மின்னோட்டத்தின் செயல்கள்: வெப்ப, இரசாயன, காந்த, ஒளி மற்றும் இயந்திர

ஒரு சுற்றுவட்டத்தில் உள்ள மின்னோட்டம் எப்பொழுதும் ஒருவித செயலின் மூலம் தன்னை வெளிப்படுத்துகிறது. இது ஒரு குறிப்பிட்ட சுமையின் செயல்பாடு மற்றும் மின்னோட்டத்தின் ஒருங்கிணைந்த விளைவு ஆகிய இரண்டாகவும் இருக்கலாம். எனவே, மின்னோட்டத்தின் செயல்பாட்டின் மூலம், கொடுக்கப்பட்ட சுற்றுகளில் அதன் இருப்பு அல்லது இல்லாமை தீர்மானிக்கப்படலாம்: சுமை வேலை செய்தால், மின்னோட்டம் உள்ளது. மின்னோட்டத்துடன் ஒரு பொதுவான நிகழ்வு காணப்பட்டால், மின்னோட்டத்தில் மின்னோட்டம் உள்ளது, முதலியன.

கொள்கையளவில், மின்சாரம் வெவ்வேறு செயல்களை ஏற்படுத்த முடியும்: வெப்ப, இரசாயன, காந்த (மின்காந்த), ஒளி அல்லது இயந்திர, மற்றும் பல்வேறு வகையான தற்போதைய செயல்கள் பெரும்பாலும் ஒரே நேரத்தில் நிகழ்கின்றன. இந்த தற்போதைய நிகழ்வுகள் மற்றும் நடவடிக்கைகள் இந்த கட்டுரையில் விவாதிக்கப்படும்.

மின்னோட்டத்தின் வெப்ப விளைவு

ஒரு கம்பி வழியாக நேரடி அல்லது மாற்று மின்னோட்டம் பாயும் போது, ​​கம்பி வெப்பமடைகிறது. வெவ்வேறு நிலைமைகள் மற்றும் பயன்பாடுகளின் கீழ் இத்தகைய வெப்பமூட்டும் கம்பிகள் இருக்கலாம்: உலோகங்கள், எலக்ட்ரோலைட்டுகள், பிளாஸ்மா, உருகிய உலோகங்கள், குறைக்கடத்திகள், அரை உலோகங்கள்.

எளிமையான வழக்கில், ஒரு மின்சாரம் ஒரு நிக்ரோம் கம்பி வழியாகச் சென்றால், அது வெப்பமடையும். இந்த நிகழ்வு வெப்ப சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது: மின்சார கெட்டில்கள், கொதிகலன்கள், ஹீட்டர்கள், மின்சார அடுப்புகளில், முதலியன. மின்சார ஆர்க் வெல்டிங்கில், மின்சார வில் வெப்பநிலை பொதுவாக 7000 ° C ஐ அடைகிறது, மேலும் உலோகம் எளிதில் உருகும், இது மின்னோட்டத்தின் வெப்ப விளைவு ஆகும்.

மின்சுற்றின் பிரிவில் வெளியிடப்படும் வெப்பத்தின் அளவு இந்த பிரிவில் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தம், பாயும் மின்னோட்டத்தின் மதிப்பு மற்றும் அதன் ஓட்டத்தின் நேரம் (ஜூல்-லென்ஸ் சட்டம்).

மின்சுற்றின் ஒரு பகுதிக்கு ஓம் விதியை மாற்றியவுடன், வெப்பத்தின் அளவைக் கணக்கிட மின்னழுத்தம் அல்லது மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்தலாம், ஆனால் மின்னோட்டத்தின் எதிர்ப்பை நீங்கள் அறிந்திருக்க வேண்டும், ஏனெனில் அது மின்னோட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது மற்றும் உண்மையில் வெப்பத்தை ஏற்படுத்துகிறது. அல்லது, ஒரு சுற்றுவட்டத்தில் மின்னோட்டம் மற்றும் மின்னழுத்தத்தை அறிந்துகொள்வதன் மூலம், உருவாக்கப்படும் வெப்பத்தின் அளவை நீங்கள் எளிதாகக் கண்டறியலாம்.

