காந்த நிலையியல் வரையறை பண்புகள் வேறுபாடுகள்

காந்த நிலையியலில் எல்லை நிபந்தனைகள்#

காந்த நிலையியலில், வெவ்வேறு பொருட்களுக்கு இடையேயான இடைமுகங்களில் காந்தப்புலங்களின் நடத்தையை விவரிக்க எல்லை நிபந்தனைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. காந்தப்புலம் எல்லையை கடந்து தொடர்ச்சியாக இருக்க வேண்டும் மற்றும் காந்தப் பாய அடர்த்தியின் விரிவு பூஜ்ஜியமாக இருக்க வேண்டும் என்பதை உறுதி செய்ய இந்த நிபந்தனைகள் அவசியமானவை.

சரியான கடத்தி#

சரியான கடத்தி என்பது முடிவிலா கடத்துத்திறனைக் கொண்ட ஒரு பொருள். இதன் பொருள், ஒரு சரியான கடத்திக்குள் மின்புலம் பூஜ்ஜியமாகும். ஒரு சரியான கடத்திக்கான எல்லை நிபந்தனை:

$$\mathbf{B}\cdot\hat{n}=0$$

இங்கு $\mathbf{B}$ என்பது காந்தப் பாய அடர்த்தி, $\hat{n}$ என்பது கடத்தியின் மேற்பரப்புக்கு அலகு இயல்நெறி வெக்டர், மற்றும் $\cdot$ என்பது புள்ளிப் பெருக்கத்தைக் குறிக்கிறது. ஒரு சரியான கடத்திக்கு, காந்தப் பாய அடர்த்தி எப்போதும் கடத்தியின் மேற்பரப்புக்கு இயல்நெறியாக இருக்கும்.

சரியான காந்தப் பொருள்#

சரியான காந்தப் பொருள் என்பது முடிவிலா ஊடுருவுத்திறனைக் கொண்ட ஒரு பொருள். இதன் பொருள், ஒரு சரியான காந்தப் பொருளுக்குள் காந்தப்புலம் சீரானதாக இருக்கும். ஒரு சரியான காந்தப் பொருளுக்கான எல்லை நிபந்தனை:

$$\mathbf{B}_1\cdot\hat{n}=\mathbf{B}_2\cdot\hat{n}$$

இங்கு $\mathbf{B}_1$ மற்றும் $\mathbf{B}_2$ என்பவை இடைமுகத்தின் இருபுறமும் உள்ள காந்தப் பாய அடர்த்திகள், மற்றும் $\hat{n}$ என்பது இடைமுகத்திற்கு அலகு இயல்நெறி வெக்டர் ஆகும். சரியான காந்தப் பொருளுக்கு, காந்தப் பாய அடர்த்தி எல்லையை கடந்து தொடர்ச்சியாக இருக்கும்.

சரியான கடத்தி அல்லாதது#

சரியான கடத்தி அல்லாதது என்பது வரையறுக்கப்பட்ட கடத்துத்திறனைக் கொண்ட ஒரு பொருள். ஒரு சரியான கடத்தி அல்லாததற்கான எல்லை நிபந்தனை: மேற்பரப்பு மின்னோட்ட அடர்த்தி இல்லை.

$$\mathbf{J}_s=\sigma(\mathbf{E}+\mathbf{v}\times\mathbf{B})$$

இங்கு $\mathbf{J}_s$ என்பது மேற்பரப்பு மின்னோட்ட அடர்த்தி, $\sigma$ என்பது பொருளின் கடத்துத்திறன், $\mathbf{E}$ என்பது மின்புலம், $\mathbf{v}$ என்பது பொருளின் திசைவேகம், மற்றும் $\mathbf{B}$ என்பது காந்தப் பாய அடர்த்தி ஆகும்.

சரியான காந்தப் பொருள் அல்லாதது#

சரியான காந்தப் பொருள் அல்லாதது என்பது வரையறுக்கப்பட்ட ஊடுருவுத்திறனைக் கொண்ட ஒரு பொருள். ஒரு சரியான காந்தப் பொருள் அல்லாததற்கான எல்லை நிபந்தனை:

$$\mathbf{B}_1\cdot\hat{n}-\mathbf{B}_2\cdot\hat{n}=\mu_0\mathbf{M}\cdot\hat{n}$$

இங்கு $\mathbf{B}_1$ மற்றும் $\mathbf{B}_2$ என்பவை இடைமுகத்தின் இருபுறமும் உள்ள காந்தப் பாய அடர்த்திகள், $\mu_0$ என்பது கட்டற்ற இடத்தின் ஊடுருவுத்திறன், $\mathbf{M}$ என்பது பொருளின் காந்தமாக்கம், மற்றும் $\hat{n}$ என்பது இடைமுகத்திற்கு அலகு இயல்நெறி வெக்டர் ஆகும்.

காந்த நிலையியலில் உள்ள சொற்கள்#

காந்த நிலையியல் என்பது நிலையான நிலைமைகளில் காந்தப்புலங்களைப் படிப்பதாகும், இங்கு காந்தப்புலம் நேரத்துடன் மாறாது. காந்த நிலையியலில் பயன்படுத்தப்படும் சில முக்கிய சொற்கள் இங்கே:

• காந்தப்புலம்: ஒரு காந்தம் அல்லது மின்னோட்டம் சுமந்து செல்லும் கடத்தியைச் சுற்றியுள்ள ஒரு பகுதி, அங்கு அதன் காந்த செல்வாக்கைக் கண்டறிய முடியும். இது காந்தப்புலக் கோடுகளால் குறிப்பிடப்படுகிறது, அவை காந்தப்புலத்தின் திசை மற்றும் வலிமையைக் காட்டுகின்றன.

• காந்தப்புல வலிமை (H): காந்தப்புல வலிமை, H ஆல் குறிக்கப்படுகிறது, இது ஒரு புள்ளியில் காந்தப்புலத்தின் செறிவின் அளவீடு ஆகும். இது ஒரு மின்னோட்டம் சுமந்து செல்லும் கடத்தி அல்லது ஒரு நிரந்தர காந்தத்தால் உருவாக்கப்பட்ட காந்தப்புலமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. H இன் SI அலகு ஆம்பியர் ஒரு மீட்டருக்கு (A/m) ஆகும்.

• காந்தப் பாய அடர்த்தி (B): காந்தப் பாய அடர்த்தி, B ஆல் குறிக்கப்படுகிறது, இது ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் காந்தப்புலத்தின் வலிமை மற்றும் திசையின் அளவீடு ஆகும். இது ஒரு காந்தப்புலத்தில் ஒரு நகரும் மின்னூட்டம் அனுபவிக்கும் விசையாக வரையறுக்கப்படுகிறது. B இன் SI அலகு டெஸ்லா (T) ஆகும்.

• ஊடுருவுத்திறன் (μ): ஊடுருவுத்திறன் என்பது ஒரு பொருள் காந்தப்புலக் கோடுகளை அதன் வழியாக செல்ல அனுமதிக்கும் திறனின் அளவீடு ஆகும். இது காந்தப் பாய அடர்த்தி (B) மற்றும் காந்தப்புல வலிமை (H) ஆகியவற்றின் விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. ஊடுருவுத்திறனின் SI அலகு ஹென்றி ஒரு மீட்டருக்கு (H/m) ஆகும்.

• உறவு ஊடுருவுத்திறன் $(μ_r)$: உறவு ஊடுருவுத்திறன் என்பது ஒரு பொருளின் ஊடுருவுத்திறனுக்கும் கட்டற்ற இடத்தின் ஊடுருவுத்திறனுக்கும் $(μ_0)$ உள்ள விகிதம் ஆகும். இது ஒரு பரிமாணமற்ற அளவு, இது ஒரு பொருள் கட்டற்ற இடத்துடன் ஒப்பிடும்போது எவ்வளவு அதிக ஊடுருவுத்திறனைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.

• காந்த உணர்திறன் $(χ_m)$: காந்த உணர்திறன் என்பது ஒரு பொருள் எந்த அளவிற்கு காந்தமாக்கப்பட முடியும் என்பதின் அளவீடு ஆகும். இது ஒரு பொருளின் காந்தமாக்கம் (M) மற்றும் பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புல வலிமை (H) ஆகியவற்றின் விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. காந்த உணர்திறனின் SI அலகு பரிமாணமற்றது.

• காந்தமாக்கம் (M): காந்தமாக்கம் என்பது ஒரு பொருளின் அலகு கனஅளவிற்கான காந்தத் திருப்புத்திறனின் அளவீடு ஆகும். இது ஒரு பொருளுக்குள் உள்ள அனைத்து காந்த இருமுனைகளின் காந்தத் திருப்புத்திறன்களின் வெக்டர் தொகையாக வரையறுக்கப்படுகிறது. காந்தமாக்கத்தின் SI அலகு ஆம்பியர் ஒரு மீட்டருக்கு (A/m) ஆகும்.

• காந்தத் திருப்புத்திறன்: காந்தத் திருப்புத்திறன் என்பது ஒரு காந்த இருமுனையின் வலிமை மற்றும் திசையின் அளவீடு ஆகும். இது காந்த முனை வலிமை மற்றும் முனைகளுக்கு இடையே உள்ள தூரம் ஆகியவற்றின் பெருக்கற்பலனாக வரையறுக்கப்படுகிறது. காந்தத் திருப்புத்திறனின் SI அலகு ஆம்பியர்-மீட்டர் சதுரம் $(A⋅m^2)$ ஆகும்.

• காந்த முனைகள்: காந்த முனைகள் என்பது ஒரு காந்தத்தின் பகுதிகள், அங்கு காந்தப்புலம் மிகவும் வலிமையானதாக இருக்கும். அவை மின்நிலையியலில் உள்ள நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்னூட்டங்களுக்கு ஒப்பானவை.

• காந்த இருமுனை: ஒரு காந்த இருமுனை என்பது சம வலிமை கொண்ட ஆனால் எதிர் துருவமுனைப்பு கொண்ட ஒரு ஜோடி காந்த முனைகள், ஒரு சிறிய தூரத்தால் பிரிக்கப்பட்டவை. இது ஒரு காந்தத்தின் எளிய வடிவம் ஆகும்.

• காந்தவியலுக்கான காஸ் விதி: காந்தவியலுக்கான காஸ் விதி, எந்தவொரு மூடிய மேற்பரப்பின் வழியாக நிகர காந்தப் பாயம் பூஜ்ஜியமாகும் என்று கூறுகிறது. இந்த விதி மின்நிலையியலுக்கான காஸ் விதிக்கு ஒப்பானது, இது எந்தவொரு மூடிய மேற்பரப்பின் வழியாக நிகர மின்பாயம் உள்ளடக்கப்பட்ட மின்னூட்டத்திற்கு விகிதாசாரமாகும் என்று கூறுகிறது.

• ஆம்பியர் விதி: ஆம்பியர் விதி, ஒரு மின்னோட்டம் சுமந்து செல்லும் கடத்தியைச் சுற்றியுள்ள காந்தப்புலத்தை கடத்தியின் வழியாக பாயும் மின்னோட்டத்துடன் தொடர்புபடுத்துகிறது. இது பயோட்-சாவார்ட் விதிக்கு ஒப்பானது, இது ஒரு நகரும் மின்னூட்டத்தால் ஏற்படும் காந்தப்புலத்தைத் தருகிறது.

• லென்ஸ் விதி: லென்ஸ் விதி, ஒரு கடத்தியில் தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசையின் (EMF) துருவமுனைப்பு, கடத்தியின் வழியாக உள்ள காந்தப் பாயத்தின் மாற்றத்தை எதிர்க்கும் வகையில் இருக்கும் என்று கூறுகிறது. ஒரு கடத்தியில் தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் திசையை தீர்மானிக்க இந்த விதி பயன்படுத்தப்படுகிறது.

• தூண்டலின் பாரடே விதி: தூண்டலின் பாரடே விதி, ஒரு மாறும் காந்தப்புலம் ஒரு கடத்தியில் ஒரு மின்னியக்கு விசையை (EMF) தூண்டுகிறது என்று கூறுகிறது. இந்த விதி மின்னியற்றிகள் மற்றும் மின்மாற்றிகள் போன்ற பல மின் சாதனங்களுக்கு அடிப்படையாகும்.

இவை காந்த நிலையியலில் பயன்படுத்தப்படும் சில முக்கிய சொற்கள் ஆகும். காந்தப்புலங்கள் மற்றும் அவற்றின் பொருட்களுடனான தொடர்புகளின் நடத்தையைப் படிப்பதற்கும் புரிந்துகொள்வதற்கும் இந்த சொற்களைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்#

1. காந்தப்புலத்திற்கும் மின்புலத்திற்கும் உள்ள வித்தியாசம் என்ன?

காந்தப்புலம் என்பது ஒரு காந்தம் அல்லது மின்சார மின்னோட்டத்தைச் சுற்றியுள்ள இடத்தின் ஒரு பகுதி, அங்கு காந்த விசையைக் கண்டறிய முடியும். மின்புலம் என்பது மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட பொருளைச் சுற்றியுள்ள இடத்தின் ஒரு பகுதி, அங்கு மின் விசையைக் கண்டறிய முடியும்.

2. காந்தப்புல வலிமையின் அலகு என்ன?

காந்தப்புல வலிமையின் அலகு டெஸ்லா (T) ஆகும். ஒரு டெஸ்லா என்பது ஒரு நியூட்டன் ஒரு மீட்டருக்கு ஒரு ஆம்பியருக்கு சமம்.

3. நிரந்தர காந்தத்திற்கும் மின்காந்தத்திற்கும் உள்ள வித்தியாசம் என்ன?

நிரந்தர காந்தம் என்பது வெளிப்புற காந்தப்புலம் இல்லாத நிலையிலும் அதன் காந்த பண்புகளைத் தக்கவைத்துக் கொள்ளும் ஒரு பொருள். மின்காந்தம் என்பது ஒரு கடத்தியின் வழியாக மின்சார மின்னோட்டத்தை அனுப்புவதன் மூலம் காந்தப்புலத்தை உருவாக்கும் ஒரு சாதனம் ஆகும்.

4. காந்த நிலையியலின் சில பயன்பாடுகள் என்ன?

காந்த நிலையியலுக்கு பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகள் உள்ளன, அவற்றில் சில:

• காந்த அதிர்வு படிமவியல் (MRI)
• காந்த மிதவை (மேக்லெவ்) ரயில்கள்
• காந்த திசைகாட்டிகள்
• மின்சார மோட்டார்கள் மற்றும் மின்னியற்றிகள்
• காந்த பதிவு சாதனங்கள்