1️⃣1️⃣ தரம் 11 · அலகு 13

மின் காந்தவியலும் தூண்டலும்

Electromagnetism and Electromagnetic Induction

★★★★☆ காந்தவியல்மின்னோட்ட காந்த விளைவுமின்காந்தத் தூண்டல்

ஒரு பெரிய மின்காந்தத்தைப் (electromagnet) பயன்படுத்தி இரும்பு, எஃகுக் கழிவுகளைத் தூக்கி இடம்மாற்றும் காட்சியை நீங்கள் பார்த்திருக்கலாம். அந்தக் காந்தத்தில் மின்னோட்டம் (current) பாயும் வரை மட்டுமே காந்தத்தன்மை இருக்கும்; சுவிட்சை அணைத்தவுடன் இரும்புத் துண்டுகள் கீழே விழுந்துவிடும். மின்னோட்டத்துக்கும் காந்தத்துக்கும் இடையிலுள்ள ஆழமான தொடர்புக்கு இது ஓர் எடுத்துக்காட்டு. இந்தப் பாடத்தில் காந்தங்களின் இயல்புகளையும், மின்னோட்டம் தன்னைச் சுற்றி எவ்வாறு காந்தப்புலத்தை (magnetic field) உருவாக்குகிறது என்பதையும் கற்போம். அந்த விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்டு மின்காந்தம், ஒலிபெருக்கி, DC மோட்டார் ஆகியன எவ்வாறு இயங்குகின்றன என்பதையும் பார்ப்போம். இறுதியாக, மாறும் காந்தப்புலம் எவ்வாறு மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது (மின்காந்தத் தூண்டல் — electromagnetic induction) என்பதையும், அதன் வழியாக மின்னியற்றி (generator/dynamo) மற்றும் மின்மாற்றி (transformer) ஆகியவற்றையும் கற்போம்.

படம் 13.1 — மின்காந்தத்தைப் பயன்படுத்தி இரும்பு, எஃகுக் கழிவுகளை அகற்றுதல். NIE பாடநூல், தரம் 11

13.1 காந்தவியல் (Magnetism)

காந்தங்களை இரண்டு பெரும் வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்.

மின்காந்தம் (electromagnet): சுருளில் (coil) மின்னோட்டம் பாயும்போது மட்டுமே காந்தத்தன்மை இருக்கும்.
நிலைக் காந்தம் (permanent magnet): காந்தத்தன்மை அப்பொருளின் இயல்பாகவே நிரந்தரமாக நிலைத்திருக்கும்.

இவ்விரு வகைக் காந்தங்களும் பல இடங்களில் பயன்படுகின்றன. மின் மோட்டார்கள் (electric motors) மூலம் வீட்டு உபகரணங்களையும் இயந்திர மனிதர்களையும் (robots) இயக்குவதற்கும், காந்த அட்டைகளிலும் (magnetic cards), MRI போன்ற மருத்துவக் கருவிகளிலும் அவை பயன்படுகின்றன.

13.1.1 காந்தப் பொருட்களும் காந்தமல்லாப் பொருட்களும்

இரும்பு (iron), எஃகு (steel), நிக்கல் (nickel) போன்ற காந்தப் பொருட்களால் (magnetic materials) ஆனவை காந்தத்தால் கவரப்படுகின்றன. ஆனால் பிளாஸ்ரிக், மரம், காகிதம், இறப்பர் போன்ற பொருட்கள் காந்தத்தால் கவரப்படுவதில்லை. அதனால்தான் ஒரு காந்தத்தை அருகே கொண்டுசென்றால் இரும்பு ஆணிகளும் குண்டூசிகளும் காகிதக் கிளிப்புகளும் ஒட்டிக்கொள்கின்றன; அழிரப்பர், பிளாஸ்ரிக் பொத்தான், காகிதம் ஆகியவை ஒட்டிக்கொள்வதில்லை.

13.1.2 காந்தப்புலம் (Magnetic Field)

ஒரு காந்தத்தைச் சுற்றி, அக்காந்தம் தனது தாக்கத்தைச் செலுத்தும் ஒரு வெளி உண்டு. இதுவே காந்தப்புலம் (magnetic field) எனப்படும். இது கண்ணுக்குப் புலப்படாது; ஆனால் இன்னொரு காந்தத்தின் மீதோ, நகரும் மின்னேற்றத்தின் (moving charge) மீதோ விசையைச் செலுத்தும் வல்லமை கொண்டது. சில பறவைகள் பூமியின் காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தித் தமது வழியைக் கண்டுபிடித்துக்கொள்கின்றன (navigation).

ஒரு வெளியில் காந்தப்புலம் இருக்கிறதா என்பதைக் கண்டறிய திசைகாட்டியைப் (compass) பயன்படுத்தலாம். திசைகாட்டி என்பது ஒரு பொருத்தாணியின் (pivot) மீது சுதந்திரமாகச் சுழலக்கூடிய சிறிய, இலேசான காந்தமாகும். வேறு எந்தக் காந்தத் தாக்கமும் இல்லாதபோது, திசைகாட்டியின் ஊசி பூமியின் காந்தப்புலத்தால் வடக்கு–தெற்கு திசையில் நிலைபெறும். ஒரு புள்ளியில் ஊசி காட்டும் திசையே அப்புள்ளியில் காந்தப்புலத்தின் திசையாகும். புள்ளிக்குப் புள்ளி அத்திசையும் புலத்தின் வலிமையும் மாறலாம். எனவே காந்தப்புலம் என்பது பருமனும் (magnitude) திசையும் (direction) கொண்ட இயற்பியல் அளவு (vector) ஆகும்.

படம் 13.5 — திசைகாட்டியைக் கொண்டு காந்தப்புலத்தின் திசையைக் கண்டறிதல். NIE பாடநூல், தரம் 11

13.2 மின்னோட்டத்தின் காந்த விளைவு (Magnetic Effect of a Current)

ஒரு மின்கடத்தியில் (conductor) மின்னோட்டம் பாயும்போது, அதைச் சுற்றி ஒரு காந்தப்புலம் உருவாகிறது. இவ்விளைவை முதலில் கண்டறிந்தவர் டென்மார்க் நாட்டு விஞ்ஞானி ஹான்ஸ் கிறிஸ்டியன் ஓர்ஸ்டெட் (Hans Christian Oersted). ஒரு நேர்க்கம்பிக்கு அருகே திசைகாட்டியை வைத்து, சுவிட்சை மூடி மின்னோட்டத்தைப் பாய விட்டால் திசைகாட்டி ஊசி விலகும் (deflect). இது காந்தப்புலம் உருவானதற்கான சான்றாகும். மின்னோட்டத்தின் திசையை மாற்றினால் ஊசியின் விலகல் திசையும் மாறும். அதாவது காந்தப்புலத்தின் திசை மின்னோட்டத்தின் திசையைச் சார்ந்தது.