மின்சாரத்தின் இரசாயன நடவடிக்கை

நேரடி மின்னோட்டத்தின் மூலம் அயனிகளைக் கொண்ட எலக்ட்ரோலைட்டுகள் மின்னாற்பகுப்பு - இது மின்னோட்டத்தின் வேதியியல் செயல். எதிர்மறை அயனிகள் (அயனிகள்) மின்னாற்பகுப்பின் போது நேர்மறை மின்முனையில் (அனோட்) ஈர்க்கப்படுகின்றன, மேலும் நேர்மறை அயனிகள் (கேஷன்கள்) எதிர்மறை மின்முனையில் (கேத்தோடு) ஈர்க்கப்படுகின்றன. அதாவது, எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள பொருட்கள் தற்போதைய மூலத்தின் மின்முனைகளில் மின்னாற்பகுப்பின் போது வெளியிடப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு ஜோடி மின்முனைகள் ஒரு குறிப்பிட்ட அமிலம், காரம் அல்லது உப்பு ஆகியவற்றின் கரைசலில் மூழ்கி, மின்சுற்று வழியாக மின்னோட்டம் செல்லும் போது, ​​ஒரு மின்முனையில் நேர்மறை மின்னூட்டமும் மறுபுறம் எதிர்மறை மின்னூட்டமும் உருவாக்கப்படும். கரைசலில் உள்ள அயனிகள் தலைகீழ் கட்டணத்துடன் மின்முனையில் டெபாசிட் செய்யத் தொடங்குகின்றன.

எடுத்துக்காட்டாக, காப்பர் சல்பேட்டின் (CuSO4) மின்னாற்பகுப்பின் போது, ​​நேர்மறை சார்ஜ் கொண்ட Cu2 + காப்பர் கேஷன்கள் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட கேத்தோடிற்கு நகர்கின்றன, அங்கு அவை காணாமல் போன கட்டணத்தைப் பெறுகின்றன, மேலும் நடுநிலை செப்பு அணுக்களாக மாறி, மின்முனையின் மேற்பரப்பில் நிலைபெறுகின்றன. ஹைட்ராக்சில் குழு -OH எலக்ட்ரான்களை அனோடிற்கு தானம் செய்யும் மற்றும் அதன் விளைவாக ஆக்ஸிஜன் வெளியிடப்படும். நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட ஹைட்ரஜன் கேஷன்கள் H + மற்றும் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட SO42- அனான்கள் கரைசலில் இருக்கும்.

மின்சாரத்தின் இரசாயன நடவடிக்கை தொழில்துறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, தண்ணீரை அதன் கூறு பாகங்களாக (ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன்) உடைக்க. மேலும், மின்னாற்பகுப்பு சில உலோகங்களை அவற்றின் தூய வடிவத்தில் பெற அனுமதிக்கிறது. மின்னாற்பகுப்பின் உதவியுடன், ஒரு குறிப்பிட்ட உலோகத்தின் (நிக்கல், குரோமியம்) மெல்லிய அடுக்கு மேற்பரப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது - அவ்வளவுதான். கால்வனிக் பூச்சு முதலியன

1832 ஆம் ஆண்டில், மைக்கேல் ஃபாரடே, மின்முனையில் வெளியிடப்படும் பொருளின் நிறை m என்பது எலக்ட்ரோலைட் வழியாக செல்லும் மின்சாரக் கட்டணம் q க்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும் என்பதை நிறுவினார். ஒரு நேரடி மின்னோட்டம் I எலக்ட்ரோலைட் வழியாக t நேரத்திற்கு பாய்ந்தால், ஃபாரடேயின் மின்னாற்பகுப்பின் முதல் விதி பொருந்தும்:

இங்கே விகிதாசார காரணி k என்பது பொருளின் மின் வேதியியல் சமமானதாக அழைக்கப்படுகிறது. இது எலெக்ட்ரோலைட் வழியாக மின்னேற்றம் செல்லும் போது வெளியாகும் ஒரு பொருளின் நிறைக்கு சமமாக இருக்கும், மேலும் பொருளின் வேதியியல் தன்மையைப் பொறுத்தது.

