மின்னியற்றியில் (generator) நீரின் வீழ்ச்சியை மின்சாரமாக மாற்றுவது, மின்மாற்றி (transformer), தொலைபேசியின் கம்பியில்லா மின்னூட்டல் (wireless charging), தூண்டல் அடுப்பு (induction cooker) — இவை அனைத்தும் ஒரே அடிப்படை நிகழ்வைச் சார்ந்தவை: மாறும் காந்தப் புலம் ஒரு மின்னழுத்தத்தைத் தூண்டுகிறது. மின்சாரத்துக்கும் காந்தத்துக்கும் இடையேயான இந்த இணைப்பே மின்காந்தத் தூண்டல் (electromagnetic induction) எனப்படுகின்றது; நவீன உலகின் மின்சக்தி உற்பத்தி முழுவதும் இதன் மீதே நிற்கிறது.
இந்தச் சிமுலேட்டரால் சோதி
காந்தத்தை கம்பிச்சுருளுக்கு (coil) உள்ளே/வெளியே நகர்த்தி, கால்வனோமீட்டர் ஊசி (galvanometer) எவ்வாறு திரும்புகிறது என்பதைப் பார். வேகமாக நகர்த்தினால் பெரிய தூண்டல்; நிறுத்தினால் தூண்டலே இல்லை (மாற்றம் இருந்தால் மட்டுமே மின்னோட்டம்). திசை மாற்றினால் ஊசியும் எதிர்த் திசையில் திரும்பும் — இதுவே லென்ஸ் விதி.
🔬 Electromagnetic Induction Simulator
Speed
induced EMF ∝ 0.0
1. காந்தப் பாயமும் ஃபாரடே விதியும்
ஒரு சுற்றினூடாகச் செல்லும் காந்தப் பாயம் (magnetic flux) Φ = BA cosθ. இப்பாயம் மாறும்போது மட்டுமே மின்னியக்க விசை (EMF) தூண்டப்படுகிறது. தூண்டப்படும் EMF-இன் பருமனை ஃபாரடே விதி (Faraday's law) தருகிறது:
Faraday's law
ε = −N dΦ/dt · N = சுற்றுகளின் எண்ணிக்கைபாயம் வேகமாக மாறினால் (dΦ/dt அதிகம்) EMF அதிகம் — சிமுலேட்டரில் காந்தத்தை வேகமாக நகர்த்தினால் ஊசி அதிகம் திரும்புவதை அவதானி. காந்தம் நிற்கும்போது dΦ/dt = 0 ஆதலால் EMF = 0.
2. லென்ஸ் விதி (Lenz's law) — திசை
விதிக் கூற்று
ஒரு மின்சுற்றில் தூண்டப்படும் மின்னோட்டத்தின் திசையானது, அத்தூண்டலுக்குக் காரணமான காந்தப்பாய மாற்றத்தை (change in magnetic flux) எதிர்க்கும் திசையிலேயே எப்போதும் அமையும். ஃபாரடே சமன்பாட்டில் உள்ள எதிர்க்குறி (−) இதைக் குறிக்கிறது.
சக்தி அழிவின்மையின் வெளிப்பாடு
லென்ஸ் விதி உண்மையில் சக்தி அழிவின்மைத் தத்துவத்தின் (conservation of energy) நேரடி வெளிப்பாடாகும். தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் மாற்றத்தை எதிர்க்காமல், அதற்கு ஆதரவாக அமைந்தால் என்னவாகும் எனச் சிந்திப்போம். அவ்வாறானால், அது மாற்றத்தை மேலும் தீவிரப்படுத்தி, அதிக மின்னோட்டத்தை உருவாக்கி, அது மீண்டும் அதிக மாற்றத்தை உருவாக்கும் ஒரு சுழற்சியை ஏற்படுத்தும். இது வெளியிலிருந்து எவ்வித வேலையும் செய்யப்படாமலேயே முடிவிலியான சக்தியை உருவாக்கும் — இது இயற்கையில் சாத்தியமற்றது. எனவே, தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் மாற்றத்தை எதிர்க்கும் வகையில் மட்டுமே உருவாக முடியும்; அந்த எதிர்ப்பை முறியடிக்க நாம் செய்யும் மேலதிக இயந்திரச் சக்தியே (mechanical energy) கம்பிச்சுருளில் மின் சக்தியாக (electrical energy) மாற்றப்படுகின்றது.
உதாரணம் — கம்பிச்சுருளை நோக்கி வடமுனை
மாற்றம்
காந்தத்தின் வடமுனை (N) நெருங்க, சுருளினூடான காந்தப்பாயம் அதிகரிக்கிறது.
காந்தத்தின் வடமுனை (N) நெருங்க, சுருளினூடான காந்தப்பாயம் அதிகரிக்கிறது.
எதிர்ப்பு
இம்மாற்றத்தை எதிர்க்க, சுருளின் முகப்பு ஒரு வடமுனையாக (N) மாறி காந்தத்தை விலக்குகிறது (repel).
இம்மாற்றத்தை எதிர்க்க, சுருளின் முகப்பு ஒரு வடமுனையாக (N) மாறி காந்தத்தை விலக்குகிறது (repel).
விளைவு
இதற்கேற்ப சுருளில் மின்னோட்டம் உருவாகிறது. காந்தத்தை உள்ளே தள்ள நாம் செய்யும் வேலையே மின் சக்தியாகக் காக்கப்படுகிறது.
இதற்கேற்ப சுருளில் மின்னோட்டம் உருவாகிறது. காந்தத்தை உள்ளே தள்ள நாம் செய்யும் வேலையே மின் சக்தியாகக் காக்கப்படுகிறது.
சிமுலேட்டரில் "Move magnet IN" அழுத்தி, சுருளின் முகப்பில் "induced N (repels)" தோன்றுவதைப் பார்; "OUT" அழுத்தினால் "induced S (attracts)" — காந்தத்தைப் பின்தொடர்ந்து இழுக்கும். எப்போதும் எதிர்ப்பே.
3. நகரும் கடத்தியின் EMF (Motional EMF)
Motional EMF
ε = BLvB புலத்தில் v வேகத்தில் நகரும் L நீள கடத்தியில் தூண்டப்படும் EMF. இதுவே மின்னியற்றியின் (generator) அடிப்படை — இயந்திரச் சக்தியை மின் சக்தியாக மாற்றுகிறது. திசையைக் கண்டறிய ஃபிளமிங் வலக்கை விதி (right-hand rule).
4. தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
எ.கா — ஃபாரடே விதி.
தரப்பட்ட தரவுகள்: N = 200 சுற்றுகள், காந்தப்பாயம் 0.1 s-இல் 0.02 Wb-ஆல் மாறுகிறது.
தரப்பட்ட தரவுகள்: N = 200 சுற்றுகள், காந்தப்பாயம் 0.1 s-இல் 0.02 Wb-ஆல் மாறுகிறது.
படி 1: ε = N (dΦ/dt) = N × (ΔΦ/Δt)
படி 2: ε = 200 × (0.02 / 0.1)
படி 3: ε = 200 × 0.2
இறுதி முடிவு: ε = 40 V. (காந்தப்பாயம் வேகமாக மாறினால் இம்மதிப்பு அதிகரிக்கும்.)
தேர்வாளர் குறிப்பு
- EMF தூண்டப்பட பாயம் மாறவே வேண்டும். நிலையான காந்தம் = மாற்றமில்லை = EMF இல்லை.
- லென்ஸ் விதியை எப்போதும் சக்தி அழிவின்மையுடன் இணைத்து விளக்குங்கள் — கட்டுரை வினாக்களில் இது மதிப்பெண் தரும்.
- எதிர்க்குறி (−) ஃபாரடே சமன்பாட்டில் கட்டாயம் — அதுவே "எதிர்க்கும்" எனப் பொருள்.
5. தேர்வுப் பாணி வினா
வினா
ஒரு கம்பிச்சுருளில் காந்தத்தை உள்நோக்கி நகர்த்தும்போது தூண்டப்படும் மின்னோட்டத்தை அதிகரிக்க எது உதவாது? (அ) வேகமாக நகர்த்துதல் (ஆ) வலிமையான காந்தம் (இ) அதிக சுற்றுகள் (ஈ) காந்தத்தை நிலையாக வைத்தல்
விடையைக் காண்க
(ஈ) காந்தத்தை நிலையாக வைத்தல். பாயம் மாறாவிட்டால் dΦ/dt = 0 → EMF = 0. மற்ற மூன்றும் dΦ/dt அல்லது N-ஐ அதிகரித்து EMF-ஐக் கூட்டும்.
