மின்னியலின் அடிப்படை அளவீட்டு சாதனங்கள்

வோல்ட்மீட்டர்
                         வோல்ட்மீட்டர் எனும் கருவி, இரண்டு புள்ளியில் உள்ள மின்னழுத்தத்தை அளவிட பயன்படுகிறது. வோல்ட்மீட்டர் ஆனது அனலாக் மற்றும் டிஜிட்டல் என இருவகையிலும் உள்ளது. அனலாக் வோல்ட்மீட்டர் இல் மாறுதிசை மின்னழுத்தம் மற்றும் நேர்திசை மின்னழுத்தம் அளவிட தனித்தனி கருவிகள் உள்ளது. டிஜிட்டல் வோல்ட்மீட்டர் இல் முறையை மாற்றுவதின் மூலம் அளவிட முடியும். வோல்ட்மீட்டர் ஐ எப்பொழுதும் அளவிடவேண்டிய கூறு இன் பக்கவாட்டிலேயே இணைக்க வேண்டும். வோல்ட்மீட்டர் இன் மின் எதிர்ப்பானது கண்டிப்பாக மிக அதிகமாக இருக்க வேண்டும். அளவிட்ட மின்னழுத்தத்தின் SI அலகு Volt(V).

அம்மீட்டர்
               அம்மீட்டர் எனும் கருவி, அதன் வழியாக பாயும் மின்னோட்டத்தை அளவிட பயன்படுகிறது. இதுவும் அனலாக், டிஜிட்டல் என இருவகையிலும் உள்ளது. அம்மீட்டர் ஐ, அளவிட வேண்டிய சுற்றின் நேர்கோட்டில் இணக்க வேண்டும். அம்மீட்டர் இன் மின் எதிர்ப்பானது கண்டிப்பாக மிக குறைவாக இருக்க வேண்டும். அளவிட்ட மின்சாரத்தின் SI அலகு Ampere(A).

ஓம் மீட்டர்
                ஓம் மீட்டர் எனும் கருவி, கூறு இன் மின் எதிர்ப்பை அளவிட பயன்படுகிறது. இதுவும் அனலாக், டிஜிட்டல் என இருவகையிலும் உள்ளது. ஓம் மீட்டர் ஐ, அளவிட வேண்டிய கூறு இன் பக்கவாட்டிலேயே இணைக்க வேண்டும். அளவிட்ட மின் எதிர்ப்பு இன் SI அலகு Ohm(Ω). 

மல்டி மீட்டர்
                  பெயரிலேய உள்ளதுபோல் மல்டி மீட்டர் ஐ பல்வேறு மின்னியல் அளவீடுகளுக்கு பயன்படுத்தலாம். சாதாரண முல்டி மீட்டர் ஐ வைத்து மின்னழுத்தம், மின்சாரம், மின் எதிர்ப்பு மற்றும் தொடர்ச்சி ஆகியவற்றை பல்வேறு வரம்புகளில் அளவிடலாம்.

தொடர் சுற்று & இணை சுற்று

தொடர் சுற்று

                  தொடர் சுற்றில், கூறுகள்(components) அனைத்தும் ஓர் நேர்கோட்டில் ஒன்றின் பின் ஒன்றாக இனைகபட்டிருக்கும். இவை அனைத்தும் ஓர் நேர்கோட்டில் உள்ளதால் அணுக்கள் செல்வதற்கு ஒரே ஒரு பாதை மட்டுமே இருக்கும். ஆகையால் இவ்வாறான சுற்றில், சுற்று முழுவது ஒரே அளவு மின்சாரம் தான் பாய்ந்து கொண்டிருக்கும். அனால் ஒவ்வொரு கூறு இன் மின்னழுத்தமும் வேறுபடும். தொடர் சுற்றில் இணக்கபட்டிருக்கும் ஏதாவதொரு கூறு ஐ துண்டித்தாலோ அல்லது விலக்கினாலோ சுற்று முழுமை அடையாமல் மின்சார பாய்வு நின்றுவிடும்.

மேல் காட்டப்பட்டுள்ள சுற்றில், பாசிடிவ் ஆனது முதல் கூறு(R1) இன் ஒரு முனையிலும் நெகடிவ் ஆனது கடைசி கூறு(R3) இன் ஒரு முனையிலும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

கீழ் கட்டப்பட்டுள்ள சுற்றில், நடு கூறு(R2) ஐ விலக்கியதால் சுற்றானது முழுமை அடையாமல் திறக்கப்பட்டு, மின்சார பாய்வு நின்றுவிட்டது.

