஐத் தூண்டுகிறது $\mathrm{C_1}$. இந்தத் தூண்டப்பட்ட emf தான் சுருளில் மின்சாரம் பாய்வதற்குக் காரணமாக இருந்தது $\mathrm{C_1}$ மற்றும் கால்வனோமீட்டர் வழியாக. சோதனை 6.3 இன் கண்காணிப்புகளுக்கான ஒரு சாத்தியமான விளக்கம் பின்வருமாறு: தட்டும் சாவி $\mathrm{K}$ அழுத்தப்படும் போது, சுருளில் உள்ள மின்னோட்டம் $\mathrm{C_2}$ (மற்றும் அதன் விளைவாக காந்தப்புலம்) ஒரு குறுகிய நேரத்தில் பூஜ்ஜியத்திலிருந்து அதிகபட்ச மதிப்புக்கு உயர்கிறது. இதன் விளைவாக, அண்டை சுருளின் வழியாக காந்தப் பாய்வு $\mathrm{C_1}$ அதிகரிக்கிறது. சுருளின் வழியாக காந்தப் பாய்வில் ஏற்படும் மாற்றம் தான் $\mathrm{C_1}$ சுருளில் ஒரு தூண்டப்பட்ட emf ஐ உருவாக்குகிறது $\mathrm{C_1}$. சாவி அழுத்தப்பட்டு வைக்கப்படும் போது, சுருளில் மின்னோட்டம் $\mathrm{C_2}$ நிலையானது. எனவே, சுருளின் வழியாக காந்தப் பாய்வில் எந்த மாற்றமும் இல்லை $\mathrm{C_1}$ மற்றும் சுருளில் உள்ள மின்னோட்டம் $\mathrm{C_1}$ பூஜ்ஜியமாகக் குறைகிறது. சாவி வெளியிடப்படும் போது, $\mathrm{C_2}$ இல் உள்ள மின்னோட்டம் மற்றும் அதன் விளைவாக காந்தப்புலம் ஒரு குறுகிய நேரத்தில் அதிகபட்ச மதிப்பிலிருந்து பூஜ்ஜியமாகக் குறைகிறது. இது சுருளின் வழியாக காந்தப் பாய்வு குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது $\mathrm{C_1}$ எனவே மீண்டும் சுருளில் மின்சாரத்தைத் தூண்டுகிறது $\mathrm{C_1}{ }^{*}$. இந்தக் கண்காணிப்புகள் அனைத்திலும் உள்ள பொதுவான புள்ளி என்னவென்றால், ஒரு சுற்று வழியாக காந்தப் பாய்வின் நேர விகிதம் அதில் emf ஐத் தூண்டுகிறது. பாரடே சோதனைக் கண்காணிப்புகளை பாரடேயின் மின்காந்தத் தூண்டல் விதி என்று அழைக்கப்படும் ஒரு விதியின் வடிவத்தில் கூறினார். சட்டம் கீழே கூறப்பட்டுள்ளது.

• ஒரு மின்காந்தத்தின் அருகே உள்ள உணர்திறன் மின் கருவிகள் சேதமடையக்கூடும் என்பதை கவனிக்கவும் emf கள் தூண்டப்படும் போது (மற்றும் அதன் விளைவாக ஏற்படும் மின்னோட்டங்கள்) மின்காந்தம் இயக்கப்படும் போது அல்லது அணைக்கப்படும் போது.

ஒரு சுற்றில் தூண்டப்பட்ட emf இன் அளவு சுற்று வழியாக காந்தப் பாய்வின் நேர விகிதத்திற்கு சமம்.

கணித ரீதியாக, தூண்டப்பட்ட emf வழங்கப்படுகிறது

$$ \begin{equation*} \varepsilon=-\frac{\mathrm{d} \Phi_{B}}{\mathrm{~d} t} \tag{6.3} \end{equation*} $$

எதிர்மறை அடையாளம் $\varepsilon$ இன் திசையைக் குறிக்கிறது, எனவே ஒரு மூடிய சுற்றில் மின்னோட்டத்தின் திசையைக் குறிக்கிறது. இது அடுத்த பிரிவில் விரிவாக விவாதிக்கப்படும்.