🎯 MCQ பயிற்சி — 20 கேள்விகள்
விடையைத் தெரிவுசெய்யவும் — பின்னர் ஒவ்வொரு விருப்பத்துக்கும் ஏன் சரி / தவறு எனும் விளக்கமும் ஆழமான விளக்கமும் (deep explanation) தோன்றும்.
Q1 / 20
★★★★★
ஃபாரடேயின் மின்காந்தத் தூண்டல் விதி?
(1) EMF ∝ பாயம் / EMF ∝ flux
மாற்ற வீதம், பாயம் அல்ல.
(2) தூண்டப்பட்ட EMF = −காந்தப் பாய மாற்ற வீதம் / induced EMF = −rate of change of flux
சரி — ε = −dΦ/dt.
(3) EMF = BIL
அது விசை.
(4) EMF = q/t
அது மின்னோட்டம்.
(5) EMF மாறிலி
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): தூண்டப்பட்ட EMF = காந்தப் பாயம் மாறும் வீதத்துக்கு விகிதசமம்: ε = −N(dΦ/dt). வேகமாக மாறினால் EMF அதிகம்.
Q2 / 20
★★★★★
லென்ஸ் விதி (Lenz's law) கூறுவது?
(1) தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் மாற்றத்தை எதிர்க்கும் / the induced current opposes the change causing it
சரி.
(2) தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் மாற்றத்தை உதவும் / it aids the change
இல்லை — அது சக்தி அழிவின்மையை மீறும்.
(3) EMF = BIL
அது விசை.
(4) மின்னோட்டம் பூஜ்ஜியம் / current is zero
இல்லை.
(5) பாயம் மாறாது / flux is constant
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): லென்ஸ் விதி: தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் தன்னை உருவாக்கிய பாய மாற்றத்தை எதிர்க்கும் திசையில் பாயும் (ε-இல் − குறி). இது சக்தி அழிவின்மையின் விளைவு.
Q3 / 20
★★★★★
லென்ஸ் விதி எந்த அழிவின்மைக் கோட்பாட்டின் விளைவு?
(1) உந்தம் / momentum
இல்லை.
(2) ஆற்றல் / energy
சரி.
(3) மின்னேற்றம் / charge
இல்லை.
(4) திணிவு / mass
இல்லை.
(5) பாயம் / flux
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மின்னோட்டம் மாற்றத்தை உதவினால் ஆற்றல் இலவசமாகப் பெருகும் (சாத்தியமற்றது). எனவே அது எதிர்க்க வேண்டும் — ஆற்றல் அழிவின்மை. (மாற்றத்துக்கு எதிராக வேலை செய்தே ஆற்றல் கிடைக்கிறது.)
Q4 / 20
★★★★★
காந்தப் பாயம் Φ?
(1) B/A
தலைகீழ்.
(2) BA cosθ
சரி — Φ = BA cosθ.
(3) B+A
கூட்டல் அல்ல.
(4) A/B
தலைகீழ்.
(5) B²A
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): Φ = BA cosθ (θ = B-க்கும் பரப்பு செவ்வனுக்கும் கோணம்); அலகு weber (Wb). EMF Φ மாறும்போது தூண்டப்படுகிறது.
Q5 / 20
★★★★★
ஒரு சுருளில் (200 சுற்று) பாயம் 0.02 s-இல் 0.05 Wb மாறினால் தூண்டப்பட்ட EMF?
(1) 500 V
சரி — N dΦ/dt = 200×0.05/0.02.
(2) 250 V
N விடுபட்டது.
(3) 0.5 V
தவறு.
(4) 10 V
தவறு.
(5) 5 V
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): |ε| = N(dΦ/dt) = 200 × 0.05/0.02 = 200 × 2.5 = 500 V.
Q6 / 20
★★★★☆
EMF தூண்டப்படுவதற்கு அவசியமானது?
(1) மாறா காந்தப் பாயம் / constant flux
EMF இல்லை.
(2) காந்தப் பாயத்தில் மாற்றம் / a change in magnetic flux
சரி.
(3) நிலையான காந்தம் / a stationary magnet
EMF இல்லை.