மின்னோட்டத்தின் காந்த நடவடிக்கை

எந்தவொரு கடத்தியிலும் (திட, திரவ அல்லது வாயு நிலையில்) மின்னோட்டத்தின் முன்னிலையில், கடத்தியைச் சுற்றி ஒரு காந்தப்புலம் காணப்படுகிறது, அதாவது மின்னோட்டத்தை சுமக்கும் கடத்தி காந்த பண்புகளைப் பெறுகிறது.

எனவே மின்னோட்டம் பாயும் கம்பியில் ஒரு காந்தம் கொண்டு வரப்பட்டால், எடுத்துக்காட்டாக, காந்த திசைகாட்டி ஊசி வடிவில், ஊசி கம்பிக்கு செங்குத்தாக மாறும், மேலும் நீங்கள் கம்பியை ஒரு இரும்பு மையத்தில் சுழற்றி நேரடியாக அனுப்பினால். கம்பி வழியாக மின்னோட்டம், மையமானது மின்காந்தமாக மாறும்.

1820 ஆம் ஆண்டில், ஓர்ஸ்டெட் ஒரு காந்த ஊசியில் மின்னோட்டத்தின் காந்த விளைவைக் கண்டுபிடித்தார், மேலும் ஆம்பியர் மின்னோட்டக் கம்பிகளின் காந்த தொடர்புகளின் அளவு விதிகளை நிறுவினார்.

காந்தப்புலம் எப்போதும் மின்னோட்டத்தால் உருவாக்கப்படுகிறது, அதாவது நகரும் மின்சார கட்டணங்கள், குறிப்பாக - சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் (எலக்ட்ரான்கள், அயனிகள்). எதிரெதிர் நீரோட்டங்கள் ஒன்றையொன்று விரட்டுகின்றன, ஒரே திசை மின்னோட்டங்கள் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன.

நீரோட்டங்களின் காந்தப்புலங்களின் தொடர்பு காரணமாக இத்தகைய இயந்திர தொடர்பு ஏற்படுகிறது, அதாவது, இது முதலில் ஒரு காந்த தொடர்பு, பின்னர் மட்டுமே - இயந்திர. இதனால், நீரோட்டங்களின் காந்த தொடர்பு முதன்மையானது.

1831 ஆம் ஆண்டில், ஃபாரடே ஒரு சுற்றுவட்டத்திலிருந்து மாறிவரும் காந்தப்புலம் மற்றொரு மின்னோட்டத்தில் மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது என்பதைக் கண்டறிந்தார்: உருவாக்கப்பட்ட EMF ஆனது காந்தப் பாய்வின் மாற்றத்தின் விகிதத்திற்கு விகிதாசாரமாகும். மின்காந்தங்களில் மட்டுமல்ல (உதாரணமாக, தொழில்துறைகளில்) அனைத்து மின்மாற்றிகளிலும் இன்றுவரை பயன்படுத்தப்படும் நீரோட்டங்களின் காந்த நடவடிக்கை என்பது தர்க்கரீதியானது.

மின்னோட்டத்தின் ஒளி விளைவு

அதன் எளிமையான வடிவத்தில், ஒரு மின்னோட்டத்தின் ஒளிரும் விளைவை ஒரு ஒளிரும் விளக்கில் காணலாம், அதன் சுருள் வெள்ளை வெப்பத்திற்கு அதன் வழியாக செல்லும் மின்னோட்டத்தால் வெப்பமடைந்து ஒளியை வெளியிடுகிறது.

ஒரு ஒளிரும் விளக்குக்கு, ஒளி ஆற்றல் சுமார் 5% மின்சாரம் வழங்கப்படுகிறது, மீதமுள்ள 95% வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது.

ஃப்ளோரசன்ட் விளக்குகள் தற்போதைய ஆற்றலை ஒளியாக மாற்றுகின்றன - 20% வரை மின்சாரம் தெரியும் ஒளியாக மாற்றப்படும் பாஸ்பர்களுக்கு நன்றி புற ஊதா கதிர்கள் பாதரச நீராவியில் அல்லது நியான் போன்ற மந்த வாயுவில் உள்ள மின்சார வெளியேற்றத்திலிருந்து.

மின்னோட்டத்தின் ஒளி விளைவு LED களில் மிகவும் திறம்பட உணரப்படுகிறது. முன்னோக்கி திசையில் pn சந்திப்பு வழியாக ஒரு மின்சாரம் செல்லும் போது, ​​சார்ஜ் கேரியர்கள் - எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் - ஃபோட்டான்களின் உமிழ்வுடன் (எலக்ட்ரான்கள் ஒரு ஆற்றல் மட்டத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாறுவதால்) மீண்டும் இணைகின்றன.

GaAs, InP, ZnSe அல்லது CdTe போன்ற நேரடி-இடைவெளி குறைக்கடத்திகள் (அதாவது, நேரடி ஒளியியல் மாற்றங்கள் அனுமதிக்கப்படும்) சிறந்த ஒளி உமிழ்ப்பான்கள். குறைக்கடத்திகளின் கலவையை மாற்றுவதன் மூலம், புற ஊதா (GaN) முதல் நடு அகச்சிவப்பு (PbS) வரை அனைத்து வகையான அலைநீளங்களுக்கும் LED களை உருவாக்க முடியும். ஒளி மூலமாக LED இன் செயல்திறன் சராசரியாக 50% ஐ அடைகிறது.

மின்னோட்டத்தின் இயந்திர நடவடிக்கை

மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, மின்சாரம் பாயும் எந்தவொரு கடத்தியும் தன்னைச் சுற்றி உருவாகிறது காந்த புலம்… காந்த செயல்கள் இயக்கமாக மாற்றப்படுகின்றன, உதாரணமாக மின்சார மோட்டார்கள், காந்த தூக்கும் சாதனங்கள், காந்த வால்வுகள், ரிலேக்கள் போன்றவற்றில்.

ஒரு மின்னோட்டத்தின் இயந்திர செயல்பாடு ஆம்பியர் விதியால் விவரிக்கப்படுகிறது. இந்த சட்டம் முதன்முதலில் ஆண்ட்ரே மேரி ஆம்பியர் என்பவரால் 1820 இல் நேரடி மின்னோட்டத்திற்காக நிறுவப்பட்டது. இருந்து ஆம்பியர் சட்டம் ஒரு திசையில் பாயும் மின்னோட்டத்துடன் இணையான கம்பிகள் ஈர்க்கின்றன மற்றும் எதிர் திசையில் உள்ளவை விரட்டுகின்றன.

ஆம்பியர் விதி, மின்னோட்டத்தைச் சுமந்து செல்லும் கடத்தியின் ஒரு சிறிய பிரிவில் ஒரு காந்தப்புலம் செயல்படும் சக்தியைத் தீர்மானிக்கும் சட்டம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு காந்தப்புலத்தில் மின்னோட்டத்தை சுமந்து செல்லும் கம்பியின் ஒரு உறுப்பு மீது காந்தப்புலம் செயல்படும் விசையானது கம்பியில் உள்ள மின்னோட்டத்திற்கும் கம்பியின் நீளம் மற்றும் காந்த தூண்டலின் உறுப்பு திசையன் தயாரிப்புக்கும் நேரடியாக விகிதாசாரமாகும்.

இந்த கொள்கை அடிப்படையாக கொண்டது மின்சார மோட்டார்கள் செயல்பாடு, ரோட்டார் முறுக்கு எம் மூலம் ஸ்டேட்டரின் வெளிப்புற காந்தப்புலத்தில் ஒரு மின்னோட்டத்துடன் ஒரு சட்டத்தின் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது.