காந்தப்புலங்களை அளவிடுவதற்கான கோட்பாடுகள், காந்தப்புல அளவுருக்களை அளவிடுவதற்கான கருவிகள்

பூமியின் காந்த துருவங்களுக்கான திசைகளைக் குறிக்கும் முதல் காந்த திசைகாட்டி கிமு மூன்றாம் நூற்றாண்டில் சீனாவில் தோன்றியது. இவை காந்த இரும்புத் தாதுக்களால் செய்யப்பட்ட குறுகிய-கைப்பிடி வட்டமான லேடல்கள் வடிவில் உள்ள சாதனங்கள்.

ஸ்பூன் அதன் குவிந்த பகுதியுடன் ஒரு மென்மையான செம்பு அல்லது மர மேற்பரப்பில் வைக்கப்பட்டது, அதில் கார்டினல் புள்ளிகளைக் குறிக்கும் இராசி அறிகுறிகளின் படங்களுடன் பிரிவுகள் வரையப்பட்டன. திசைகாட்டியை இயக்க, கரண்டியால் லேசாக அழுத்தி, அது சுழலத் தொடங்கியது. இறுதியில், ஸ்பூன் நின்றபோது, ​​அதன் கைப்பிடி சரியாகச் சுட்டிக்காட்டப்பட்டது பூமியின் தென் காந்த துருவத்தை நோக்கி.

பன்னிரண்டாம் நூற்றாண்டிலிருந்து, ஐரோப்பாவில் பயணிகளால் திசைகாட்டிகள் தீவிரமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன. காந்த விலகலைத் தீர்மானிக்க அவை நிலப் போக்குவரத்து மற்றும் கடல் கப்பல்கள் இரண்டிலும் நிறுவப்பட்டன.

பதினெட்டாம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் இருந்து, காந்த நிகழ்வுகள் அக்கால விஞ்ஞானிகளுக்கு கவனமாக ஆய்வு செய்யும் பொருளாக மாறியது. 1785 இல் பதக்கமானது பூமியின் காந்தப்புலத்தின் வலிமையைக் கணக்கிடுவதற்கான ஒரு முறையை முன்மொழிந்தது. 1832 இல்காந்தப்புல வலிமையின் முழுமையான மதிப்பை மிகவும் துல்லியமான அளவீடுகள் மூலம் தீர்மானிக்கும் சாத்தியத்தை காஸ் காட்டினார்.

மின் கட்டணங்களின் இயக்கத்தின் போது காணப்பட்ட காந்த நிகழ்வுகளுக்கும் விசை விளைவுகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பு முதன்முதலில் 1820 இல் Oersted ஆல் நிறுவப்பட்டது. மேக்ஸ்வெல் பின்னர் இந்த உறவை பகுத்தறிவு வடிவத்தில் எழுதினார்- கணித சமன்பாடுகள் வடிவில் (1873):

இன்றுவரை, காந்தப்புலத்தின் அளவுருக்களை அளவிட பின்வரும் நுட்பம் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

• டெஸ்லாமீட்டர்கள் - விசை H அல்லது காந்தப்புலம் B இன் தூண்டலின் மதிப்புகளை அளவிடுவதற்கான சாதனங்கள்;

• வெப்மீட்டர்கள் - காந்தப் பாய்வு Ф இன் அளவை அளவிடுவதற்கான கருவிகள்;

• கிரேடியோமீட்டர்கள் - காந்தப்புலத்தின் சீரற்ற தன்மையை அளவிடுவதற்கான சாதனங்கள்.

மேலும் உள்ளன:

• காந்த கணம் எம் அளவிடும் சாதனங்கள்;

• திசையன் B இன் திசையை அளவிடுவதற்கான கருவிகள்;

• பல்வேறு பொருட்களின் காந்த மாறிலிகளை அளவிடுவதற்கான கருவிகள்.

காந்த தூண்டல் திசையன் B வலுவான பக்க நடவடிக்கையின் தீவிரத்தை வகைப்படுத்துகிறது காந்த புலம் (துருவத்திற்கு அல்லது மின்னோட்டத்திற்கு) மற்றும் விண்வெளியில் கொடுக்கப்பட்ட புள்ளியில் அதன் முக்கிய பண்பு ஆகும்.

எனவே, ஆய்வின் கீழ் உள்ள காந்தப்புலம் ஒரு காந்தம் அல்லது தற்போதைய உறுப்புடன் வலுவாக தொடர்பு கொள்ளலாம், மேலும் சுற்றுக்குள் ஊடுருவும் காந்தப்புலம் காலப்போக்கில் மாறினால் அல்லது சுற்று நிலை மாறினால், சுற்றுவட்டத்தில் தூண்டல் EMF ஐ தூண்டும் திறன் கொண்டது. காந்தப்புலம்.

தூண்டல் B இன் காந்தப்புலத்தில் dl நீளத்தின் மின்னோட்டம்-சுமந்து செல்லும் உறுப்பு F விசையால் செயல்படும், அதன் மதிப்பை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கண்டறியலாம்:

எனவே, ஆய்வு செய்யப்பட்ட காந்தப்புலத்தின் தூண்டல் B ஆனது, இந்த காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள அறியப்பட்ட மதிப்பு I இன் நேரடி மின்னோட்டத்துடன், கொடுக்கப்பட்ட நீளம் l இன் கடத்தியில் செயல்படும் F விசையால் கண்டறிய முடியும்.

நடைமுறையில், காந்த கணம் எனப்படும் அளவைப் பயன்படுத்தி காந்த அளவீடுகள் வசதியாக செய்யப்படுகின்றன. காந்த கணம் Pm ஆனது S பகுதியின் எல்லையை தற்போதைய I உடன் வகைப்படுத்துகிறது, மேலும் காந்த தருணத்தின் அளவு பின்வருமாறு தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

N திருப்பங்களைக் கொண்ட ஒரு சுருள் பயன்படுத்தப்பட்டால், அதன் காந்த தருணம் சமமாக இருக்கும்:

காந்த தொடர்பு சக்தியின் இயந்திர கணம் M ஆனது காந்த கணம் Pm மற்றும் காந்தப்புல தூண்டல் B ஆகியவற்றின் மதிப்புகளின் அடிப்படையில் பின்வருமாறு காணலாம்:

இருப்பினும், ஒரு காந்தப்புலத்தை அளவிட, அதன் இயந்திர சக்தியின் வெளிப்பாடுகளைப் பயன்படுத்துவது எப்போதும் வசதியாக இருக்காது. அதிர்ஷ்டவசமாக, நீங்கள் நம்பக்கூடிய மற்றொரு நிகழ்வு உள்ளது. இது மின்காந்த தூண்டலின் நிகழ்வு. கணித வடிவத்தில் மின்காந்த தூண்டல் விதி பின்வருமாறு எழுதப்பட்டுள்ளது:

இவ்வாறு, காந்தப்புலம் தன்னை சக்திகளாக அல்லது தூண்டப்பட்ட EMF ஆக வெளிப்படுத்துகிறது. இந்த வழக்கில், காந்தப்புலத்தின் ஆதாரம், அறியப்பட்டபடி, ஒரு மின்சாரம்.

விண்வெளியில் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் காந்தப்புலத்தை உருவாக்கும் மின்னோட்டம் தெரிந்தால், அந்த புள்ளியில் உள்ள காந்தப்புல வலிமையை (தற்போதைய தனிமத்திலிருந்து r தொலைவில்) காணலாம். Biot-Savart-Laplace சட்டத்தைப் பயன்படுத்தி:

ஒரு வெற்றிடத்தில் உள்ள காந்த தூண்டல் B பின்வரும் உறவின் மூலம் காந்தப்புல வலிமை H (தொடர்புடைய மின்னோட்டத்தால் உருவாக்கப்படுகிறது) உடன் தொடர்புடையது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்:

SI அமைப்பில் உள்ள வெற்றிட காந்த மாறிலி ஆம்பியர்களில் வரையறுக்கப்படுகிறது.ஒரு தன்னிச்சையான ஊடகத்திற்கு, இந்த மாறிலி என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட ஊடகத்தில் உள்ள காந்த தூண்டலின் விகிதத்திற்கும் வெற்றிடத்தில் உள்ள காந்த தூண்டலுக்கும் ஆகும், மேலும் இந்த மாறிலி என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஊடகத்தின் காந்த ஊடுருவல்:

காற்றின் காந்த ஊடுருவல் நடைமுறையில் வெற்றிடத்தின் காந்த ஊடுருவலுடன் ஒத்துப்போகிறது; எனவே, காற்றைப் பொறுத்தவரை, காந்த தூண்டல் B நடைமுறையில் காந்தப்புல அழுத்த H க்கு ஒத்ததாக இருக்கும்.

