This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇലക്‌ട്രോമാഗ്നറ്റിക സംവേശനം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഇലക്‌ട്രോമാഗ്നറ്റിക സംവേശനം
Electromagnetic induction
വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുന്ന ഒരു കമ്പിച്ചുരുളിനകത്തേക്ക്‌ ഒരു കാന്തം പെട്ടെന്നു കടത്തിയാല്‍ വിദ്യുത്‌ചാലകബലം ഉണ്ടാകുന്ന പ്രതിഭാസം. മൈക്കല്‍ ഫാരഡേയുടെ കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളില്‍ ഏറ്റവും പ്രധാനമായതാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോമാഗ്നറ്റിക്‌ സംവേശനം. 1831-ലാണ്‌ ഇതു കണ്ടുപിടിച്ചത്‌. ഒരു ചാലകത്തില്‍ക്കൂടി വൈദ്യുതധാര സഞ്ചരിക്കുമ്പോള്‍ ആ ചാലകത്തിനു ചുറ്റും കാന്തികക്ഷേത്രം ഉണ്ടാകുന്നു എന്ന്‌ ഓര്‍സ്റ്റഡിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തം കാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍നിന്ന്‌ വൈദ്യുതിധാര ലഭിക്കും എന്ന വിശ്വാസത്തിലേക്ക്‌ ഫാരഡേയെ നയിക്കുകയുണ്ടായി. ഒരു കമ്പിച്ചുരുളിനകത്തേക്ക്‌ ഒരു കാന്തം പെട്ടന്നു പ്രവേശിച്ചാല്‍ ആഅദ്ദേഹം കണ്ടുപിടിച്ചു (ചിത്രം 1). അതുപോലെ തന്നെ അടുത്തടുത്തുവച്ചിട്ടുള്ള രണ്ടു കമ്പിച്ചുരുളുകളില്‍ ഒന്നില്‍ക്കൂടി ഒരു വൈദ്യുതധാര പെട്ടെന്നു പ്രവഹിച്ചാല്‍ മറ്റേ ചുരുളിലും (ചിത്രം 2) ഒരു വിദ്യുത്‌ചാലകബലം ഉണ്ടാകുന്നു. ഈ കമ്പിച്ചുരുളിനെ ഒരു ഗാല്‍വനോമീറ്ററുമായി ഘടിപ്പിച്ചാല്‍ അതില്‍ക്കൂടി ഒരു വൈദ്യുതധാര പ്രവഹിക്കുകയും അതുമൂലം ഗാല്‍വനോമീറ്ററില്‍ ഒരു വ്യതിചലനം (deflection) ഉണ്ടാകുകയും ചെയ്യും. കാന്തം പ്രവേശിക്കുമ്പോള്‍ വ്യതിചലനം ഒരു ദിശയിലേക്കും കാന്തം തിരിച്ചെടുക്കുമ്പോള്‍ അത്‌ എതിര്‍ദിശയിലേക്കും ആയിരിക്കും. ഈ രണ്ടു പരീക്ഷണങ്ങളിലും കമ്പിച്ചുരുളുകളിലുള്ള മാഗ്നറ്റിക്‌ ഫ്‌ളക്‌സ്‌ പരിവര്‍ത്തിതമാകുമ്പോഴാണ്‌ അതില്‍ വിദ്യുത്‌ ചാലകബലം ഉണ്ടാകുന്നതെന്ന്‌ ഫാരഡേ മനസ്സിലാക്കി. അതില്‍ നിന്നാണ്‌ അദ്ദേഹം സംവേശനനിയമം ആവിഷ്‌കരിച്ചത്‌. A ക്ഷേത്രഫലവും N ചുറ്റുകളും ഉള്ള ഒരു കമ്പിച്ചുരുള്‍ B ഫ്‌ളക്‌സ്‌ സാന്ദ്രതയുള്ള കാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍ വയ്‌ക്കുകയാണെങ്കില്‍ ആ ചുരുളിനകത്തുകൂടി കടന്നുപോകുന്ന മാഗ്നറ്റിക്‌ ഫ്‌ളക്‌സ്‌ Φ = B.A.Cosθ ആയിരിക്കും. ചുരുളിന്റെ പ്രതലത്തിലേക്കുള്ള ലംബവും കാന്തികക്ഷേത്രദിശയും തമ്മിലുള്ള കോണമാണ്‌ θ. മാഗ്നററിക്‌ ഫ്‌ളക്‌സ്‌ പരിവര്‍ത്തനം ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഉണ്ടാകുന്ന വിദ്യുത്‌ചാലകബലം e കാണാനുള്ള സമവാക്യം താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.