இணை சுற்று

                 இணை சுற்றில், கூறுகள் ஒன்றின் பக்கவாட்டில் மற்றொன்றாக கிளைகளை போல் இணைக்கபட்டிருக்கும். இவ்வாறான சுற்றில், அணுக்கள் செல்வதற்கு ஒன்றிற்க்கு மேற்பட்ட  வழிகள் இருக்கும். இச்சுற்றில் இணைக்கப்பட்டிருக்கும் ஏதாவதொரு கூறு ஐ விளக்கினால், மற்ற கூறுகளின் வழியாக பாய்ந்து கொண்டிருக்கும் மின்சாரத்தில் தடை ஏற்படாது.

மேல் காட்டப்பட்டுள்ள சுற்றில் கூறுகள் ஒன்றின் பக்கவாட்டில் மற்றொன்றாக இணைக்கப்பட்டுள்ளதாள் ஒன்றிற்கு மேற்பட்ட முனைகள் உருவாகியுள்ளது. இதில் பாசிடிவ் ஆனது அணைத்து கூறுகளின் ஓர் முனையிலும் பொதுவாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது, நெகடிவ் ஆனது அணைத்து கூறுகளின் மற்றொரு முனையில் பொதுவாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இதில் ஒவ்வொரு கூறும் தனித்தனி மூடிய சுற்றாக இருப்பதினால், ஒவ்வொரு கூறு இன் வழியாக பாயும் மின்சாரத்தின் அளவு மாறுபடும். அனைத்து கூறுகளும் ஓர் முனையில் இணைக்கப்பட்டுள்ளதால் மின்னழுத்தமானது அனைத்திலும் சமமாக இருக்கும்.

கீழ் கட்டப்பட்டுள்ள சுற்றில் நடு கூறு நீக்கப்பட்டுள்ளது, எனினும் மற்ற கூறுகள் மூடியிருப்பதால் அதன் வழியாக பாயும் மின்சாரத்தில் தடை இல்லை.

நினைவில் கொள்ள வேண்டியவை

தொடர் சுற்று
1. சுற்று முழுவதும் மின்சாரத்தின் அளவு சமமாக இருக்கும்.
2. ஒவ்வொரு கூறு இன் மின்னழுத்தமும் மாறுபடும்.
3. ஏதாவதொரு கூறு ஐ விலக்கினால், சுற்று முழுவதும் மின்சாரம் பாய்வது நின்று விடும்.

இணை சுற்று
1. கூறுகள் அனைத்திலும் மின்னழுத்தம் சமமாக இருக்கும்.
2. ஒவ்வொரு கூறுகளின் வழியாக பாயும் மின்சாரத்தின் அளவு மாறுபடும்.
3. ஏதாவதொரு கூறு ஐ விளக்குவதால், மற்ற கூறுகளின் வழியே பாயும் மின்சாரத்தில் தடை ஏற்ப்படாது.

மின்சாரத்தின் சுருக்கமான கண்ணோட்டம்

மின்சாரம் என்றால் என்ன??

                                        ஒரு கடத்தியில் அணுக்கள் நகர்ந்தால் அதில் மின்சாரம் பாய்கிறது என்கிறோம். அந்த அணுக்கள் நகர்வதற்கு மின்னழுத்தம் தேவை. மின்னழுத்தம்  உருவாக்க கடத்தியின் இரு முனையிலும் திறல் வேறுபாடு (potential difference) வேண்டும், அதாவது கடத்தியின் ஒரு முனையில்  இருக்கும் திறல் (potential) மற்றொரு முனையைவிட அதிகமாகவோ குறைவாகவோ இருந்தால் அதில் மின்னழுத்தம் உருவாகும். ஆதலால் மின்சாரமும் பாயும்.
                            மின்சாரம் பாயும் திசையினை பற்றி புரிந்து கொள்வதற்கு, ஒரு சிறிய எடுத்துக்காட்டை பார்ப்போம்.
   
      அணுக்கள் அதிக திரலில் (high potential) இருந்து குறைந்த திரலை (low potential) நோக்கி நகரும்.        (அல்லது)        அணுக்கள் எண்ணிக்கை அதிகமாக இருக்கும் இடத்தில இருந்து குறைவாக இருக்கும் இடத்தை நோக்கி நகரும்.

                    மேலுள்ள படத்தில் 1-ல் அதிக திறலும், 2-ல் 1-ஐ விட குறைவான திறலும் உள்ளது. அதனால் அந்த கடத்தியின் இரு முனையிலும் திறல் வேறுபாடு இருக்கிறது. அந்த திறல் வேறுபாடானது ஒரு மின்னழுத்தத்தை  உருவாக்குகிறது. அதன்மூலம் அணுக்கள் திறல் அதிகமுள்ள 1-ல் இருந்து திறல் குவாக உள்ள 2-ஐ நோக்கி நகர்கிறது. எனவே மின்சாரத்தின் பாயும் திசை  1-ல் இருந்து 2-ஐ நோக்கி உள்ளது.

குறிப்பு: திறல் வேறுபாடும் மின்னழுத்தமும் கிட்டத்தட்ட ஒன்றுதான்.

                மேலுள்ள படத்தில் 2-ல் அதிக திறலும், 1-ல் 2-ஐ விட குறைவான திறலும் உள்ளது. அந்த திறல் வேறுபாட்டால் அனுக்களானது 2-ல் இருந்து 1-ஐ நோக்கி நகர்கிறது. எனவே மின்சாரத்தின் பாயும் திசை   2-ல் இருந்து 1-ஐ நோக்கி உள்ளது.


  மின்சார வகை:
                               1) மாறுதிசை மின்னோட்டம்- AC(Alternating Current)
                               2) ஒருதிசை மின்னோட்டம்- DC( Direct Current)

மாறுதிசை மின்னோட்டம்:
                              பெயரில் உள்ளவாறே இவ்வகை மின்சாரத்தின் மின்னோட்டம் (மின்சாரத்தின் திசை) மாறிக்கொண்டே இருக்கும். ஒரு வினாடிக்கு எத்தனை முறை மின்னோட்டம் மாறுகிறது என்பதையே அலைவெண் (frequency) என்கிறோம்.
                       மாறுதிசை மின்னோட்டம் உருவாக மாறுமின்னாக்கி (Alternator) பயன்படுகிறது.

ஒருதிசை மின்னோட்டம்:
                     பெயரில் உள்ளவாறே இவ்வகை மின்சாரத்தின் மின்னோட்டம் ஏதேனும் ஒரு திசையில் மட்டுமே இருக்கும்.
                ஒருதிசை மின்னோட்டம் உருவாக மின்கலம் (battery), சூரியப்பலகம் (Solar panel), பல ரசாயன முறைகள்(chemical reaction), வெப்பமின் விளைவு முறை(thermo electric effect), இன்னும் பல முறைகள் பயன்படுகிறது.

மின்னியலின் சில முக்கிய விதிகள்

                மின்சாரம் உருவாக உதவியாக இருக்கும் மின் ஆக்கி (ஜெனெரேட்டர்), மற்றும்  உருவாகிய மின்சாரத்தை பயன்படுத்தும் மின்னோடி (எலெக்ட்ரிக் மோட்டார் ) இவை இரண்டும் மின்னியலின் முக்கிய அங்கமாகும். இவை இரண்டும் இயங்குவதற்கு காந்த புலம் (magnetic field) மிக அவசியமாகும்.

ஃபாரடேவின் விதி(FARADAY'S LAW)
                           
                           ஃபாரடேவின்  தூண்டல் விதி(Faraday's law of induction) என்பது மின்காந்தவியலின் அடிப்படை விதியாகும். மின்மாற்றிகள்(Transformers), தூண்டிகள்(Inductors), மின் ஆக்கி(generator), மின்னோடி(Electric motor) போன்றவையின் அடிப்படை கொள்கையாக விளங்குவது இவ்விதியே .
                                      இவ்விதி கூறுவதாவது, ஒரு கம்பி சுருளினுடைய காந்த சூழலில் மாற்றம் ஏற்படுமாயின், அந்த சுருளில் மின்னழுத்தம் தூண்டப்படும்.
காந்த சூழல் மாற்றத்தின் கரணம் எதுவாயினும் அதனுள் மின்னழுத்தம் உருவாகும்.
காந்த சூழலை எப்படி மாற்ற முடியும்??

•    காந்த சக்தியை மாற்றுவது மூலமாகவோ

•     அல்லது காந்தத்தை சுருளை நோக்கியோ அல்லது விட்டு தூரமாக நகர்த்துவதன் மூலமாகவோ

•     அல்லது சுருளை காந்த புலத்தை நோக்கியோ அல்லது தூரமாக நகர்த்துவதன் மூலமாகவோ

•     அல்லது காந்த புலம் இருக்கும் இடத்தில சுருளை சுழற்றுவதன் மூலமாகவோ

•    அல்லது சுருளை சுற்றி காந்தத்தை சுழற்றுவதன் மூலமாகவோ காந்த சூழலை மாற்ற முடியும்.

இதை பற்றி மேலும் காணொளி மூலம் புரிந்துக்கொள்ள பார்க்கவும் :  https://youtu.be/wCXCpc3BBcM



ஃபிளெமிங்கின் விதி(FLEMING'S RULE)

                 ஒரு சுருளோ அல்லது கடத்தியோ காந்த புலத்தில் உள்ளபோது, அந்த காந்த புலத்தின் திசை மற்றும் மின்சாரத்தின் திசை மற்றும் விசையின் திசைகள் எவ்வாறு இருக்கும் என்பதை சொல்வதே ஃபிளெமிங் விதியாகும். ஃபிளெமிங்கின் விதி இருவகைப் படடுத்தப்பட்டுள்ளது
                  1) ஃபிளெமிங்கின் இடது -கை விதி 
                  2) ஃபிளெமிங்கின் வலது -கை விதி 
 ஃபிளெமிங்கின் இடது -கை விதி :
               ஃபிளெமிங்கின் இடது -கை விதி மின்னோடிகளுக்கு(motor) பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது கூறுவதாவது, ஒரு மின்சாரம் பாய்ந்துக்கொண்டிருக்கும் கடத்தியை காந்த புலம் உள்ள இடத்தில வைத்தால், அந்த கடத்தியானது மின்சாரத்தின் திசை மற்றும் காந்த புலத்தின் திசை இரண்டிற்கும் செங்குத்தான திசையில் விசைக்கு உள்ளாகும்.
             ஃபிளெமிங்கின் இடது -கை விதிப்படி கட்டை விறல், ஆள்காட்டி விறல், நடு விறல் இவை மூன்றும் ஒவ்வொன்றிற்கும் செங்குத்தாக விரிக்கப்பட்டிருக்கும் நிலையில், கட்டை விறல் விசையின் திசையையும் ஆள்காட்டி விறல் காந்த புலத்தின் திசையையும் நடு விறல் மின்சாரத்தின் திசையையும் குறிக்கும்.

ஃபிளெமிங்கின் வலது -கை விதி :
               ஃபிளெமிங்கின் வலது -கை விதி மின் ஆக்கிகளுக்கு(generator)
பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது கூறுவதாவது, காந்த புலம் உள்ள இடத்தில ஒரு கடத்தியை வலுக்கட்டாயமாக நகர்த்தினாள் அதனினுள் ஒரு மின்னழுத்தம் தூண்டப்படும்(induce). அந்த கடத்திக்கு அடைத்த பாதை(close path) அமைத்தால், தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தமானது மின்சாரம் பாய்வதற்கு வழிவகுக்கும் .
              ஃபிளெமிங்கின் வலது -கை விதிப்படி கட்டை விறல், ஆள்காட்டி விறல், நடு விறல் இவை மூன்றும் ஒவ்வொன்றிற்கும் செங்குத்தாக விரிக்கப்பட்டிருக்கும் நிலையில், கட்டை விறல் கடத்தியின் நகர்வு திசையையும் ஆள்காட்டி விறல் காந்த புலத்தின் திசையையும் நடு விறல் தூண்டப்பட்ட மின்சாரத்தின் திசையையும் குறிக்கும். 

ஓமின் விதி( ohm's law)

                       இவ்விதி கூறுவது, ஒரு கடத்தியில்  பாயும் மின்சாரமானது அந்த கடத்தியில் செலுத்திய மின் அழுத்ததிற்கு நேர் விகிதச்சரதிலும் ரேசிச்டன்ஸ்-ற்கு தலைகீழ் விகிதசரதிலும் இருக்கும் என்பதாகும்.

முக்கிய குறிப்புகள் :

•               ஒரு கடத்தியில் அணுக்கள் நகர்வதையே நாம் மின்சாரம் என்கிறோம்.
•                நகரும் அணுக்களின் அளவை பொறுத்தே  மின்சாரத்தின் அளவும் இருக்கிறது.
•                கடத்தியில் செலுத்தும் மின் அழுத்தத்தின் அளவை பொறுத்தே நகரும் அணுக்களின் அளவும் இருக்கும்.
•                ஒவ்வொரு கடதியிலும் அணுக்களின் நகர்வை எதிர்க்கும் வகையில் ரெசிஸ்டன்ஸ் எனப்படும் எதிர்ப்பும் இருக்கும். கடத்தியின் வகை, நீளம், தடிமானம் போன்ற பல்வேறு காரணங்களால் ரெசிஸ்டன்ஸின் அளவு மாறுபடும்.
•                  ஒரு கடத்தியில் மின்சாரம் பாய்ந்தால் அதனை சுற்றி காந்த புலம் உருவாகும். ஆதலால் காந்த புலத்தை உருவாக்க காந்தம் அவசியம் என்பதில்லை, சாதாரண கடத்தியில் மின்சாரம் செலுத்தினாலே போதும்.
•          

  குறியீடு          அலகு மின் அழுத்தம்           V வோல்டேஜ்(V) மின்சாரம்             I ஆம்பியர்(A) ரெசிஸ்டன்ஸ்             R ஓம்(Ω)