(4) மின்னோட்டம் இல்லாமை / no current
இல்லை.
(5) அதிக தடை / high resistance
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): பாயம் மாறினால் மட்டுமே EMF (ε = −dΦ/dt). மாற்ற வழிகள்: B மாற்றம், A மாற்றம், θ மாற்றம் (சுழற்சி), அல்லது சார்பு இயக்கம் (காந்தம்/சுருள்).
Q7 / 20
★★★★☆
ஒரு காந்தத்தை சுருளுக்குள் தள்ளும்போது தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் (லென்ஸ்)?
(1) காந்தத்தை உள்ளிழுக்கும் / pulls the magnet in
அது மாற்றத்தை உதவும்.
(2) காந்தத்தை எதிர்த்துத் தள்ளும் (சுருளில் N உருவாக்கி) / repels the magnet (making a N face it)
சரி — மாற்றத்தை எதிர்க்கும்.
(3) விசை இல்லை / no force
EMF உண்டு.
(4) காந்தத்தை வேகமாக்கும் / speeds it up
இல்லை.
(5) மின்னோட்டம் இல்லை / no current
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): லென்ஸ்: N துருவம் நெருங்கினால் (பாயம் கூடுகிறது) → சுருள் தன் அருகே N உருவாக்கி காந்தத்தை எதிர்த்துத் தள்ளும் (உள்நுழைவை எதிர்க்கும்). வெளியேற்றினால் கவர்ந்திழுக்கும். தள்ளவே வேலை செய்வதால் மின் ஆற்றல் கிடைக்கிறது.
Q8 / 20
★★★★☆
காந்தத்தை வேகமாகத் தள்ளினால் தூண்டப்பட்ட EMF?
(1) குறையும் / smaller
இல்லை.
(2) பெரியதாகும் / larger
சரி — dΦ/dt அதிகம்.
(3) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
இல்லை.
(5) எதிர்மறை / negative
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ε = −N(dΦ/dt); வேகமாகத் தள்ளினால் பாயம் வேகமாக மாறி EMF அதிகம். (வேகம், சுற்றுகள் N, காந்த வலிமை அதிகரித்தாலும் EMF கூடும்.)
Q9 / 20
★★★★☆
B புலத்திற்குச் செங்குத்தாக v வேகத்தில் நகரும் L நீளக் கம்பியின் EMF (motional)?
(1) BvL
சரி — ε = BvL.
(2) BL/v
தலைகீழ்.
(3) Bv/L
தவறு.
(4) BvL²
L வர்க்கம் அல்ல.
(5) v/(BL)
தலைகீழ்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): நகரும் கம்பி EMF: ε = BvL (B, v, L செங்குத்து). கம்பி வருடும் பரப்பு வீதம் = Lv → dΦ/dt = B(Lv).
Q10 / 20
★★★★☆
மின்னியற்றி (generator/dynamo) அடிப்படை?
(1) காந்தப் புலத்தில் கம்பியின் மீது விசை / force on a wire in a field
அது மோட்டார்.
(2) மின்காந்தத் தூண்டல் (சுழலும் சுருளில் EMF) / electromagnetic induction (EMF in a rotating coil)
சரி.
(3) நிலைமின் / electrostatics
இல்லை.
(4) ஓம் விதி / Ohm's law
இல்லை.
(5) அதிர்வுறுதல் / resonance
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மின்னியற்றி: காந்தப் புலத்தில் ஒரு சுருளைச் சுழற்ற, அதன் வழியேயான பாயம் தொடர்ந்து மாறி EMF தூண்டப்படுகிறது (இயக்க ஆற்றல் → மின் ஆற்றல்). மோட்டாரின் தலைகீழ்.
Q11 / 20
★★★★☆
ஃபிளமிங் வலக்கை விதி எதற்குப் பயன்படுகிறது?
(1) மோட்டார் (விசைத் திசை) / motor (force direction)
அது இடக்கை.
(2) மின்னியற்றி (தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டத் திசை) / generator (induced current direction)
சரி — மின்னியற்றி விதி.
(3) புலத் திசை / field direction
அது பிடி விதி.
(4) மின்தடை / resistance
இல்லை.
(5) பாயம் / flux
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஃபிளமிங் வலக்கை (மின்னியற்றி): பெருவிரல்=இயக்கம், முன்விரல்=புலம் (B), நடுவிரல்=தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம். (இடக்கை = மோட்டார்/விசை.)
