மின்சாரம் மற்றும் காந்தவியல்

மின்சாரம் மற்றும் காந்தவியல்

மின்னூட்டங்களின் (Electric Charge) ஓட்டம், அதனால் ஏற்படும் விளைவுகள், காந்தங்களின் பண்புகள் மற்றும் மின்சாரத்திற்கும் காந்தத்திற்கும் இடையேயான தொடர்பு ஆகியவற்றை விளக்கும் இயற்பியல் பிரிவு இது. நவீன வாழ்வின் அடிப்படையான மின்விளக்கு, மோட்டார், ஜெனரேட்டர், மின்மாற்றி அனைத்தும் இந்தக் கொள்கைகளில் இயங்குகின்றன.

அடிப்படைக் கருத்துகள்

• மின்னோட்டம் (Electric Current): ஓரலகு நேரத்தில் கடத்தியின் வழியே பாயும் மின்னூட்டத்தின் அளவு. I = Q/t. SI அலகு — ஆம்பியர் (Ampere, A).
• மின்னழுத்தம் / மின்னியல் ஆற்றல் வேறுபாடு (Voltage / Potential Difference): இரு புள்ளிகளுக்கு இடையே மின்னூட்டத்தை நகர்த்தச் செய்யப்படும் வேலை. SI அலகு — வோல்ட் (Volt, V); அளக்கும் கருவி — வோல்ட்மீட்டர் (இணையாக இணைக்கப்படும்).
• மின்தடை (Resistance): மின்னோட்டத்தை எதிர்க்கும் கடத்தியின் பண்பு. SI அலகு — ஓம் (Ohm, Ω).
• மின்னோட்டத்தை அளக்கும் கருவி — அம்மீட்டர் (Ammeter, தொடராக இணைக்கப்படும்).

ஓம் விதி (Ohm's Law)

நிலையான வெப்பநிலையில், கடத்தி வழியே பாயும் மின்னோட்டம் (I) அதன் இரு முனைகளுக்கிடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாட்டிற்கு (V) நேர்விகிதம் ஆகும். V = I × R. இங்கு R = மின்தடை.

மின்னோட்ட வகைகள் (AC & DC)

• நேர் மின்னோட்டம் (Direct Current, DC): ஒரே திசையில் மட்டும் பாயும். எ.கா. மின்கலம் (Battery), செல்.
• மாறுதிசை மின்னோட்டம் (Alternating Current, AC): திசையை மாற்றிக்கொண்டே பாயும். இந்தியாவில் வீட்டு மின்சாரம் — 220 V, அலைவெண் (Frequency) 50 Hz. தொலைதூரப் பரிமாற்றத்திற்கு AC ஏற்றது (மின்மாற்றி பயன்படுத்தலாம்).

கடத்திகள் மற்றும் காப்பான்கள்

• கடத்திகள் (Conductors): மின்சாரத்தை எளிதில் கடத்தும். எ.கா. வெள்ளி, தாமிரம், அலுமினியம். (வெள்ளி சிறந்த கடத்தி; செலவு குறைவால் தாமிரம் கம்பிகளில் பயன்படும்.)
• காப்பான்கள் (Insulators): மின்சாரத்தைக் கடத்தாது. எ.கா. ரப்பர், கண்ணாடி, மரம், பீங்கான்.
• அரைக்கடத்திகள் (Semiconductors): சிலிக்கான், ஜெர்மானியம் — மின்னணுவியலின் (Electronics) அடிப்படை.

காந்தவியல் மற்றும் மின்காந்தத் தூண்டல்

• காந்தம் (Magnet): இரும்பு, நிக்கல், கோபால்ட்டை ஈர்க்கும் பொருள். இதற்கு வட, தென் என இரு துருவங்கள் உண்டு; ஒத்த துருவங்கள் விலகும், மாறுபட்ட துருவங்கள் ஈர்க்கும். தனித் துருவம் (Monopole) இல்லை.
• மின்காந்தத் தூண்டல் (Electromagnetic Induction): ஒரு சுருளில் காந்தப் பாயம் (Magnetic Flux) மாறும்போது மின்னியக்கு விசை (EMF) தூண்டப்படும். இதைக் கண்டறிந்தவர் — மைக்கேல் ஃபாரடே (Michael Faraday). இதுவே மின்னியற்றி (Generator/Dynamo) இயங்கும் கொள்கை.
• மின்சாரம் காந்த விளைவை உருவாக்கும் (ஆர்ஸ்டெட் கண்டுபிடிப்பு) — இது மின்காந்தம் (Electromagnet) மற்றும் மின் மோட்டாரின் அடிப்படை.

அன்றாடப் பயன்பாடுகள்

• மின்விசிறி, மிக்ஸி — மின் மோட்டார் (மின்சாரம் → இயக்க ஆற்றல்).
• மின்மாற்றி (Transformer) — AC மின்னழுத்தத்தை ஏற்ற/இறக்க; மின்காந்தத் தூண்டலில் இயங்கும்.
• மின் சேமிப்பு — மின்கலம் (வேதி ஆற்றல் → மின் ஆற்றல்).
• பாதுகாப்பு ஃபியூஸ் (Fuse) — அதிக மின்னோட்டத்தில் உருகி சுற்றைத் துண்டிக்கும்.

தேர்வுக் குறிப்புகள் (Exam Points)

அளவு	SI அலகு	கருவி
மின்னோட்டம் (Current)	ஆம்பியர் (A)	அம்மீட்டர்
மின்னழுத்தம் (Voltage)	வோல்ட் (V)	வோல்ட்மீட்டர்
மின்தடை (Resistance)	ஓம் (Ω)	—
மின் திறன் (Power)	வாட் (W)	—
மின் ஆற்றல்	ஜூல் (J) / kWh	எனர்ஜி மீட்டர்

• ஓம் விதி: V = IR; கண்டறிந்தவர் — ஜார்ஜ் சைமன் ஓம் (George Simon Ohm).
• மின் திறன்: P = VI = I²R. வீட்டு மின் நுகர்வு அலகு — யூனிட் = 1 கிலோவாட் மணி (kWh).
• இந்திய வீட்டு மின்சாரம்: 220–230 V, 50 Hz, AC.
• சிறந்த மின் கடத்தி — வெள்ளி (Silver); பின் தாமிரம், தங்கம்.
• மின்னோட்டத்தின் காந்த விளைவைக் கண்டறிந்தவர் — ஹான்ஸ் கிறிஸ்டியன் ஆர்ஸ்டெட் (Oersted).
• மின்காந்தத் தூண்டல் விதி — ஃபாரடே; தூண்டப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் திசை — லென்ஸ் விதி (Lenz's Law).
• மின்னூட்டத்தின் SI அலகு — கூலூம் (Coulomb, C); 1 A = 1 C/s.