படம் 13.7 — நேர்க்கடத்தியில் மின்னோட்டம் பாயும்போது திசைகாட்டி ஊசி விலகுதல். NIE பாடநூல், தரம் 11

13.2.1 நேர்க்கடத்தியின் காந்தப்புலத் திசை: விதிகள்

ஒரு நேர்க்கடத்தியில் மின்னோட்டம் பாயும்போது உருவாகும் காந்தப்புலத்தின் திசையைக் காண இரண்டு விதிகள் உள்ளன.

மாக்ஸ்வெல்லின் திருகாணி விதி (Maxwell's corkscrew rule): ஒரு திருகாணியை (corkscrew) அதன் நுனி மின்னோட்டத்தின் திசையில் முன்னோக்கி நகரும்படி சுழற்றினால், அந்தச் சுழற்சியின் திசையே காந்தவிசைக்கோடுகளின் (magnetic field lines) திசையாகும். A→B திசையில் மின்னோட்டம் பாய்ந்தால் காந்தப்புலம் எதிர்க் கடிகாரத் திசையிலும் (anti-clockwise), B→A திசையில் பாய்ந்தால் கடிகாரத் திசையிலும் (clockwise) இருக்கும்.
வலக்கைப் பிடி விதி (Right hand grip rule): கடத்தியை வலக்கையால் பிடித்து, கட்டைவிரல் மின்னோட்டத்தின் திசையைக் காட்டினால், மற்ற நான்கு விரல்களும் கடத்தியைச் சுற்றி வளையும் திசையே காந்தப்புலத்தின் திசையாகும்.

படத்தில் காந்தப்புலத்தைக் குறிக்கும் முறை: புள்ளி (•) என்பது புலம் தாளிலிருந்து வெளியே வருவதையும், குறுக்கு (×) என்பது புலம் தாளுக்கு உள்ளே செல்வதையும் குறிக்கும்.

படம் 13.11 — வலக்கைப் பிடி விதி: கட்டைவிரல் மின்னோட்டத்தையும், மற்ற விரல்கள் காந்தப்புலத்தையும் காட்டுகின்றன. NIE பாடநூல், தரம் 11

13.2.2 காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்ட கடத்தியின் மீது செயற்படும் விசை

ஒரு காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்ட கடத்தியில் மின்னோட்டம் பாயும்போது, அக்கடத்தியின் மீது ஒரு விசை (force) செயற்படுகிறது. U வடிவக் காந்தமும் பித்தளைக் கோல்களும் கொண்ட செயற்பாட்டில், சுவிட்சை மூடியதும் கடத்தி BC நகர்கிறது. மின்னோட்டத்தின் திசையை மாற்றினால் நகர்வுத் திசை எதிராகும்; காந்தத்தின் துருவங்களை (poles) மாற்றினாலும் நகர்வுத் திசை எதிராகும். மின்னோட்டத் திசையும் காந்தப்புலத் திசையும் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக (perpendicular) இருந்தால், விசை இவ்விரண்டுக்கும் செங்குத்தான திசையில் இருக்கும்.

விசையின் பருமனைத் தீர்மானிக்கும் 3 காரணிகள் (விசை இம்மூன்றுக்கும் நேர்விகிதசமனாகும்):

கடத்தியில் பாயும் மின்னோட்டத்தின் பருமன்.
காந்தப்புலத்தில் உள்ள கடத்தியின் நீளம்.
காந்தப்புலத்தின் வலிமை.

ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதி (Fleming's left hand rule): இடக்கையின் கட்டைவிரல், சுட்டுவிரல், நடுவிரல் ஆகிய மூன்றையும் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக வைக்க வேண்டும். நடுவிரல் மின்னோட்டத்தின் திசையையும், சுட்டுவிரல் காந்தப்புலத்தின் திசையையும் காட்டினால், கட்டைவிரல் காட்டும் திசையே கடத்தியின் மீது செயற்படும் விசையின் திசையாகும்.

படம் 13.14 — ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதி: மின்னோட்டம், புலம், விசை. NIE பாடநூல், தரம் 11

இவ்விளைவின் அடிப்படையில் கட்டப்பட்ட கருவிகள்: மின் மோட்டார்கள் (electric motors), ஒலிபெருக்கிகள் (loud speakers), galvanometers, analog voltmeter + ammeter.

13.2.3 ஒலிபெருக்கி (Loud Speaker)

ஒலிபெருக்கியின் முக்கிய பாகங்கள்: இலேசான அட்டைக் கூம்பு (cardboard cone), கடத்தும் சுருள் (coil), வளையக் காந்தம் (ring-magnet). ஒலி அலையின் வடிவத்துக்கேற்ப மாறும் மின்னோட்டம் (time-varying current) சுருளில் பாயும்போது, காந்தம் சுருளின் மீது செலுத்தும் விசையால் சுருள் முன்னும் பின்னும் அதிர்கிறது. அதனுடன் இணைந்த கூம்பும் அதிர்ந்து ஒலி அலைகளை உருவாக்குகிறது. இங்கு மின்சக்தி ஒலிச் சக்தியாகவும் இயக்கச் சக்தியாகவும் மாறுகிறது.

13.2.4 நேர் மின்னோட்ட மோட்டார் (DC Motor)

பொம்மை மோட்டார் கார்கள், கலப்பின (hybrid) மற்றும் மின்சார கார்கள், மின்சார ரயில்கள் ஆகிய எல்லாம் DC மோட்டார்களால் இயக்கப்படுகின்றன. காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்ட சுருளில் மின்னோட்டம் பாயும்போது, சுருளின் இரு பக்கங்களிலும் எதிர்த் திசைகளில் இரு விசைகள் (a couple — இரட்டை விசை) செயற்பட்டுச் சுருளைச் சுழற்றுகின்றன. DC மோட்டாரின் முக்கிய பாகங்கள் பின்வருமாறு.

கதிர்த்தண்டு (armature): இரும்பு அல்லது எஃகு கருவின் (core) மீது சுற்றப்பட்ட சுருள். மின்னோட்டம் பாயும்போது இது இரட்டை விசையை உருவாக்கிச் சுழற்சியை ஏற்படுத்துகிறது.
காந்தத் துருவங்கள் (magnetic poles): கதிர்த்தண்டைச் சுற்றி அமைக்கப்பட்ட நிலைக்காந்தத்தின் துருவங்கள். சுருளில் விசை செயற்படுவதற்குத் தேவையான காந்தப்புலத்தை இவை தருகின்றன.
பிளவு வளையங்களும் (split rings; commutator) தூரிகைகளும் (brushes): ஒவ்வொரு அரைச் சுழற்சியிலும் சுருளில் மின்னோட்டத் திசையை மாற்றி, சுருள் ஒரே திசையில் தொடர்ந்து சுழலச் செய்கின்றன.

மின்னோட்டம் தூரிகை P இலிருந்து பிளவு வளையம் X வழியாகச் சுருள் ABCD இற்குச் சென்று, பின் பிளவு வளையம் Y வழியாகத் தூரிகை Q ஐ அடைகிறது. AB, CD பகுதிகளில் ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதியைப் பயன்படுத்தினால், AB இல் கீழ்நோக்கியும் CD இல் மேல்நோக்கியும் விசை செயற்படுகிறது. இந்த இரட்டை விசை கதிர்த்தண்டைக் கடிகாரத் திசையில் சுழற்றுகிறது. 180° சுழன்றதும் பிளவு வளையங்கள் மின்னோட்டத் திசையை மாற்றுவதால், அதே திசையில் சுழற்சி தொடர்கிறது. மோட்டாரில் மின்சக்தி இயந்திரச் சக்தியாக (mechanical energy) மாறுகிறது.

படம் 13.21 — DC மோட்டாரின் இயக்கம்: சுருள் ABCD, பிளவு வளையங்கள் X, Y, தூரிகைகள் P, Q. NIE பாடநூல், தரம் 11

13.3 மின்காந்தத் தூண்டல் (Electromagnetic Induction)

இதுவரை மின்சாரம் இயக்கத்தை உருவாக்குவதைப் பார்த்தோம். இப்போது அதன் எதிர்நிகழ்வைப் (inverse) பார்ப்போம். காந்தப்புலத்தில் ஒரு கடத்தியை நகர்த்தினால், கடத்தியின் முனைகளுக்கு இடையே ஒரு மின்னியக்க விசை (electromotive force — emf) உருவாகிறது.

வரையறை: ஒரு கடத்தி மாறும் காந்தப்புலத்தில் அசையாமல் இருக்கும்போது, அல்லது மாறாக் காந்தப்புலத்தில் கடத்தி நகரும்போது, அதன் முனைகளுக்கு இடையே emf உருவாவதே மின்காந்தத் தூண்டல் எனப்படும். இதை உலகுக்கு முதலில் அறிமுகப்படுத்தியவர் மைக்கேல் ஃபாரடே (Michael Faraday); அவர் 1831 இல் ஃபாரடேயின் விதியை (Faraday's law) வழங்கினார்.

படம் 13.26 — காந்தம், சுருள், கல்வனோமானி ஆகியவற்றின் மூலம் மின்காந்தத் தூண்டலை விளக்குதல். NIE பாடநூல், தரம் 11

ஒரு கோல் காந்தத்தைச் சுருளுக்குள் உள்நோக்கியோ வெளிநோக்கியோ நகர்த்தும் ஒவ்வொரு முறையும் சுருளுடன் இணைந்த காந்தவிசைக்கோடுகள் (field lines) மாறுகின்றன; அப்போதெல்லாம் கல்வனோமானி விலகுகிறது. காந்தத்தையும் சுருளையும் ஒரே வேகத்தில் சேர்த்து நகர்த்தினால் (இடைவெளி மாறாமல்) எந்த விலகலும் இல்லை. இதிலிருந்து, தூண்டப்பட்ட emf உருவாவதற்குச் சுருளுடன் இணைந்த காந்தவிசைக்கோடுகளில் மாற்றம் (variation) இருக்க வேண்டும் என்பது தெளிவாகிறது. காந்தத்தை வேகமாக நகர்த்தினால் கல்வனோமானி அதிகமாக விலகுகிறது. ஏனெனில் தூண்டப்பட்ட emf, காந்தவிசைக்கோடுகள் மாறும் வீதத்துக்கு (rate of change) நேர்விகிதசமனாகும்.

தூண்டப்பட்ட emf இன் பருமனைத் தீர்மானிக்கும் 3 காரணிகள் (Faraday):

சுருளில் உள்ள சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை (number of turns).
காந்தத்தின் வலிமை (strength of the magnet).
காந்தமோ சுருளோ நகரும் வேகம் (speed of motion).

13.3.1 தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் திசை: வலக்கை விதி

காந்தப்புலத்துக்குச் செங்குத்தாக வைக்கப்பட்ட நேர்க்கடத்தியைப் புலத்துக்கும் கடத்திக்கும் செங்குத்தான திசையில் நகர்த்தினால், கடத்தியின் முனைகளில் emf தூண்டப்படுகிறது. சுற்று மூடியிருந்தால் மின்னோட்டமும் பாய்கிறது. அதன் திசையைக் காண ஃபிளமிங்கின் வலக்கை விதி (Fleming's right hand rule) பயன்படுகிறது. வலக்கையின் கட்டைவிரல், சுட்டுவிரல், நடுவிரல் ஆகிய மூன்றையும் செங்குத்தாக வைத்து, கட்டைவிரல் நகர்வுத் திசையையும் (motion), சுட்டுவிரல் காந்தப்புலத் திசையையும் (field) காட்டினால், நடுவிரல் காட்டுவதே மின்னோட்டத்தின் (current) திசையாகும்.

படம் 13.27 — ஃபிளமிங்கின் வலக்கை விதி: நகர்வு, புலம், மின்னோட்டம். NIE பாடநூல், தரம் 11

13.3.2 மாறுதிசை மின்னியற்றி (AC Dynamo / Generator)

ஒரு செவ்வகச் சுருள் ABCD ஐக் காந்தப்புலத்தில் சுழலும் அச்சுடன் (axle) இணைக்கிறோம். சுருளின் முனைகள் இரு வழுக்கு வளையங்களுடன் (brushing rings P, Q) இணைக்கப்பட்டு, காபன் தூரிகைகள் X, Y வழியாக வெளிச் சுற்றுடன் (கல்வனோமானி) இணைக்கப்படுகின்றன. சுருள் சுழலும்போது AB, CD கைகள் காந்தவிசைக்கோடுகளை வெட்டுவதால் emf தூண்டப்படுகிறது. அதன் திசையை ஃபிளமிங்கின் வலக்கை விதியால் காணலாம்.

சுருளின் தளம் காந்தப்புலத்துக்கு இணையாக (parallel) இருக்கும் நிலைகளில், கைகள் விசைக்கோடுகளைச் செங்குத்தாக வெட்டுவதால் emf உச்சமாக (maximum) இருக்கும்.
சுருளின் தளம் காந்தப்புலத்துக்கு செங்குத்தாக (perpendicular) இருக்கும் நிலைகளில், கைகள் விசைக்கோடுகளுக்கு இணையாக நகர்வதால் emf சுழியமாக (zero) இருக்கும்.
ஒவ்வொரு அரைச் சுழற்சியிலும் மின்னோட்டத் திசை மாறுகிறது. கல்வனோமானி இடப்பக்கம், பின் சுழியம், பின் வலப்பக்கம் என மாறி மாறி விலகுகிறது.

இதனால் வெளிச் சுற்றில் பாயும் மின்னோட்டம் மாறுதிசை மின்னோட்டமாக (alternating current — AC) இருக்கும். காலத்துக்கு எதிராக வரைந்தால் சைன் அலை (sinusoidal wave) கிடைக்கும். மின்னியற்றியில் இயந்திரச் சக்தி மின்சக்தியாக மாறுகிறது.

படம் 13.29 — சுழலும் சுருளில் மாறுதிசை மின்னோட்டம் (AC) உற்பத்தியாதல். NIE பாடநூல், தரம் 11

மிதிவண்டி டைனமோ: அதன் கரடான தலைப்பகுதியை டயரில் தேய்த்தால், அதனுடன் இணைந்த உருளைக் காந்தம் சுழல்கிறது. அப்போது மென்னிரும்பைச் (soft iron) சுற்றிய சுருளுடன் இணைந்த காந்தப்புலம் மாறி, emf தூண்டப்படுகிறது. வேகமாக ஓட்டினால் காந்தப்புலம் மாறும் வீதம் அதிகரிப்பதால் emf உம் மின்னோட்டமும் அதிகரிக்கும்; அதனால் விளக்கு பிரகாசமாக எரியும். இதன் வெளியீடும் AC ஆகும்.

13.3.3 நேர்திசை மின்னோட்டமும் மாறுதிசை மின்னோட்டமும் (DC and AC)

நேர்திசை மின்னோட்டம் (Direct Current — DC): திசை காலத்துடன் மாறாது; வரைபடம் நேர்கோடாக இருக்கும். உலர் கலங்களும் (dry cells) சூரியக் கலங்களும் (solar cells) DC ஐத் தருகின்றன.
மாறுதிசை மின்னோட்டம் (Alternating Current — AC): திசை காலத்துடன் மாறுகிறது; வரைபடம் சைன் அலையாக இருக்கும். AC டைனமோ AC ஐத் தருகிறது.

13.3.4 மின்மாற்றி (Transformer)

ஒரு மின்வழங்கலின் மின்னழுத்தத்தை (voltage) ஒரு பெறுமானத்திலிருந்து இன்னொரு பெறுமானத்துக்கு மாற்றப் பயன்படுவதே மின்மாற்றி. இதில் மென்னிரும்புக் கருவைச் சுற்றி இரு சுருள்கள் உள்ளன.

முதன்மைச் சுருள் (Primary coil — உள்ளீடு): சுற்றுகள் N_P, மின்னழுத்தம் V_P. AC மின்வழங்கல் இங்கு இணைக்கப்படுகிறது.
இரண்டாம் சுருள் (Secondary coil — வெளியீடு): சுற்றுகள் N_S, தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம் V_S. சுமை (load) இங்கு இணைக்கப்படுகிறது.

V_P ஆல் முதன்மைச் சுருளில் மாறும் மின்னோட்டம் பாய்கிறது. அது மாறும் காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது. அப்புலம் மென்னிரும்புக் கருவின் வழியாக இரண்டாம் சுருளை அடைந்து V_S ஐத் தூண்டுகிறது. சுற்றுகளுக்கும் மின்னழுத்தங்களுக்கும் இடையிலான தொடர்பு:

N_P / N_S = V_P / V_S

மின்னழுத்த உயர்த்தி (Step-up transformer): V_S > V_P. இரண்டாம் சுருளில் சுற்றுகள் அதிகம் (N_S > N_P).
மின்னழுத்தத் தாழ்த்தி (Step-down transformer): V_S < V_P. இரண்டாம் சுருளில் சுற்றுகள் குறைவு (N_S < N_P).

முக்கியம்: மின்மாற்றி AC உடன் மட்டுமே இயங்கும், ஏனெனில் அதற்கு மாறும் காந்தப்புலம் தேவை; மாறாத DC உடன் இயங்காது. பயன்பாடுகள்: மின் நிலையங்களில் உற்பத்தியான AC, தேசிய மின்வலையமைப்புக்கு (national grid) அனுப்பப்படுமுன் மின்னழுத்த உயர்த்தியால் 132 kV, 220 kV போன்ற உயர் மின்னழுத்தங்களாக உயர்த்தப்படுகிறது. வீடுகளுக்கு வழங்கப்படுமுன் மின்னழுத்தத் தாழ்த்தியால் 220 V ஆகத் தாழ்த்தப்படுகிறது. நுண்ணலை அடுப்புகள், X-கதிர்க் குழாய்கள் (உயர்த்தி), கணினிகள், வானொலிகள் போன்றவற்றிலும் மின்மாற்றிகள் பயன்படுகின்றன.

படம் 13.39 — மின் உற்பத்தி, மின்னழுத்த உயர்த்தல், பரப்புகை, மின்னழுத்தத் தாழ்த்தல், வீடு (220 V). NIE பாடநூல், தரம் 11

13.3.5 மின்மாற்றியில் சக்தி உறவு (Energy Relation)

மின்மாற்றியில் சக்தி இழப்பு (வெப்பம்) இல்லை எனக் கொண்டால் (100% திறன்), சக்தி அழிவின்மை விதிப்படி முதன்மைச் சுருளுக்குக் கொடுக்கப்படும் சக்தியும் இரண்டாம் சுருளிலிருந்து பெறப்படும் சக்தியும் சமமாகும். வலு (Power) = மின்னழுத்தம் × மின்னோட்டம் என்பதால்:

V_P × I_P = V_S × I_S

எடுத்துக்காட்டு: ஒரு மின்மாற்றியின் முதன்மைச் சுருளில் 500 சுற்றுகளும் இரண்டாம் சுருளில் 5000 சுற்றுகளும் உள்ளன. முதன்மைச் சுருளுக்கு 12 V கொடுக்கப்படுகிறது; முதன்மை மின்னோட்டம் 2 A.

V_S = V_P × (N_S / N_P) = 12 × (5000 / 500) = 120 V   → step-up
V_P I_P = V_S I_S → I_S = (12 × 2) / 120 = 0.2 A

✅ விரைவுச் சோதனை

முக்கியக் கருத்துக்களை உறுதிப்படுத்துங்கள். தவறான விடைகள் உங்கள் தவறுக் குறிப்பேட்டில் சேமிக்கப்படும்.

🖊 கட்டுரை வினாக்கள் (பகுதி II)

பரீட்சை வடிவில் கட்டமைப்பு வினாக்கள். முதலில் நீங்களே எழுதுங்கள்; பின்னர் மாதிரி விடையைத் திறந்து சரிபாருங்கள்.

1. (அ) காந்தப்புலம் (magnetic field) என்றால் என்ன? அதை compass-ஐக் கொண்டு எவ்வாறு கண்டறிவாய்? (3)
(ஆ) காந்தப் பொருள் + காந்தமல்லாப் பொருளுக்கு தலா இரு உதாரணம் தருக. (2)
(இ) நேர்க்கடத்தியில் மின்னோட்டம் பாயும்போது உருவாகும் காந்தப்புலத்தின் திசையைக் காண இரு விதிகளை விளக்குக. (5) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:

காந்தப்புலம் = காந்தம் தாக்கம் செலுத்தும் வெளி; vector.
Compass ஊசி அப்புள்ளியில் புல திசை காட்டும்.
காந்தப் பொருள்: iron, steel/nickel. காந்தமல்லாது: plastic, rubber/wood.
Maxwell corkscrew rule.
Right hand grip rule.

(அ) காந்தப்புலம் (Magnetic field): ஒரு காந்தத்தைச் சுற்றி, அக்காந்தம் தனது தாக்கத்தைச் செலுத்தும் வெளியே காந்தப்புலம். இது கண்ணுக்குப் புலப்படாது; ஆனால் இன்னொரு காந்தத்தையோ நகரும் மின்னேற்றத்தையோ தாக்கும். இது பருமனும் திசையும் கொண்ட இயற்பியல் அளவு (vector).
Compass மூலம் கண்டறிதல்: Compass = pivot மீது சுதந்திரமாகச் சுழலும் சிறு காந்தம். ஒரு வெளியில் compass வைத்தால், ஊசி அப்புள்ளியில் காந்தப்புலம் இருந்தால் அதன் திசையில் நிலைபெறும். புள்ளிக்குப் புள்ளி ஊசியின் திசை மாறுவது புலத்தின் திசை மாறுவதைக் காட்டும்.

(ஆ) காந்தப் பொருட்கள்: இரும்பு (iron), எஃகு (steel), நிக்கல் (nickel).
காந்தமல்லாப் பொருட்கள்: plastic, மரம், காகிதம், ரப்பர்.

(இ) நேர்க்கடத்தியின் காந்தப்புல திசை — 2 விதிகள்:
• மாக்ஸ்வெல்லின் திருகாணி விதி (corkscrew rule): ஒரு திருகாணியை, அதன் நுனி மின்னோட்டத்தின் திசையில் முன்னோக்கி நகரும்படி சுழற்றினால், அந்தச் சுழற்சியின் திசையே காந்தவிசைக்கோடுகளின் திசை. A→B மின்னோட்டம் → புலம் anti-clockwise; B→A → clockwise.
• வலக்கைப் பிடி விதி (right hand grip rule): கடத்தியை வலக்கையால் பிடித்து, கட்டைவிரல் மின்னோட்டத்தின் திசையைக் காட்டினால், மற்ற நான்கு விரல்கள் கடத்தியைச் சுற்றி வளையும் திசையே காந்தப்புலத்தின் திசை.
படத்தில்: புள்ளி (•) = புலம் வெளியே; குறுக்கு (×) = புலம் உள்ளே.

2. (அ) காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்ட மின்னோட்டக் கடத்தியின் மீது விசை செயற்படுகின்றது — இதன் பருமனைத் தீர்மானிக்கும் 3 காரணிகளைத் தருக. (3)
(ஆ) ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதியை விளக்குக; எதைக் காண பயன்படுகின்றது? (3)
(இ) ஒலிபெருக்கியின் (loud speaker) இயக்கத்தையும், அதில் நிகழும் சக்தி மாற்றத்தையும் விளக்குக. (4) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:

விசை ∝ மின்னோட்டம் × நீளம் × புல வலிமை.
இடக்கை: கட்டைவிரல்=விசை, சுட்டுவிரல்=புலம், நடுவிரல்=மின்னோட்டம்.
ஒலிபெருக்கி: cone+coil+ring magnet; மாறும் current → அதிர்வு → ஒலி.
மின் → ஒலி சக்தி.

(அ) விசையின் பருமனைத் தீர்மானிக்கும் 3 காரணிகள் (விசை இவை மூன்றுக்கும் நேர்விகிதம்):
• கடத்தியில் பாயும் மின்னோட்டத்தின் பருமன்.
• காந்தப்புலத்தில் உள்ள கடத்தியின் நீளம்.
• காந்தப்புலத்தின் வலிமை.
இவை அதிகரித்தால் விசையும் அதிகரிக்கும்; குறைந்தால் குறையும்.

(ஆ) ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதி (Fleming's left hand rule): இடக்கையின் கட்டைவிரல், சுட்டுவிரல், நடுவிரல் மூன்றையும் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக வைத்து — நடுவிரல் மின்னோட்டத்தின் திசையிலும், சுட்டுவிரல் காந்தப்புலத்தின் திசையிலும் காட்டினால், கட்டைவிரல் காட்டுவதே கடத்தியின் மீது செயற்படும் விசையின் திசை. (நினைவில்: Force–thuMb, Field–First/index, Current–ceNtre.) DC மோட்டார், ஒலிபெருக்கி, galvanometer இயக்கத்தை விளக்க இது பயன்படும்.

(இ) ஒலிபெருக்கி (Loud speaker): முக்கிய பாகங்கள் — இலேசான அட்டை கூம்பு (cone), கடத்தும் சுருள் (coil), வளைய-காந்தம் (ring magnet). கூம்பின் சிறிய முனையுடன் இணைந்த சுருள், காந்தத்தின் துருவங்களுக்கு இடையே சுதந்திரமாக முன்னும் பின்னும் நகரும்படி அமைக்கப்படுகின்றது. ஒலி அலையின் வடிவத்திற்கேற்ப மாறும் மின்னோட்டம் (time-varying current) சுருளில் பாயும்போது, காந்தம் சுருளின் மீது செலுத்தும் விசை மாறிமாறி இருப்பதால் சுருள் அதிர்கின்றது; கூம்பும் அதிர்ந்து ஒலி அலைகளை உருவாக்குகின்றது. சக்தி மாற்றம்: மின்சக்தி → ஒலி (இயக்க) சக்தி.

3. DC மோட்டாரின் இயக்கத்தை விளக்குக: (அ) முக்கிய பாகங்கள் — armature, காந்தத் துருவங்கள், commutator + brushes — ஒவ்வொன்றின் வேலை. (5) (ஆ) ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதியைப் பயன்படுத்தி சுருள் ஏன் சுழல்கின்றது என விளக்குக. (3) (இ) நிகழும் சக்தி மாற்றம் + commutator இல்லாவிட்டால் என்ன நடக்கும்? (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:

Armature = core+coil → couple.
Poles → magnetic field.
Commutator அரைச் சுழற்சிக்கு திசை மாற்றும்.
AB கீழ், CD மேல் → couple → சுழற்சி.
மின்→இயந்திர; commutator இல்லையேல் எதிர் திசை.

(அ) DC மோட்டாரின் முக்கிய பாகங்கள்:
• Armature (கதிர்த்தண்டு): இரும்பு/எஃகு கருவைச் (core) சுற்றிய சுருள். மின்னோட்டம் பாயும்போது இரட்டை விசையை (couple) உருவாக்கிச் சுழற்சியைத் தருகின்றது. சுமையைத் தாங்க கரு வலிமை தருகின்றது.
• காந்தத் துருவங்கள் (magnetic poles): Armature-ஐச் சுற்றி அமைக்கப்பட்ட நிலைக்காந்தத்தின் N–S துருவங்கள் — சுருளில் விசை செயற்படத் தேவையான காந்தப்புலத்தைத் தருகின்றன.
• Commutator (பிளவு வளையங்கள் — split rings) + brushes: சுருளின் இரு முனைகள் இரு split rings-உடன் இணைந்து armature-உடன் சுழல்கின்றன; brushes (P, Q) சுழலாமல் வளையங்களைத் தொட்டு வெளிச் சுற்றுடன் இணைக்கின்றன. Commutator ஒவ்வொரு அரைச் சுழற்சியிலும் சுருளில் மின்னோட்டத் திசையை மாற்றுகின்றது.

(ஆ) சுழற்சியின் விளக்கம்: brush P → split ring X → சுருள் ABCD → ring Y → brush Q வழியே மின்னோட்டம் பாய்கின்றது. AB, CD பகுதிகளுக்கு ஃபிளமிங்கின் இடக்கை விதி பயன்படுத்தினால் — AB-இல் கீழ்நோக்கி விசையும், CD-இல் மேல்நோக்கி விசையும் செயற்படுகின்றன. இவ்விரட்டை விசை (couple) armature-ஐ கடிகார திசையில் சுழற்றுகின்றது. 180° சுழன்றதும் commutator திசையை மாற்றி, சுழற்சி அதே திசையில் தொடர வைக்கின்றது.

(இ) சக்தி மாற்றம்: மின்சக்தி → இயந்திர சக்தி (mechanical energy). Commutator இல்லாவிட்டால் — அடுத்த அரைச் சுழற்சியில் couple எதிர் திசையில் செயற்பட்டு சுருள் எதிர்த்திசையில் சுழலத் தொடங்கி, தொடர்ச்சியான ஒரே திசைச் சுழற்சி கிடைக்காது.

4. (அ) மின்காந்தத் தூண்டல் (electromagnetic induction) என்றால் என்ன? bar காந்தம் + சுருள் + galvanometer activity மூலம் இதை எவ்வாறு நிறுவுவாய்? (5) (ஆ) தூண்டப்பட்ட emf-இன் பருமனைத் தீர்மானிக்கும் 3 காரணிகள். (3) (இ) ஃபிளமிங்கின் வலக்கை விதியை விளக்குக. (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:

தூண்டல் = மாறும் புலம் / நகரும் கடத்தி → emf.
காந்தம் நகர்த்தும்போது மட்டுமே galvanometer விலகும்.
உறவு இயக்கம் இல்லையேல் emf இல்லை.
factors: சுற்றுகள், காந்த வலிமை, வேகம்.
வலக்கை: கட்டை=நகர்வு, சுட்டு=புலம், நடு=மின்னோட்டம்.

(அ) மின்காந்தத் தூண்டல் (Electromagnetic induction): ஒரு கடத்தி மாறும் காந்தப்புலத்தில் அசையாமல் இருக்கும்போது, அல்லது மாறாக் காந்தப்புலத்தில் கடத்தி நகரும்போது, அதன் முனைகளுக்கிடையே ஒரு மின்னியக்க விசை (emf) உருவாவதே மின்காந்தத் தூண்டல்.
Activity: செப்புக் கம்பியைச் சுற்றிய சுருளின் இரு முனைகளை center-zero galvanometer-உடன் இணைக்கின்றோம் (சுற்றில் வேறு emf மூலம் இல்லை). ஒரு bar காந்தத்தைச் சுருளுக்குள் உள்நோக்கி அல்லது வெளிநோக்கி நகர்த்தும் ஒவ்வொரு முறையும் galvanometer விலகுகின்றது. இரண்டையும் ஒரே வேகத்தில் சேர்த்து நகர்த்தினால் (இடைவெளி மாறாமல்) எந்த விலகலும் இல்லை. முடிவு: சுருளுடன் இணைந்த காந்தவிசைக்கோடுகளில் மாற்றம் இருக்கும்போதே emf தூண்டப்படுகின்றது (இது induced emf). காந்தத்தை வேகமாக நகர்த்தினால் விலகல் அதிகம் — emf, விசைக்கோடுகள் மாறும் வீதத்திற்கு நேர்விகிதம்.

(ஆ) தூண்டப்பட்ட emf-இன் 3 காரணிகள் (Faraday):
• சுருளில் உள்ள சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை.
• காந்தத்தின் வலிமை.
• காந்தம்/சுருள் நகரும் வேகம்.

(இ) ஃபிளமிங்கின் வலக்கை விதி (right hand rule): வலக்கையின் கட்டைவிரல், சுட்டுவிரல், நடுவிரல் மூன்றையும் செங்குத்தாக வைத்து — கட்டைவிரல் நகர்வுத் திசையிலும், சுட்டுவிரல் காந்தப்புல திசையிலும் காட்டினால், நடுவிரல் காட்டுவதே தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் திசை.

5. AC dynamo (மின்னியற்றி) — (அ) கட்டமைப்பை விளக்குக (coil, brushing rings, brushes). (3) (ஆ) சுருள் சுழலும்போது emf எவ்வாறு மாறி AC உருவாகின்றது என்பதை — தளம் இணை + தளம் செங்குத்து நிலைகளில் — விளக்குக. (5) (இ) மிதிவண்டி dynamo விளக்கின் பிரகாசம் வேகத்துடன் ஏன் அதிகரிக்கின்றது? (2) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:

செவ்வக coil ABCD + axle; A,D → brushing rings P,Q; carbon brushes X,Y.
தளம் இணை → emf உச்சம்; தளம் செங்குத்து → emf சுழியம்.
அரைச் சுழற்சிக்கு திசை மாறி AC; சைன் அலை.
வேகம் அதிகம் → காந்தப்புலம் மாறும் வீதம் அதிகம் → emf அதிகம்.

(அ) AC dynamo கட்டமைப்பு: பல சுற்றுகள் கொண்ட செவ்வக சுருள் ABCD ஒரு axle-உடன் இணைந்து காந்தப்புலத்தில் சுழல்கின்றது. N + S துருவங்கள் சுருளின் இருபுறமும் வலிமையான புலத்தைத் தருகின்றன. சுருளின் முனை A ஒரு coaxial copper brushing ring P-உடனும், முனை D மற்றொரு ring Q-உடனும் இணைக்கப்படுகின்றன. Carbon brushes X, Y இவ்வளையங்களைத் தேய்த்துக்கொண்டே வெளிச் சுற்றை (galvanometer) இணைக்கின்றன. (coil + rings + axle = armature.)

(ஆ) AC உற்பத்தி: சுருள் சுழலும்போது AB + CD கைகள் காந்தவிசைக்கோடுகளை வெட்டி emf தூண்டப்படுகின்றது; திசை வலக்கை விதியால் காணப்படும்.
• சுருளின் தளம் புலத்திற்கு இணையாக இருக்கும் நிலையில் — கைகள் விசைக்கோடுகளை செங்குத்தாக வெட்டுகின்றன → emf உச்சம் (maximum).
• சுருளின் தளம் புலத்திற்கு செங்குத்தாக இருக்கும் நிலையில் — கைகள் விசைக்கோடுகளுக்கு இணையாக நகர்கின்றன → விசைக்கோடுகள் வெட்டப்படாது → emf சுழியம் (zero).
ஒவ்வொரு அரைச் சுழற்சியிலும் கைகளின் இயக்கத் திசை மாறுவதால் மின்னோட்டத் திசையும் மாறுகின்றது — galvanometer இடப்பக்கம், பின் சுழியம், பின் வலப்பக்கம் என மாறி விலகுகின்றது. இதனால் வெளியீடு மாறுதிசை மின்னோட்டம் (AC); காலத்திற்கு எதிராக வரைந்தால் சைன் அலை.

(இ) மிதிவண்டி dynamo: வேகமாக ஓட்டினால் டயர் வேகமாகச் சுழன்று, dynamo தலை + உருளை-காந்தம் வேகமாகச் சுழல்கின்றன. soft iron சுருளுடன் இணைந்த காந்தப்புலம் மாறும் வீதம் அதிகரித்து emf + மின்னோட்டம் அதிகரிக்கின்றது → விளக்கு பிரகாசமாகின்றது. வெளியீடு AC. சக்தி மாற்றம்: இயந்திர → மின்.

6. மின்மாற்றி (transformer) — (அ) கட்டமைப்பு + இயக்கக் கொள்கையை விளக்குக. (4) (ஆ) step-up + step-down வேறுபாடு + N_P/N_S = V_P/V_S உறவு. (3) (இ) ஏன் transformer AC-உடன் மட்டுமே இயங்குகின்றது? பயன்பாடு 1 தருக. (3) (10 புள்ளி)

விடைத் திட்டம் — சேர்க்க வேண்டிய புள்ளிகள்:

Soft iron core + primary/secondary coils.
V_P → மாறும் புலம் → V_S தூண்டல்.
N_P/N_S = V_P/V_S.
Step-up: N_S>N_P, V_S>V_P; step-down எதிர்.
மாறும் புலம் தேவை → AC only; grid voltage.

(அ) கட்டமைப்பு + கொள்கை: ஒரு soft iron core-ஐச் சுற்றி இரு தனித்தனி காப்பிடப்பட்ட செப்புச் சுருள்கள். முதன்மைச் சுருள் (primary — input): சுற்றுகள் N_P, மின்னழுத்தம் V_P; AC supply இங்கு. இரண்டாம் சுருள் (secondary — output): சுற்றுகள் N_S, தூண்டப்பட்ட V_S; load இங்கு. primary-க்கு கொடுக்கப்படும் AC மின்னழுத்தம் V_P → primary-இல் மாறும் மின்னோட்டம் → மாறும் காந்தப்புலம் → soft iron core வழியே secondary-உடன் இணைந்து → secondary-இல் மாறும் மின்னழுத்தம் V_S-ஐத் தூண்டுகின்றது (induction).

(ஆ) உறவு: N_P / N_S = V_P / V_S.
• Step-up (உயர்த்தி): secondary-இல் சுற்றுகள் அதிகம் (N_S > N_P) → V_S > V_P.
• Step-down (தாழ்த்தி): secondary-இல் சுற்றுகள் குறைவு (N_S < N_P) → V_S < V_P.

(இ) AC மட்டுமே: Transformer இயங்க secondary-உடன் இணைந்த காந்தப்புலம் தொடர்ந்து மாற வேண்டும். AC continuously மாறும் புலத்தைத் தருகின்றது. மாறாத DC ஒரு நிலையான புலத்தையே தருவதால் emf தூண்டப்படாது → transformer DC-உடன் இயங்காது.
பயன்பாடு: மின் நிலையங்களில் உற்பத்தியான AC, தேசிய grid-க்கு அனுப்புமுன் step-up transformer-ஆல் 132 kV / 220 kV-ஆக உயர்த்தப்படுகின்றது (உயர் மின்னழுத்தம் → குறை மின்னோட்டம் → குறை வெப்ப இழப்பு); வீடுகளுக்கு வழங்குமுன் step-down transformer-ஆல் 220 V-ஆகத் தாழ்த்தப்படுகின்றது.

7. (அ) நேர்திசை (DC) + மாறுதிசை (AC) மின்னோட்டங்களின் வேறுபாட்டை graph + மூலம் (source) உடன் விளக்குக. (4) (ஆ) ஒரு மின்மாற்றியின் primary-இல் 1000 சுற்றுகள், secondary-இல் 100 சுற்றுகள்; primary-க்கு 230 V AC. (i) V_S? (ii) இது எவ்வகை? (iii) primary மின்னோட்டம் 5 A எனில் (100% திறன்) secondary மின்னோட்டம்? (6) (10 புள்ளி)

🔥 மீட்டல் மையம்

பரீட்சைக்கு முன் இறுதி ஒரு நிமிடம் — மறக்கக்கூடாதவை மட்டும்.

2 வகைக் காந்தம்: மின்காந்தம் (current வரை மட்டும்) + நிலைக்காந்தம் (நிரந்தரம்).
காந்தப் பொருள்: iron, steel, nickel கவரப்படும்; plastic/wood/paper/rubber கவரப்படாது.
காந்தப்புலம்: காந்தம் தாக்கம் செலுத்தும் வெளி; vector. Compass-ஆல் கண்டறியலாம்.
Oersted: மின்னோட்டம் → காந்தப்புலம். திசை மின்னோட்டத் திசையைச் சார்ந்தது.
நேர்க்கடத்தி புல திசை: Maxwell corkscrew rule + வலக்கைப் பிடி விதி (கட்டைவிரல்=current).
• = புலம் வெளியே; × = புலம் உள்ளே.
விசை ∝ மின்னோட்டம் × கடத்தி நீளம் × புல வலிமை.
ஃபிளமிங் இடக்கை: கட்டை=விசை, சுட்டு=புலம், நடு=மின்னோட்டம். (மோட்டார்/speaker.)
DC மோட்டார்: மின்→இயந்திர. Armature + poles + commutator (split rings). couple → சுழற்சி.
தூண்டல்: மாறும் புலம்/நகரும் கடத்தி → emf. Faraday 1831.
emf காரணிகள்: சுற்றுகள் + காந்த வலிமை + வேகம். emf ∝ மாறும் வீதம்.
ஃபிளமிங் வலக்கை: கட்டை=நகர்வு, சுட்டு=புலம், நடு=தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம். (dynamo.)
AC dynamo: இயந்திர→மின். தளம் இணை→emf உச்சம்; தளம் செங்குத்து→emf சுழியம். வெளியீடு AC (சைன்).
Transformer: N_P/N_S = V_P/V_S. AC மட்டுமே. Step-up: N_S>N_P. V_P I_P = V_S I_S.

அலகின் முதுகெலும்பு — கருத்துக்களும் தொடர்புகளும்.

1. காந்த வகை: மின்காந்தம் = மின்னோட்டம் பாயும்வரை மட்டும் காந்தம். நிலைக்காந்தம் = நிரந்தர காந்தத்தன்மை.
2. காந்தப் பொருள்: iron, steel, nickel கவரப்படும். plastic, wood, paper, rubber கவரப்படாது.
3. காந்தப்புலம்: காந்தம் தாக்கம் செலுத்தும் வெளி. கண்ணுக்குப் படாது; vector (பருமன்+திசை). Compass ஊசி அப்புள்ளியில் புல திசை காட்டும்; புலம் இல்லையேல் வடக்கு–தெற்கு.
4. Oersted விளைவு: நேர்க்கடத்தியில் மின்னோட்டம் → சுற்றிலும் காந்தப்புலம். மின்னோட்டத் திசை மாறினால் புல திசையும் மாறும்.
5. புல திசை விதிகள்: (a) Maxwell corkscrew rule — திருகாணி நுனி current திசையில் நகர்ந்தால் சுழற்சித் திசை = புலம். (b) Right hand grip — கட்டைவிரல்=current, மற்ற விரல்கள்=புலம். • = வெளியே, × = உள்ளே.
6. கடத்தி மீது விசை: காந்தப்புலத்தில் current-கடத்தி → விசை. விசை ∝ current × நீளம் × புல வலிமை. திசை/துருவம் மாற்றினால் விசைத் திசை எதிராகும்.
7. ஃபிளமிங் இடக்கை விதி: கட்டைவிரல்=விசை, சுட்டுவிரல்=புலம், நடுவிரல்=மின்னோட்டம் (செங்குத்து). மோட்டார், ஒலிபெருக்கி, galvanometer.
8. ஒலிபெருக்கி: cone + coil + ring magnet. மாறும் current → coil அதிர்வு → cone அதிர்வு → ஒலி. மின் → ஒலி சக்தி.
9. DC மோட்டார்: Armature (core+coil) → couple; magnetic poles → புலம்; commutator (split rings) + brushes → அரைச் சுழற்சிக்கு திசை மாற்றி ஒரே திசை சுழற்சி. AB கீழ் + CD மேல் விசை → சுழற்சி. மின் → இயந்திர சக்தி.
10. மின்காந்தத் தூண்டல்: மாறும் புலத்தில் கடத்தி அசையாமல், அல்லது மாறாப் புலத்தில் கடத்தி நகர்ந்தால் → emf. Faraday 1831. சுருளுடன் இணைந்த விசைக்கோடுகளில் மாற்றம் தேவை.
11. தூண்டல் activity: காந்தம் சுருளுக்குள் நகர்த்தினால் galvanometer விலகும்; இடைவெளி மாறாமல் சேர்த்து நகர்த்தினால் விலகல் இல்லை. வேகம் அதிகம் = விலகல் அதிகம் (emf ∝ rate of change).
12. emf காரணிகள்: (i) சுற்றுகள் எண்ணிக்கை (ii) காந்த வலிமை (iii) நகரும் வேகம்.
13. ஃபிளமிங் வலக்கை விதி: கட்டைவிரல்=நகர்வு, சுட்டுவிரல்=புலம், நடுவிரல்=தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டம். (dynamo/generator.)
14. AC dynamo: coil ABCD + brushing rings P,Q + carbon brushes X,Y. தளம் இணை→emf உச்சம்; தளம் செங்குத்து→emf சுழியம். ஒவ்வொரு அரைச் சுழற்சியிலும் திசை மாறி AC (சைன் அலை). இயந்திர → மின். மிதிவண்டி dynamo: வேகம் அதிகம் → emf அதிகம் → பிரகாசம்.
15. DC vs AC: DC திசை மாறாது (நேர்க்கோடு; dry/solar cell). AC திசை மாறும் (சைன் அலை; dynamo).
16. Transformer: soft iron core + primary (N_P,V_P) + secondary (N_S,V_S). N_P/N_S = V_P/V_S. Step-up: N_S>N_P→V_S>V_P; step-down எதிர். AC மட்டுமே (மாறும் புலம் தேவை). 100% திறன்: V_P I_P = V_S I_S.
17. Transformer பயன்பாடு: Grid step-up 132/220 kV (குறை இழப்பு) → வீடு step-down 220 V. Microwave/X-ray (step-up); computers/radios.

பரீட்சைக்கு முந்தின இரவு முழு அலகையும் ஓட்டிப் பார்.

மின்காந்தம் = current வரை மட்டும்; நிலைக்காந்தம் = நிரந்தரம். iron/steel/nickel கவரப்படும்.
காந்தப்புலம் = vector; compass ஆல் கண்டறிதல். • வெளியே, × உள்ளே.
Oersted: current → புலம். Corkscrew + right-hand grip rules புல திசைக்கு.
விசை ∝ current × நீளம் × புல வலிமை.
ஃபிளமிங் இடக்கை (விசை): கட்டை=விசை, சுட்டு=புலம், நடு=current. → மோட்டார்/speaker.
DC மோட்டார்: மின்→இயந்திர. commutator (split rings) = அரைச் சுழற்சிக்கு திசை மாற்றி.
தூண்டல்: மாறும் புலம் → emf. காரணிகள்: சுற்றுகள் + காந்த வலிமை + வேகம்.
ஃபிளமிங் வலக்கை (தூண்டல்): கட்டை=நகர்வு, சுட்டு=புலம், நடு=current. → dynamo.
AC dynamo: இயந்திர→மின். தளம் இணை=emf உச்சம்; தளம் செங்குத்து=emf சுழியம். வெளியீடு AC.
DC திசை மாறாது (dry/solar cell); AC திசை மாறும் (dynamo, சைன் அலை).
Transformer: N_P/N_S = V_P/V_S. AC மட்டுமே. V_P I_P = V_S I_S.
Step-up: N_S>N_P, V_S>V_P (grid 132/220 kV). Step-down: N_S
⚠ இடக்கை = விசை (மோட்டார்); வலக்கை = தூண்டல் (dynamo). இவற்றைக் குழப்பாதே.
⚠ Transformer DC-உடன் இயங்காது — மாறும் காந்தப்புலம் தேவை.
⚠ மோட்டார்: மின்→இயந்திர; dynamo: இயந்திர→மின் (ஒன்று மற்றொன்றின் எதிர்).
⭐ emf, காந்தவிசைக்கோடுகள் மாறும் வீதத்திற்கு நேர்விகிதம் — வேகம் முக்கியம்.
⭐ V_S = V_P × (N_S/N_P); I_S = V_P I_P / V_S. மின்னழுத்தம் உயர்ந்தால் மின்னோட்டம் குறையும்.
📋 Glossary: காந்தப்புலம் = magnetic field; காந்தவிசைக்கோடுகள் = field lines; மின்காந்தம் = electromagnet; சோலினாய்டு = solenoid; மின்காந்தத் தூண்டல் = electromagnetic induction; மின்னியக்க விசை = emf; மின்னியற்றி = generator/dynamo; மின்மாற்றி = transformer; சுற்றுகள் = turns.

📝 மேலும் பயிற்சி