Q12 / 20
★★★★☆
மின்மாற்றி (transformer) எந்த மின்னோட்டத்தில் மட்டும் வேலை செய்யும்?
(1) DC
மாறா பாயம், EMF இல்லை.
(2) AC (மாறும் பாயம்) / AC (changing flux)
சரி.
(3) இரண்டிலும் / both
இல்லை.
(4) எதிலும் இல்லை / neither
இல்லை.
(5) உயர் DC / high DC
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மின்மாற்றி மாறும் காந்தப் பாயத்தை நம்பியுள்ளது. DC → மாறா பாயம் → தூண்டப்பட்ட EMF இல்லை. AC → தொடர்ந்து மாறும் பாயம் → வேலை செய்யும்.
Q13 / 20
★★★★☆
மின்மாற்றிச் சமன்பாடு?
(1) V_s/V_p = N_p/N_s
தலைகீழ்.
(2) V_s/V_p = N_s/N_p
சரி — V_s/V_p = N_s/N_p.
(3) V_sV_p = N_sN_p
தவறு.
(4) V_s/V_p = (N_s/N_p)²
வர்க்கம் அல்ல.
(5) V_s = V_p
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): V_s/V_p = N_s/N_p; இலட்சிய மின்மாற்றியில் V_pI_p = V_sI_s. N_s > N_p → ஏற்றி (step-up); N_s < N_p → இறக்கி.
Q14 / 20
★★★★☆
ஒரு மின்மாற்றியில் N_p=1000, N_s=100, V_p=240 V. V_s?
(1) 2400 V
அது ஏற்றி.
(2) 24 V
சரி — 240×100/1000 = 24 (இறக்கி).
(3) 240 V
மாறாது அல்ல.
(4) 120 V
தவறு.
(5) 100 V
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): V_s = V_p(N_s/N_p) = 240×(100/1000) = 24 V (இறக்கி மின்மாற்றி).
Q15 / 20
★★★☆☆
இலட்சிய மின்மாற்றியில் வலு (power)?
(1) இரண்டாம் சுருளில் அதிகம் / greater in secondary
இல்லை.
(2) இருபுறமும் சமம் (V_pI_p = V_sI_s) / equal both sides (V_pI_p = V_sI_s)
சரி — ஆற்றல் காப்பு.
(3) முதல் சுருளில் அதிகம் / greater in primary
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
இல்லை.
(5) இரட்டிப்பு / doubled
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): இலட்சிய (100%) மின்மாற்றி: V_pI_p = V_sI_s. மின்னழுத்தம் ஏறினால் (step-up) மின்னோட்டம் இறங்கும் (வலு மாறிலி).
Q16 / 20
★★★☆☆
எடி மின்னோட்டம் (eddy currents) குறைக்க மின்மாற்றிக் கரு எவ்வாறு செய்யப்படுகிறது?
(1) திண்மமான இரும்பு / solid iron
அதிக எடி மின்னோட்டம்.
(2) அடுக்கிடப்பட்ட (laminated) கரு / laminated
சரி.
(3) செம்பு / copper
காந்தமல்ல.
(4) பிளாஸ்டிக் / plastic
காந்தமல்ல.
(5) காற்று / air
புலம் பலவீனம்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அடுக்கிடப்பட்ட (மெல்லிய, காப்பிடப்பட்ட தகடுகள்) கரு எடி மின்னோட்டப் பாதைகளை உடைத்து வெப்ப இழப்பைக் குறைக்கிறது → திறன் கூடும்.
Q17 / 20
★★★★☆
தற்தூண்டம் (self-induction) என்பது?
(1) ஒரு சுருள் மற்றதில் EMF தூண்டுதல் / one coil induces EMF in another
அது பரஸ்பரத் தூண்டம்.
(2) ஒரு சுருளின் சொந்த மின்னோட்ட மாற்றம் அதிலேயே EMF தூண்டுதல் / a coil's own changing current induces an EMF in itself
சரி.
(3) மின்னூட்டம் சேமித்தல் / storing charge
அது மின்தேக்கி.
(4) மின்னோட்டம் நிற்றல் / current stopping
இல்லை.
(5) மின்தடை / resistance
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): தற்தூண்டம்: ஒரு சுருளில் மின்னோட்டம் மாறும்போது அதன் சொந்தப் பாயம் மாறி, அதே சுருளில் (மாற்றத்தை எதிர்க்கும்) EMF தூண்டப்படுகிறது. அளவை = தூண்டம் L (henry).
Q18 / 20
★★★☆☆
ஒரு சுருளுக்குள் காந்தத்தை வேகமாக நகர்த்தினால் ஆனால் ஓய்வில் வைத்தால்?
(1) பெரிய EMF / large EMF
நகர்ந்தால் மட்டும்.
(2) பூஜ்ஜிய EMF (பாயம் மாறவில்லை) / zero EMF (no flux change)
சரி.
(3) மாறா EMF / a constant EMF
இல்லை.
(4) அதிகபட்ச மின்னோட்டம் / maximum current
இல்லை.
(5) எதிர்மறை EMF / negative EMF
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ஓய்வில் உள்ள காந்தம் → பாயம் மாறாது → ε = −dΦ/dt = 0. தூண்டலுக்கு மாறும் பாயம் (சார்பு இயக்கம்) அவசியம்.
Q19 / 20
★★★★☆
ஒரு கம்பி B=0.2 T-க்குச் செங்குத்தாக, L=0.5 m, v=4 m/s. தூண்டப்பட்ட EMF?
(1) 0.4 V
சரி — BvL = 0.2×4×0.5 = 0.4.
(2) 0.1 V
தவறு.
(3) 4 V
தவறு.
(4) 0.04 V
தவறு.
(5) 2 V
தவறு.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): ε = BvL = 0.2 × 4 × 0.5 = 0.4 V.
Q20 / 20
★★★☆☆
மின்காந்தத் தூண்டலின் ஒரு பயன்பாடு அல்லாதது?
(1) மின்னியற்றி / generator
தூண்டல்.
(2) மின்மாற்றி / transformer
தூண்டல்.
(3) தூண்டல் சமையல் (induction cooker) / induction cooker
தூண்டல்.
(4) மின் தாபனம்/மின்தடை வெப்பம் (toaster) / a simple resistive heater (toaster)
சரி — அது வெறும் I²R வெப்பம்.
(5) மின்காந்த பிரேக் / electromagnetic brake
தூண்டல்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மின்னியற்றி, மின்மாற்றி, தூண்டல் சமையல், மின்காந்த பிரேக், மைக்ரோஃபோன் — அனைத்தும் தூண்டல். எளிய toaster வெறும் மின்தடை வெப்பம் (I²R), தூண்டல் அல்ல.
📝 கட்டமைக்கப்பட்ட வினாக்கள் — 3
கட்டமைப்பு வினா 1
8 புள்ளி
ஒரு 150-சுற்றுச் சுருளின் வழியேயான காந்தப் பாயம் 0.1 s-இல் 0.04 Wb-இலிருந்து 0.10 Wb ஆக மாறுகிறது.
(a) தூண்டப்பட்ட EMF-ஐக் கணக்கிடுக.
விடை
dΦ/dt = (0.10−0.04)/0.1 = 0.6 Wb s⁻¹
|ε| = N(dΦ/dt) = 150×0.6 = 90 V
(b) சுருளின் தடை 30 Ω எனில் தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம்?
விடை
I = ε/R = 90/30 = 3 A
(c) EMF-ஐ அதிகரிக்க இரு வழிகளைக் கூறுக.
விடை
(1) பாயத்தை வேகமாக மாற்ற (dΦ/dt↑); (2) சுற்றுகள் N கூட்ட (வலுவான காந்தம்/பெரிய பரப்பும்).
கட்டமைப்பு வினா 2
6 புள்ளி
ஒரு இலட்சிய இறக்கி மின்மாற்றி: N_p=2400, N_s=120, V_p=240 V, இரண்டாம் சுருள் வலு 60 W.
(a) இரண்டாம் மின்னழுத்தம் V_s?
விடை
V_s = V_p(N_s/N_p) = 240×(120/2400) = 12 V
(b) முதல் & இரண்டாம் சுருள் மின்னோட்டங்கள்?
விடை
I_s = P/V_s = 60/12 = 5 A
இலட்சியம்: I_p = P/V_p = 60/240 = 0.25 A; I_s = 5 A
கட்டமைப்பு வினா 3
5 புள்ளி
ஃபாரடே & லென்ஸ்.
(a) ஃபாரடே விதியையும் லென்ஸ் விதியையும் கூறுக.
விடை
ஃபாரடே: தூண்டப்பட்ட EMF = காந்தப் பாய மாற்ற வீதம் × சுற்றுகள் (|ε| = N dΦ/dt). லென்ஸ்: தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் தன்னை உருவாக்கிய மாற்றத்தை எதிர்க்கும் (ε-இல் − குறி).
(b) லென்ஸ் விதி எந்தக் கோட்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது?
விடை
ஆற்றல் அழிவின்மை — மின்னோட்டம் மாற்றத்தை எதிர்ப்பதால், மாற்றத்துக்கு எதிராக வேலை செய்தே மின் ஆற்றல் கிடைக்கிறது.
✍️ கட்டுரை வினாக்கள் — 4
கட்டுரை வினா 1
10 புள்ளி
(a) காந்தப் பாயத்தை வரையறுத்து, ஃபாரடே & லென்ஸ் விதிகளைக் கூறுக. (b) லென்ஸ் விதி ஆற்றல் அழிவின்மையை எவ்வாறு வெளிப்படுத்துகிறது எனக் காந்தம்-சுருள் உதாரணத்துடன் விளக்குக. (c) 80-சுற்றுச் சுருளில் பாயம் 0.05 s-இல் 0.2 Wb மாறினால் EMF.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) காந்தப் பாயம் Φ = BA cosθ (Wb). ஃபாரடே: |ε| = N(dΦ/dt). லென்ஸ்: தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம் பாய மாற்றத்தை எதிர்க்கும் (− குறி).
(b) காந்தத்தை சுருளுக்குள் தள்ளும்போது, சுருள் தன் அருகே அதே துருவத்தை உருவாக்கி எதிர்த்துத் தள்ளுகிறது. காந்தத்தைத் தள்ள நாம் வேலை செய்ய வேண்டும்; இவ்வேலையே மின் ஆற்றலாக மாறுகிறது → ஆற்றல் இலவசமாக வராது (அழிவின்மை). எதிர்க்காவிட்டால் தானியங்கி, முடிவிலா ஆற்றல் கிடைக்கும் — சாத்தியமற்றது.
(c)
(b) காந்தத்தை சுருளுக்குள் தள்ளும்போது, சுருள் தன் அருகே அதே துருவத்தை உருவாக்கி எதிர்த்துத் தள்ளுகிறது. காந்தத்தைத் தள்ள நாம் வேலை செய்ய வேண்டும்; இவ்வேலையே மின் ஆற்றலாக மாறுகிறது → ஆற்றல் இலவசமாக வராது (அழிவின்மை). எதிர்க்காவிட்டால் தானியங்கி, முடிவிலா ஆற்றல் கிடைக்கும் — சாத்தியமற்றது.
(c)
dΦ/dt = 0.2/0.05 = 4 Wb s⁻¹; |ε| = N dΦ/dt = 80×4 = 320 V
கட்டுரை வினா 2
10 புள்ளி
(a) ஒரு எளிய AC மின்னியற்றியின் (generator) கட்டமைப்பையும் செயற்பாட்டையும் விளக்குக. (b) EMF எப்போது அதிகபட்சம்/பூஜ்ஜியம் எனக் கூறுக. (c) மின்னியற்றியின் வெளியீட்டை அதிகரிக்க மூன்று வழிகளைக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) ஒரு சுருள் காந்தப் புலத்தில் சுழல்கிறது; சுழலும்போது சுருள் வழியேயான பாயம் (BA cosθ) தொடர்ந்து மாறி EMF தூண்டப்படுகிறது (ε = −N dΦ/dt). சறுக்கு வளையங்கள் (slip rings) வழியே மாறுதிசை (AC) வெளியீடு கிடைக்கிறது.
(b) சுருள் புலத்திற்கு இணையாக (தளம் ⊥ B) நகரும்போது பாய மாற்ற வீதம் அதிகபட்சம் → EMF அதிகபட்சம். சுருள் புலத்திற்குச் செங்குத்தாக (பாயம் அதிகபட்சம்) இருக்கும் கணத்தில் dΦ/dt=0 → EMF பூஜ்ஜியம்.
(c) (1) வேகமாகச் சுழற்ற; (2) சுற்றுகள் N கூட்ட; (3) வலுவான காந்தம் (B↑) / பெரிய சுருள் பரப்பு A↑ (இரும்புக் கருவும்).
(b) சுருள் புலத்திற்கு இணையாக (தளம் ⊥ B) நகரும்போது பாய மாற்ற வீதம் அதிகபட்சம் → EMF அதிகபட்சம். சுருள் புலத்திற்குச் செங்குத்தாக (பாயம் அதிகபட்சம்) இருக்கும் கணத்தில் dΦ/dt=0 → EMF பூஜ்ஜியம்.
(c) (1) வேகமாகச் சுழற்ற; (2) சுற்றுகள் N கூட்ட; (3) வலுவான காந்தம் (B↑) / பெரிய சுருள் பரப்பு A↑ (இரும்புக் கருவும்).
கட்டுரை வினா 3
10 புள்ளி
(a) ஒரு மின்மாற்றியின் (transformer) கட்டமைப்பு & கொள்கையை விளக்குக. (b) V_s/V_p = N_s/N_p எனக் கூறி, ஏன் DC-இல் வேலை செய்யாது எனக் கூறுக. (c) ஒரு ஏற்றி மின்மாற்றி N_p=200, N_s=5000, V_p=240 V. V_s மற்றும் (இலட்சியம், P=1.2 kW) I_p.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) மென் இரும்புக் கருவில் இரு சுருள்கள் (முதல், இரண்டாம்). முதல் சுருளில் AC → மாறும் காந்தப் பாயம் → கரு வழியே இரண்டாம் சுருளில் EMF தூண்டப்படுகிறது (பரஸ்பரத் தூண்டல்).
(b) V_s/V_p = N_s/N_p. DC → மாறா பாயம் → dΦ/dt=0 → தூண்டப்பட்ட EMF இல்லை → வேலை செய்யாது. AC மட்டுமே தொடர்ந்து மாறும் பாயத்தைத் தரும்.
(c)
(b) V_s/V_p = N_s/N_p. DC → மாறா பாயம் → dΦ/dt=0 → தூண்டப்பட்ட EMF இல்லை → வேலை செய்யாது. AC மட்டுமே தொடர்ந்து மாறும் பாயத்தைத் தரும்.
(c)
V_s = V_p(N_s/N_p) = 240×(5000/200) = 240×25 = 6000 V
இலட்சியம்: I_p = P/V_p = 1200/240 = 5 A
கட்டுரை வினா 4
10 புள்ளி
(a) நகரும் கம்பி EMF (ε = BvL) எவ்வாறு ஏற்படுகிறது எனக் காட்டுக. (b) ஃபிளமிங் வலக்கை விதியைக் கூறுக. (c) ஒரு கம்பி (L=0.4 m) B=0.5 T-க்குச் செங்குத்தாக 6 m/s-இல் நகர்கிறது; சுற்று தடை 2 Ω. EMF & மின்னோட்டம், மற்றும் கம்பியை நகர்த்தத் தேவையான விசை.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) கம்பி காந்தப் புலத்தில் v வேகத்தில் நகரும்போது t நேரத்தில் வருடும் பரப்பு = L(vt); பாயம் Φ = B·L·vt. EMF = dΦ/dt = BvL. (அல்லது: கம்பியில் உள்ள கட்டற்ற மின்னூட்டங்கள் qvB விசை உணர்ந்து குவிவதால் EMF.)
(b) ஃபிளமிங் வலக்கை (மின்னியற்றி): பெருவிரல்=இயக்கம், முன்விரல்=புலம், நடுவிரல்=தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம்.
(c)
(b) ஃபிளமிங் வலக்கை (மின்னியற்றி): பெருவிரல்=இயக்கம், முன்விரல்=புலம், நடுவிரல்=தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம்.
(c)
ε = BvL = 0.5×6×0.4 = 1.2 V
I = ε/R = 1.2/2 = 0.6 A
கம்பி மீது எதிர் விசை F = BIL = 0.5×0.6×0.4 = 0.12 N; நகர்த்த இதற்குச் சமமான விசை தேவை (லென்ஸ்).