மின்னோட்டம்

மின்னோட்டம்

மின்சாரம் (Electric current) என்பது மின்னூட்டத்தின் ஓட்டமேயாகும். மின்சார சுற்றமைப்புகளில் இந்த மின்னூட்டம் பெரும்பாலும் இலத்திரன்கள் கம்பிகளின் வழியாக நகர்வதனால் எடுத்துச் செல்லப்படுகிறது. மின்பகுளிகளில் அயனிகள் மின்னூட்டத்தைக் கொண்டு செல்கின்றன. அயனியாக்கப்பட்ட வளிமமான பிளாசுமாவில் அயனிகள், இலத்திரன்கள் இரண்டாலும் மின்னூட்டம் கொண்டு செல்லப்படும் .

விளக்கம்

ஆறுகளில் நீர் ஓடுவதை நீரோட்டம் என்பதைப் போல மின்னூட்டங்கள் நகர்ந்து ஓடுவது மின்னோட்டம் ஆகும். புவியீர்ப்பு புலத்தில் புவியீர்ப்பு விசையால், நீர் மேலே இருந்து கீழே பாயும். அது போல மின்புலத்தில் மின்விசையால் மின்னூட்டங்கள் அதிக மின்னழுத்தத்தில் இருந்து குறைந்த மின்னழுத்தத்தை நோக்கி நகரும்.

வரையறை

ஆம்ப்பியர் விதிப்படி மின்னோட்டம் ஒன்று காந்தப் புலத்தை உருவாக்கும்

மின்சாரம் என்பது கடத்தி ஒன்றின் வழியே மின்னூட்டம் பாயும் விதம் என வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு நொடிக்கு எவ்வளவு மின்னூட்டம் ஒரு குறுக்குவெட்டுப்பரப்பை கடக்கின்றது என்பதை பொறுத்து மின்னோட்டம் கணிக்கப்படும்

$I={dQ \over dt}$

மின்னூட்டம் பாயும் விதம் சீராக அமையாவிடில் காலநேரத்திற்கு ஏற்றபடி மின்னோட்டம் மாறுபடக்கூடும் ஆகையால், காலத்தால் மாறுபடும் மின்னோட்டத்தைக் கீழ்க்காணும் வகையில் குறிக்கலாம்:

$i(t)={dq(t) \over dt}$ என்றும்,

இதையே, மாற்றிப்போட்டு நேரத்திற்கு நேரம் மாறுபடும் மின்னூட்டத்தின் அளவைக் குறிக்க, $q(t)=\int _{-\infty }^{t}i(x)\,dx$ என்றும் கூறலாம்.

பல திசைகளிலும் வெளி உந்துதல் ஏதும் இல்லாமல் தன்னியல்பாய் அலையும் மின்னூட்டங்கள் எந்த ஒரு திசையிலும் மின்னோட்டத்தை ஏற்படுத்துவதில்லை. எனினும், அவை மொத்தமாக ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் நகர்ந்தால் அத்திசையில் மின்னோட்டம் நிகழும்.

அனைத்துலக முறை அலகுகளில் அளவிடும்போது, மின்னோட்டத்தின் அலகு ஆம்பியர் ஆகும். கடத்தியின் ஒரு பகுதியை t காலத்தில் கடந்து செல்லும் மொத்த மின்னூட்டம் q என்றால், மின்னோட்டம் I = q / t என்றாகும். மின்னூட்டத்தின் அலகு கூலும் ஆகும். மின்னோட்டத்தை அளவிடும் கருவி மின்னோட்டமானி எனப்படும். இலத்திரன்களின் ஓட்டம் யூல் வெப்பத்தை ஏற்படுத்தும், இவ் வெப்பம் ஒளிரும் ஒளி விளக்குகளில் ஒளியை உருவாக்குகிறது. மேலும் இவை காந்தப் புலங்களையும் உருவாக்குகின்றன. விசைப்பொறிகள், மின்தூண்டிகள் மற்றும் மின்னியற்றிகள் ஆகியவற்றில் காந்த புலங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மின்னோட்டத்தில் நகரும் மின்னூட்டமானது மின் சுமைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. உலோகங்களில் ஒவ்வொரு அணுவிலிருந்தும் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட இலத்திரன்கள் அணுடன் இலேசாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை உலோகத்தினுள் சுதந்திரமாக நகர்கின்றன. இந்த கடத்துகை இலத்திரன்களே உலோகக் கடத்திகளில் மின் சுமைகளாகக் கருதப்படுகின்றன.