$N$ திருப்பங்களைக் கொண்ட ஒரு நெருக்கமாக காயப்படுத்தப்பட்ட சுருளின் விஷயத்தில், ஒவ்வொரு திருப்பத்துடனும் தொடர்புடைய பாய்வின் மாற்றம் ஒன்றே. எனவே, மொத்த தூண்டப்பட்ட emf க்கான வெளிப்பாடு வழங்கப்படுகிறது

$$ \begin{equation*} \varepsilon=-N \frac{\mathrm{d} \Phi_{B}}{\mathrm{~d} t} \tag{6.4} \end{equation*} $$

ஒரு மூடிய சுருளின் திருப்பங்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பதன் மூலம் தூண்டப்பட்ட emf ஐ அதிகரிக்க முடியும் $N$.

மைக்கேல் பாரடே [1791– 1867] பாரடே அறிவியலுக்கு பல பங்களிப்புகளைச் செய்துள்ளார், அதாவது மின்காந்தத் தூண்டலின் கண்டுபிடிப்பு, மின்னாற்பகுப்பு விதிகள், பென்சீன் மற்றும் மின்சார புலத்தில் துருவமுனைப்புத் தளம் சுழல்கிறது என்பது. மின்சார மோட்டார், மின்சார ஜெனரேட்டர் மற்றும் மின்மாற்றியின் கண்டுபிடிப்புக்கும் அவர் கடன்பட்டிருக்கிறார். பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் மிகச் சிறந்த சோதனை விஞ்ஞானி என்று அவர் பரவலாகக் கருதப்படுகிறார்.

சமன்பாடுகளிலிருந்து (6.1) மற்றும் (6.2), $\mathbf{B}, \mathbf{A}$ மற்றும் $\theta$ ஆகியவற்றில் ஏதேனும் ஒன்றை அல்லது அதற்கு மேற்பட்டவற்றை மாற்றுவதன் மூலம் பாய்வை மாற்ற முடியும் என்பதை நாம் காண்கிறோம். பிரிவு 6.2 இல் உள்ள சோதனைகள் 6.1 மற்றும் 6.2 இல், $\mathbf{B}$ மாறுவதன் மூலம் பாய்வு மாற்றப்படுகிறது. ஒரு காந்தப்புலத்தில் ஒரு சுருளின் வடிவத்தை மாற்றுவதன் மூலமும் (அதாவது, அதை சுருக்குவதன் மூலம் அல்லது நீட்டுவதன் மூலம்) அல்லது ஒரு காந்தப்புலத்தில் ஒரு சுருளைச் சுழற்றுவதன் மூலமும் பாய்வை மாற்றலாம், அதாவது கோணம் $\theta$ $\mathbf{B}$ மற்றும் $\mathbf{A}$ இடையே மாறுகிறது. இந்த நிகழ்வுகளிலும், தொடர்புடைய சுருள்களில் ஒரு emf தூண்டப்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டு 6.1 சோதனை 6.2 ஐக் கவனியுங்கள். (அ) கால்வனோமீட்டரின் பெரிய திசைதிருப்பலைப் பெற நீங்கள் என்ன செய்வீர்கள்? (ஆ) கால்வனோமீட்டர் இல்லாத நிலையில் தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் இருப்பதை எவ்வாறு நிரூபிப்பீர்கள்?

தீர்வு (அ) பெரிய திசைதிருப்பலைப் பெற, பின்வரும் படிகளில் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்டவற்றை எடுக்கலாம்: (i) சுருளின் உள்ளே மென்மையான இரும்பினால் செய்யப்பட்ட ஒரு கம்பியைப் பயன்படுத்தவும் $C_{2}$, (ii) சுருளை ஒரு சக்திவாய்ந்த பேட்டரியுடன் இணைக்கவும், மற்றும் (iii) சோதனை சுருளை நோக்கி ஏற்பாட்டை விரைவாக நகர்த்தவும் $C_{1}$.

(ஆ) கால்வனோமீட்டரை ஒரு சிறிய விளக்கு மூலம் மாற்றவும், ஒரு சிறிய டார்ச் ஒளியில் காணப்படும் வகை. இரண்டு சுருள்களுக்கும் இடையிலான சார்பியக்கம் விளக்கை ஒளிரச் செய்து, தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் இருப்பதை நிரூபிக்கும்.