ബലത്തിന്റെ ദിശ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. മാഗ്നറ്റിക്‌ ഫ്‌ളക്‌സിലുണ്ടാകുന്ന പരിവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്ക്‌ എതിരായിട്ടായിരിക്കും പ്രരകവിദ്യുത്‌ചാലകബലത്തിന്റെ ദിശ. ഫ്‌ളക്‌സ്‌ കുറയുകയാണു ചെയ്യുന്നതെങ്കില്‍ പ്രരിത വിദ്യുത്‌ചാലകബലം ഫ്‌ളക്‌സ്‌ അധികരിക്കുന്നതിനുവേണ്ട ദിശയിലായിരിക്കും സംവേശനം ചെയ്യപ്പെടുക. ഇതാണ്‌ ലെന്‍സ്‌ നിയമം.
A ക്ഷേത്രഫലമുള്ള ഒരു പരന്ന കമ്പിച്ചുരുള്‍ ω കോണീയപ്രവേഗത്തോടുകൂടി ഒരു ഏകസമാനകാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍ അതിന്റെ ലംബത്തെ ചുറ്റുന്നു എന്നു കരുതുക. കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ ഫ്‌ളക്‌സ്‌ സാന്ദ്രത B ആണെങ്കില്‍ കമ്പിച്ചുരുളില്‍ക്കൂടി കടന്നുപോകുന്ന ഫ്‌ളക്‌സ്‌ Φ താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.
പൂജ്യമായിരിക്കുമ്പോള്‍ സമയം േയും പൂജ്യമായാണ്‌ എടുത്തിട്ടുള്ളത്‌. ചുരുള്‍ കറങ്ങുമ്പോള്‍ ഉണ്ടാകുന്ന പ്രരിത വിദ്യുത്‌ചാലകബലം ചുവടെ ചേര്‍ക്കുന്നു.
അതായത്‌ ചുരുളിന്റെ പ്രതലം ക്ഷേത്രദിശയ്‌ക്കു ലംബമാകുമ്പോള്‍ പ്രരിതവിദ്യുത്‌ചാലകബലം പൂജ്യവും ചുരുളിന്റെ പ്രതലം ക്ഷേത്രദിശയ്‌ക്കു സമാന്തരമാകുമ്പോള്‍ അത്‌ ഒരു ഉച്ചതമമൂല്യവും ആകുന്നു. ഒരു ജ്യാവക്രിയ (sinusoidal) വിദ്യുത്‌ചാലകബലമാണ്‌ ഇവിടെ ലഭ്യമാക്കുന്നത്‌.
ഗതികവിദ്യുത്‌ചാലകബലം. ഒരു ചാലകദണ്ഡ്‌ ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍ക്കൂടി (ചിത്രം 3) സഞ്ചരിക്കുന്നു എന്നു കരുതുക. ഏതൊരു ചാലകത്തിലും ധാരാളം സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും. ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍ക്കൂടി അതിനു ലംബമായി സഞ്ചരിക്കുന്ന വൈദ്യുതാധാനങ്ങളില്‍ ക്ഷേത്രദിശയ്‌ക്കും ചലനദിശയ്‌ക്കും ലംബമായി ഒരു ബലം അനുഭവപ്പെടുന്നു. ഈ ബലമോ അതിന്റെ ഒരു ഘടകമോ ചാലകദൈര്‍ഘ്യത്തിന്‌ സമാന്തരമാണെങ്കില്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ചാലകത്തില്‍ക്കൂടി ചലിക്കുകയും അവ ചാലകത്തിന്റെ ഒരറ്റത്ത്‌ ശേഖരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും. അപ്പോഴുണ്ടാകുന്ന വിദ്യുത്‌സ്ഥിതിക ബലവും (electrostatic force) കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലെ ചാലകചലനംകൊണ്ടുണ്ടാകുന്ന ബലവും തുല്യമാകുന്നതുവരെ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും. ആ ദണ്ഡില്‍ ഒരു വൈദ്യുതക്ഷേത്രവും അതിന്റെ രണ്ടറ്റങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ ഒരുപൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍-അന്തരവും അങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്നു. ചലനം നിലയ്‌ക്കുന്നതുവരെ ഇതു നിലനില്‌ക്കുകയും ചെയ്യും. മാഗ്നറ്റിക്‌ ഫ്‌ളക്‌സ്‌ സാന്ദ്രത B യും ചാര്‍ജ്‌ q-ഉം ആണെങ്കില്‍ ആധാനത്തില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന ബലം F=Bqνsinθ എന്നു ലഭിക്കുന്നു. ആധാനപ്രവേഗത്തിന്റെ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിനു ലംബമായ ഘടകമാണ്‌ νsinθ. വൈദ്യുതക്ഷേത്രം E-യുടെ സമവാക്യം താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു:
ഗതികവിദ്യുത്‌ചാലകബലം ആകുന്നു. ആ ചാലകം ഒരു സംവൃതപഥത്തിന്റെ ഭാഗമാണെങ്കില്‍ അതില്‍ക്കൂടി പ്രരിതധാര പ്രവഹിക്കുകയും ചെയ്യും.
സ്വപ്രരണം (Self-induction). ഒരു കമ്പിച്ചുരുളില്‍ക്കൂടി കടന്നുപോകുന്ന ഒരു വൈദ്യുതധാര അതില്‍ ഒരു മാഗ്നറ്റിക്‌ ഫ്‌ളക്‌സ്‌ ഉണ്ടാക്കുന്നുണ്ട്‌. ധാര പരിവര്‍ത്തനം ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഫ്‌ളക്‌സും പരിവര്‍ത്തിതമാകുന്നു. അപ്പോള്‍ ധാരയുടെ പരിവര്‍ത്തനത്തിന്‌ അനുസരണമായി ഒരു പ്രരിത വിദ്യുത്‌ചാലകബലം ആ ചുരുളില്‍ ഉണ്ടാകും. ഈ പ്രതിഭാസങ്ങള്‍ക്ക്‌ സ്വപ്രരണം എന്നു പറയുന്നു.
അന്യോന്യപ്രരണം (Mutual induction). ഒരു പഥത്തില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതധാരയുടെ പരിവര്‍ത്തനം കൊണ്ട്‌ അതിനടുത്തിരിക്കുന്ന മറ്റൊരു പഥത്തില്‍ വിദ്യുത്‌ചാലകബലം സംവേശനം ചെയ്യപ്പെടുന്നതിനാണ്‌ അന്യോന്യപ്രരണം എന്നു പറയുന്നത്‌. അ പഥത്തില്‍ക്കൂടി പ്രവഹിക്കുന്ന വൈദ്യുതധാരയില്‍ നിന്നുണ്ടാകുന്ന മാഗ്നറ്റിക്‌ ഫ്‌ളക്‌സ്‌ (ചിത്രം 2) ആ പഥത്തില്‍ക്കൂടി കടന്നു പോകുന്നു. A-ലെ ധാര മാറുകയാണെങ്കില്‍ B-യില്‍ക്കൂടി കടന്നുപോകുന്ന ഫ്‌ളക്‌സിനു മാറ്റം വരികയും B-യില്‍ ഒരു വിദ്യുത്‌ചാലകബലം പ്രരിതമാകുകയും ചെയ്യും. ഈ തത്ത്വത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ്‌ ട്രോന്‍സ്‌ഫോര്‍മറുകളും യുഗ്മിതപരിപഥങ്ങളും (coupled circuits) പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌.
ഇലക്‌ട്രോമാഗ്നറ്റിക സംവേശനതത്ത്വം ഉപയോഗിച്ച്‌ സംവിധാനം ചെയ്‌തിട്ടുള്ള ആധുനിക യന്ത്രാപകരണങ്ങളാണ്‌ ഇലക്‌ട്രിക്‌ ജനറേറ്ററുകള്‍, ഇലക്‌ട്രിക്‌ മോട്ടോറുകള്‍, മൈക്രാഫോണുകള്‍, പ്രരകചുരുളുകള്‍, സെര്‍വോ മെക്കാനിസം തുടങ്ങിയവ. പരിവര്‍ത്തികാന്തിക ക്ഷേത്രത്തില്‍നിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രിക്‌ ക്ഷേത്രം ഉണ്ടാകുന്നു എന്ന തത്ത്വമാണ്‌ ഇവയുടെ അടിസ്ഥാനം.
(ഡോ. വി. ഉണ്ണിക്കൃഷ്‌ണന്‍ നായര്‍)