குறியீடு

மின் தன்மையில் இரு வகை இருப்பதால், எந்த வகை மின் பொருள் நகர்ந்தாலும் மின்னோட்டம் நிகழும். மின்னோட்டமானது ஆம்பியர் என்னும் அலகால் அளக்கப்படுகின்றது. ஓர் ஆம்பியர் என்பது ஒரு நொடிக்கு ஒரு கூலம் அளவு மின்னூட்டம் ஒரு தளத்தைக் கடக்கும் ஓட்டம் ஆகும்.

மின்னோட்டம் வழக்கமாக I என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது. பிரஞ்சு வாக்கியம் intensité de courant (மின்னோட்டத்தின் செறிவு) என்பதிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டது. ஆண்ட்ரே-மேரி ஆம்பியர் மின்னோட்டத்தைக் குறிக்க I என்ற குறியீட்டைப் பயன்படுத்தியதால் மின்னோட்டத்தின் அலகு ஆம்பியர் எனப்பட்டது. பின்னர் இப்பெயர் பிரான்சிலிருந்து இங்கிலாந்திற்கு வந்து நிலை பெற்றது.

ஓம் விதி

ஒரு எளிமையான மின்சுற்று, இதில் i மின்னோட்டத்தைக் குறிக்கும். மின்னழுத்தம் V யாலும், மின்தடை R ஆலும் குறிப்பிடப்படும்போது, V=IR; இதுவே ஓமின் விதி எனப்படும்

ஒரு மின்கடத்தியில் மின்னழுத்ததைக் கொடுக்கும் போது, அதில் மின்னோட்டம் நடைபெறுகின்றது. மின்னோட்டத்தின் அளவு அதில் கொடுக்கப்படும் மின்னழுத்தத்தின் அளவைப் பொறுத்திருக்கும். எடுத்துக் காட்டாக, R என்ற மின்தடையம் கொண்ட ஒரு மின் கடத்தியின் இரு மின்முனைகளுக்கிடையே, V என்ற அளவு மின்னழுத்தத்தைக் கொடுக்கும் போது, I என்ற அளவு மின்னோட்டம் பாய்கிறது என்றால், அந்த மின்னோட்டத்தின் அளவைக் கீழ்க் கண்டவாறு கணக்கிடலாம்:

$I={V \over R}$.

இந்தக் கருத்தை ஜார்ஜ் ஓம் (Georg Ohm) என்ற செருமானிய அறிஞர் 1827-இல் முன் வைத்தார்.அவர் கூறிய இக் கருத்து ஓமின் விதி என்று பின்னால் வழங்கப் பட்டது. சுருங்கக் கூறின், ஒரு மின்கடத்தியில் ஓடும் மின்னோட்டம் I அதன் இரு முனைகட்கு நடுவில் கொடுக்கப்படும் மின்னழுத்தம் V-இன் மீது நேர் விகிதச் சார்பு கொண்டிருக்கும் என்பதுதான் ஓமின் விதியாகும்.

$I\propto V$

வேறுவிதமாகக் கூறுவதென்றால், மின்னழுத்தத்திற்கும், மின்னோட்டத்திற்கும் இடையேயான விகிதம் ஒரு மாறிலி ஆகும். அதாவது,

$R={V \over I}$

இந்த மாறிலி எண் R என்பதே மின் தடை எனப்படும். மின்தடையின் அலகு ஓம் (Ω) (Ohm) ஆகும்.

இருவகை மின்னூட்டங்களும் மின்னோட்ட திசையும்

இரண்டு வகை மின் தன்மைகளில் ஒன்றை நேர்மின் தன்மை என்றும், இத்தன்மை கொண்ட மின்னூட்டத்தை நேர்மின்னூட்டம்ம் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றது. நேர்மின்னூட்டத்தை கூட்டல் குறி (+) இட்டுக் காட்டுவது வழக்கம். மற்றது எதிர்மின் தன்மை கொண்டது. அதனை எதிர்மின்னூட்டம் என்பர். எதிர்மின்னூட்டத்தை கழித்தல் குறி (-) இட்டுக் காட்டுவது வழக்கம். மின்னோட்டத்தின் திசை, நேர்மின்னூட்டம் ஓடும் திசை ஆகும். எதிர்மின்னூட்டம் கொண்ட துகள்கள் ஒரு திசையில் ஓடினால், அவை எதிர்மின்னூட்டம் கொண்டிருப்பதால் மின்னோட்டம் வழமையாகத் துகள் ஓடும் திசைக்கு எதிரான திசையில் நிகழ்வதாகக் கொள்ளப்படும்.

எதிர்மின்னி

ஒர் அணுவிலே உள்ள எதிர்மின் தன்மை கொண்ட எதிர்மின்னிகள்/மின்னன்கள் என்னும் இலத்திரன்கள் மின் கம்பிகளின் வழியாக மின்னழுத்த வேறுபாட்டால் ஓடுவது பொதுவாக நிகழும் மின்னோட்டம் ஆகும். இவ்வகை மின்னோட்டத்தால் மின் விளக்கு எரிவது, மின் விசிறிகள் சுழல்வது போன்ற ஆயிரக்கணக்கான பயன் நிகழ்வுகள் ஏற்படுகின்றன. நீர் போன்ற வடிவம் கொண்ட நீர்மக் கரைசல்களிலும் மின்னோட்டம் பாயும்.

ஓர் அணுவில் உள்ள ஒவ்வொரு எதிர்மின்னியும் துல்லியமாக 1.60217653x10⁻¹⁹ கூலம் மின்னூட்ட/மின்னனும் தாங்கி உள்ளது என்று கண்டிருக்கிறார்கள். எனவே ஓர் ஆம்பியர் மின்னோட்டம் என்பது நொடிக்கு 6.24150948x10¹⁸ நுண்ணிய எதிர்மின்னிகள் ஒரு தளத்தைக் கடந்து ஓடும் ஓட்டமாகும்.

சில இடங்களில் நேர்மின் தன்மை கொண்ட நேர்மின்னூட்டம் நகர்வதும் உண்டு. பெரும்பாலும் இவை எதிர்மின்னி/மின்னன் இழந்த ஒரு அணுவாகவோ, மூலக்கூறாகவோ இருக்கும். இவ்வகை மின்னோட்டம் பெரும்பாலும் நீர்மக் கரைசல்களின் வழியே மின்னோட்டம் பாய்ச்சிப் பொருள்களின் மீது மாழைப் (உலோகப்) படிவு அல்லது பூச்சு ஏற்படுத்தும் நிகழ்வுகளில் காணலாம். இவ்வகை மின்னோட்டத்தால் வெள்ளி பூச்சுகள் செய்யப்பட்ட (வெள்ளி முலாம் பூசப்பட்ட) அகப்பை, கரண்டி முதலியன பலரும் அறிந்தது.

மாறு மின்னோட்டம்

மின்னோட்டம் ஒரே திசையிலும் ஒரே அளவிலும் பாய்ந்தால் அதற்கு நேர் மின்னோட்டம் என்று பெயர். மின்கலத்திலிருந்து பெறும் மின்னோட்டம் நேர் மின்னோட்டம் ஆகும். இதுதவிர முன்னும் பின்னுமாக திசையிலும் அளவிலும் மாறி ஓடும் மின்னோட்டத்திற்கு மாறு மின்னோட்டம் என்று பெயர். வீடுகளில் பொதுவாகப் பயன்படும் மின்னாற்றல் மாறுமின்னோட்டமே. ஒரு நொடிக்கு எத்தனை முறை முன்னும் பின்னுமாய் மின்னோட்டம் மாறுகின்றது என்பதை பொறுத்து அதன் அலைவெண் அமையும். ஒரு நொடிக்கு அமெரிக்காவில் 60 முறை மின்னோட்டம் முன்னும் பின்னுமாய் அலையும். எனவே அலைவெண் 60. இந்தியா, இங்கிலாந்து போன்ற நாடுகளில் வீட்டு மின்னோட்டம் நொடிக்கு 50 முறை முன்னும் பின்னுமாய் அலையும். எனவே அங்கு அலைவெண் 50. ஒரு நொடிக்கு ஒருமுறை முன்னும் ஒருமுறை பின்னும் ஓடும் மின்னோட்டத்திற்கு ஒரு ஹெர்ட்ஸ் என்று பெயர்.அலைவெண் ஹெர்ட்ஸ் என்னும் அலகால் அளக்கப்படுகின்றது.

மின்னோட்டம் காந்தப் புலமுள்ள ஓரிடத்தில் பாயும்பொழுது மின்னோட்டத்தின் திசை மாறும். இது காந்தப்புலத்தின் திசையையும் மின்னோட்டத் திசையையும் பொறுத்தது. ஏன் இவ்வாறு மின்னோட்ட திசையில் மாறுதல் ஏற்படும் எனில், மின்னோட்டம் பாயும் பொழுதுப் பங்கு கொள்ளும் எதிர்மின்னி என்ற மின்னன்களின் நகர்ச்சியால், ஓட்டத்திசையைச் சுற்றி சுழலாக ஒரு காந்தப் புலம் தானே உண்டாகின்றது. இம்மின்னோட்டத்தால் ஏற்படும் சுழல் காந்தப் புலத்தோடு வெளியில் ஏற்கனவே உள்ள காந்தப்புலம் முறண்படுவதால் (ஏற்படும் விசையால்) மின்னோட்ட திசையில் மாறுதல் ஏற்படுகின்றது. [படங்களுடன் இவை இன்னும் விரிவாக எழுதப்பட வேண்டும்]

மின்மரபு

ஒரு மின்சுற்றில் எலக்ட்ரான்கள் மின்சுமைகளாக எதிர்திசையில் நகர்கின்றன.

மின்சுற்றில் பயன்படுத்தப்படும் மின்கலனின் குறியீடு

ஒரு மின் கடத்தும் பொருளில் மின்னாற்றலை சுமந்து கொண்டு நகரும் மின்னூட்டத் துகள்கள் மின் சுமைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. பெரும்பாலான மின்சுற்றுகளில் பயன்படும் கம்பிகள் மற்றும் பிற மின்கடத்திகளை உருவாக்கும் உலோகங்களில் நேர்மின் சுமையானது நிலையாக இருக்கின்றன. எதிர் மின்சுமைகளே ஒர் இடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு நகர்ந்து செல்லும் சுதந்திரத்தைப் பெற்றுள்ளன. இவையே மின்சுமையை கடத்துகின்றன. குறைக்கடத்திகளில் சேர்க்கப்படும் மாசுப்பொருளைப் பொறுத்தே மின்சுமையைக் கடத்துபவை நேர் மின்சுமைகளா அல்லது எதிர்மின் சுமைகளா என்பது அமைகிறது. மின்வேதியியல் செல்களில் இரண்டு மின்சுமைகளுமே மின்கடத்தலைச் செய்கின்றன. நேர்மின் சுமைகளின் ஓட்டத்தால் உருவாகும் மின்சாரமும் அதே மின்னோட்டத்தையும் அதே விளைவுகளையும் அளிக்கிறது, எதிர் திசையில் ஓடும் எதிர்மின் சுமைகளின் ஓட்டத்தால் உருவாகும் மின்னோட்டத்திற்குச் சமமாகவும் உள்ளது.

மின்னோட்ட அடர்த்தி

மின்னோட்ட அடர்த்தி = மின்னோட்டம் / (குறுக்கு வெட்டுப் பரப்பளவு) = current / unit area

கணிதக் குறியீடுகளைக் கொண்டு மின்னோட்டத்தைக் கீழ்காணுமாறு விளக்கலாம்:

$I=j\cdot A$

மேலே உள்ளதில் மீட்டர்-கிலோ கிராம்-நொடி (MKS) அளவியல் அலகு முறை அல்லது உலக முறை அலகுகள் (SI) முறைப்படி:

I என்பது ஆம்பியர்கள் அலகில் அளக்கப்பட்ட மின்னோட்டம்

j என்பது ஒரு சதுர மீட்டர் குறுக்கு வெட்டுப் பரப்பில் பாயும் ஆம்பியர்கள் என்னும் அலகில் அளக்கப்படும் மின்னோட்ட அடர்த்தி.

A என்பது மின்னோட்டம் பாயும் குறுக்கு வெட்டுப் பரப்பளவு சதுர மீட்டர்கள்.

தோற்றங்கள்

இயற்கைத் தோற்றம்

இயற்கையில் மின்னல், நிலை மின்சாரம் (static electricity), சூரியக் காற்று, துருவ ஒளி போன்றவற்றில் மின்னோட்டம் காணப்படுகிறது.

செயற்கை உருவாக்கம்

மனிதர்களால் உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரம் தலைக்கு மேலே மின்சாரத்தைக் கொண்டு செல்லும் உலோகக் கம்பிகளில் இலத்திரன்களின் ஓட்டமாக மின்சாரம் காணப்படுகிறது. அதேபோல மின் உபகரணங்களில் உள்ள சிறிய கம்பிகளிலும் மின்சாரம் கடத்தப்படுகிறது. காந்தப் புலங்கள் பரிமாற்றத்தின் போது கடத்திகளில் எட்டி மின்னோட்டம் என்ற பெயரில் மின்னோட்டம் காணப்படுகிறது. இதேபோல மின்கடத்திகளின் மேற்பரப்பில், அவை மின்காந்த அலைகளுடன் தொடர்பு ஏற்படும் போதும் மின்னோட்டம் நிகழ்கிறது. மேலும், மின்னணுவியலில் பயனாகும் வெற்றிடக்குழாய், குறைக்கடத்திகள், மின்கலங்கள், போன்றவற்றிலும் மின்னோட்டம் காணப்படுகிறது.

மின்காந்தவியல்

மின்காந்தவியலில் மின்னோட்டத்தின் பங்கு முக்கியமானது.

மின்காந்தம்

மின்காந்த சுருள் ஒன்று, அதிக எண்ணிக்கையிலான சுழற்சியாகச் செல்லும் கம்பிகளை ஒரு உருளை வடிவான அமைப்பினுள் கொண்டிருக்கும். இதனூடாக மின்னோட்டம் செலுத்தப்படும்போது, அது ஒரு காந்தமாகத் தொழிற்படும். மின்னோட்டம் நிறுத்தப்பட்ட உடனேயே, காந்தத் தன்மை அற்றுப்போகிறது. இது மின்காந்தம் எனப்படுகிறது.

வானொலி அலைகள்

வானொலி அலைகள்

பொருத்தமான அமைப்புள்ள ஒரு கடத்தியினூடாக, வானொலி அதிர்வெண்ணில் மின்னோட்டம் செலுத்தப்படும்போது, வானொலி அலைகள் உருவாகும். இவை ஒளியின் வேகத்துடன் சென்று, தூரத்திலுள்ள ஒரு கடத்தியில் மின்னோட்டத்தை ஏற்படுத்தும்.

கடத்தல் பொறிமுறைகள்

வெவ்வேறு கடத்திகளினூடாக மின்னோட்டம் செலுத்தப்படும் பொறிமுறைகள் வெவ்வேறாகக் காணப்படும்.

நுட்பியல் சொற்கள்

• மின்புலம் – Electric Field
• மின்னழுத்தம் – Voltage
• மின்னோட்டம் - Current
• மின்னூட்டம் – Charge
• மின்கடத்தி – Conductor