சோதனை இயற்பியலில் ஒருவர் புதுமைப்படுத்த கற்றுக்கொள்ள வேண்டும். சிறந்த சோதனை வல்லுநர்களில் ஒருவராக தரவரிசைப்படுத்தப்பட்ட மைக்கேல் பாரடே, அவரது புதுமையான திறன்களுக்காக புராணக்கதையாக இருந்தார்.

எடுத்துக்காட்டு 6.2 ஒரு சதுர சுற்று பக்கம் $10 \mathrm{~cm}$ மற்றும் எதிர்ப்பு $0.5 \Omega$ கிழக்கு-மேற்கு தளத்தில் செங்குத்தாக வைக்கப்பட்டுள்ளது. $0.10 \mathrm{~T}$ இன் ஒரு சீரான காந்தப்புலம் வடகிழக்கு திசையில் விமானம் முழுவதும் அமைக்கப்பட்டுள்ளது. காந்தப்புலம் $0.70 \mathrm{~s}$ இல் ஒரு நிலையான விகிதத்தில் பூஜ்ஜியமாகக் குறைக்கப்படுகிறது. இந்த நேர இடைவெளியில் தூண்டப்பட்ட emf மற்றும் மின்னோட்டத்தின் அளவுகளைத் தீர்மானிக்கவும்.

தீர்வு சுருளின் பரப்பளவு திசையன் காந்தப்புலத்துடன் உருவாக்கிய கோணம் $\theta$ $45^{\circ}$. சமன்பாட்டிலிருந்து (6.1), ஆரம்ப காந்தப் பாய்வு $\Phi=B A \cos \theta$

$=\frac{0.1 \times 10^{-2}}{\sqrt{2}} \mathrm{~Wb}$

இறுதிப் பாய்வு, $\Phi_{\min }=0$

பாய்வில் ஏற்படும் மாற்றம் $0.70 \mathrm{~s}$ இல் கொண்டுவரப்படுகிறது. சமன்பாட்டிலிருந்து (6.3), தூண்டப்பட்ட emf இன் அளவு வழங்கப்படுகிறது

$$ \varepsilon=\frac{\left|\Delta \Phi_{B}\right|}{\Delta t}=\frac{|(\Phi-0)|}{\Delta t}=\frac{10^{-3}}{\sqrt{2} \times 0.7}=1.0 \mathrm{mV} $$

மற்றும் மின்னோட்டத்தின் அளவு

$I=\frac{\varepsilon}{R}=\frac{10^{-3} \mathrm{~V}}{0.5 \Omega}=2 \mathrm{~mA}$

பூமியின் காந்தப்புலமும் சுற்று வழியாக ஒரு பாய்வை உருவாக்குகிறது என்பதை கவனிக்கவும். ஆனால் அது ஒரு நிலையான புலம் (சோதனையின் நேர அளவிற்குள் மாறாது) எனவே எந்த emf யையும் தூண்டாது.

எடுத்துக்காட்டு 6.3

ஆரம் $10 \mathrm{~cm}, 500$ திருப்பங்கள் மற்றும் எதிர்ப்பு $2 \Omega$ கொண்ட ஒரு வட்ட சுருள் பூமியின் காந்தப்புலத்தின் கிடைமட்ட கூறுக்கு செங்குத்தாக அதன் தளத்துடன் வைக்கப்பட்டுள்ளது. இது $180^{\circ}$ இல் அதன் செங்குத்து விட்டம் வழியாக சுழற்றப்படுகிறது $0.25 \mathrm{~s}$. சுருளில் தூண்டப்பட்ட emf மற்றும் மின்னோட்டத்தின் அளவுகளை மதிப்பிடவும். இடத்தில் பூமியின் காந்தப்புலத்தின் கிடைமட்ட கூறு $3.0 \times 10^{-5} \mathrm{~T}$.

தீர்வு

சுருளின் வழியாக ஆரம்பப் பாய்வு,

$$ \begin{aligned} \Phi_{\mathrm{B}(\text { initial })} & =B A \cos \theta \\ & =3.0 \times 10^{-5} \times\left(\pi \times 10^{-2}\right) \times \cos 0^{\circ} \\ & =3 \pi \times 10^{-7} \mathrm{~Wb} \end{aligned} $$

சுழற்சிக்குப் பிறகு இறுதிப் பாய்வு,

$$ \begin{aligned} \Phi_{\mathrm{B}(\text { final })} & =3.0 \times 10^{-5} \times\left(\pi \times 10^{-2}\right) \times \cos 180^{\circ} \\ & =-3 \pi \times 10^{-7} \mathrm{~Wb} \end{aligned} $$

எனவே, தூண்டப்பட்ட emf இன் மதிப்பிடப்பட்ட மதிப்பு,

$$ \begin{aligned} \varepsilon & =N \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \\ & =500 \times\left(6 \pi \times 10^{-7}\right) / 0.25 \\ \end{aligned} $$

$$ \begin{aligned} & =3.8 \times 10^{-3} \mathrm{~V} \\ I & =\varepsilon / R=1.9 \times 10^{-3} \mathrm{~A} \end{aligned} $$

$\varepsilon$ மற்றும் $I$ இன் அளவுகள் மதிப்பிடப்பட்ட மதிப்புகள் என்பதை கவனிக்கவும். அவற்றின் உடனடி மதிப்புகள் வேறுபட்டவை மற்றும் குறிப்பிட்ட தருணத்தில் சுழற்சியின் வேகத்தைப் பொறுத்தது.

6.5 லென்ஸின் விதி மற்றும் ஆற்றல் பாதுகாப்பு

1834 இல், ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் ஹென்றிச் பிரீட்ரிச் லென்ஸ் (1804-1865) ஒரு விதியைக் கண்டறிந்தார், இது லென்ஸின் விதி என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது தூண்டப்பட்ட emf இன் துருவத்தை தெளிவாகவும் சுருக்கமாகவும் வழங்குகிறது. சட்டத்தின் அறிக்கை:

தூண்டப்பட்ட emf இன் துருவமுனைப்பு அது உருவாக்கிய காந்தப் பாய்வில் ஏற்படும் மாற்றத்தை எதிர்க்கும் ஒரு மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது.

சமன்பாட்டில் (6.3) காட்டப்பட்டுள்ள எதிர்மறை அடையாளம் இந்த விளைவைக் குறிக்கிறது. பிரிவு 6.2.1 இல் உள்ள சோதனை 6.1 ஐப் பரிசீலிப்பதன் மூலம் லென்ஸின் விதியைப் புரிந்துகொள்ளலாம். படம் 6.1 இல், ஒரு காந்தத்தின் வட துருவம் மூடிய சுருளை நோக்கி தள்ளப்படுவதைக் காண்கிறோம். காந்தத்தின் வட துருவம் சுருளை நோக்கி நகரும் போது, சுருளின் வழியாக காந்தப் பாய்வு அதிகரிக்கிறது. எனவே பாய்வில் அதிகரிப்பை எதிர்க்கும் வகையில் சுருளில் மின்னோட்டம் தூண்டப்படுகிறது. காந்தத்தின் பக்கத்தில் அமர்ந்திருக்கும் ஒரு பார்வையாளரைப் பொறுத்தவரை சுருளில் உள்ள மின்னோட்டம் எதிரெதிர் திசையில் இருந்தால் மட்டுமே இது சாத்தியமாகும். இந்த மின்னோட்டத்துடன் தொடர்புடைய காந்த தருணம் வரும் காந்தத்தின் வட துருவத்தை நோக்கி வட துருவத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் கவனிக்கவும். இதேபோல், காந்தத்தின் வட துருவம் சுருளில் இருந்து வெளியேற்றப்பட்டால், சுருளின் வழியாக காந்தப் பாய்வு குறையும். காந்தப் பாய்வில் இந்தக் குறைவுக்கு எதிராக, சுருளில் தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் கடிகார திசையில் பாய்கிறது மற்றும் அதன் தென் துருவம் காந்தத்தின் வட துருவத்தை நோக்கி செல்கிறது. இது காந்தத்தின் இயக்கத்தையும் அதனுடன் தொடர்புடைய பாய்வின் குறைவையும் எதிர்க்கும் ஒரு கவர்ச்சிகரமான சக்தியை விளைவிக்கும்.

மேலே உள்ள எடுத்துக்காட்டில் மூடிய சுற்ற