காந்த தூண்டலை அளவிடுவதற்கான ஒரு அலகு NE இல் — டெஸ்லா [T], CGS அமைப்பில் — Gauss [G], மற்றும் 1 T = 10000 G. காந்தப்புலத் தூண்டலைத் தீர்மானிப்பதற்கான அளவிடும் சாதனங்கள் டெஸ்லாமீட்டர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

காந்தப்புல வலிமை H என்பது ஒரு மீட்டருக்கு ஆம்பியர்களில் (A/m) அளவிடப்படுகிறது, 1 ஆம்பியர்/மீட்டர் என்பது 1 ஆம்பியர் சோலனாய்டு மின்னோட்டம் அதன் வழியாக பாயும் போது அலகு திருப்ப அடர்த்தியின் எல்லையற்ற நீள சோலனாய்டின் காந்தப்புல வலிமையாக வரையறுக்கப்படுகிறது. ஒரு மீட்டருக்கு ஒரு ஆம்பியர் மற்றொரு வழியில் வரையறுக்கப்படலாம்: இது 1 ஆம்பியர் மின்னோட்டத்துடன் 1 மீட்டர் லூப் விட்டம் கொண்ட ஒரு வட்ட சுற்று மையத்தில் உள்ள காந்தப்புலத்தின் வலிமை ஆகும்.

இங்கே தூண்டலின் காந்தப் பாய்வு போன்ற ஒரு மதிப்பைக் குறிப்பிடுவது மதிப்பு - எஃப். இது ஒரு அளவிடல் அளவு, SI அமைப்பில் இது வெபர்ஸில் அளவிடப்படுகிறது, மற்றும் CGS அமைப்பில் - மேக்ஸ்வெல்ஸில், 1 μs = 0.00000001 Wb உடன். 1 வெபர் என்பது பூஜ்ஜியமாகக் குறையும் போது, ​​1-கூலோம்ப் சார்ஜ், 1 ஓம் மின்தடையுடன் இணைக்கப்பட்ட மின்சுற்று வழியாகச் செல்லும் அளவு கொண்ட ஒரு காந்தப் பாய்வு ஆகும்.

காந்தப் பாய்வு F ஐ ஆரம்ப மதிப்பாக எடுத்துக் கொண்டால், காந்தப்புலத் தூண்டல் B என்பது காந்தப் பாய்வு அடர்த்தியைத் தவிர வேறொன்றுமில்லை. காந்தப் பாய்ச்சலை அளவிடுவதற்கான சாதனங்கள் வெப்மீட்டர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

காந்தத் தூண்டலை விசையால் (அல்லது இயந்திரத் தருணத்தால்) அல்லது சர்க்யூட்டில் தூண்டப்பட்ட EMF மூலம் தீர்மானிக்க முடியும் என்று மேலே குறிப்பிட்டோம். இவை நேரடி அளவீட்டு மாற்றங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, இதில் காந்தப் பாய்வு அல்லது காந்த தூண்டல் மற்றொரு இயற்பியல் அளவு (விசை, கட்டணம், கணம், சாத்தியமான வேறுபாடு) மூலம் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, இது ஒரு அடிப்படை இயற்பியல் விதியின் மூலம் காந்த அளவோடு தனிப்பட்ட முறையில் தொடர்புடையது.

மின்னோட்டம் I அல்லது நீளம் l அல்லது ஆரம் r மூலம் காந்த தூண்டல் B அல்லது காந்தப் பாய்ச்சல் F இருக்கும் மாற்றங்கள் தலைகீழ் உருமாற்றங்கள் எனப்படும். காந்த தூண்டல் B மற்றும் காந்தப்புலம் H இன் வலிமை ஆகியவற்றுக்கு இடையே உள்ள அறியப்பட்ட உறவைப் பயன்படுத்தி, Biot-Savart-Laplace சட்டத்தின் அடிப்படையில் இத்தகைய மாற்றங்கள் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன.