மின்னோட்டவியல் என்பது மின்னூட்டங்களின் ஓட்டம், மின்சுற்றுகள், மின்கலன்கள் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் விளைவுகள் பற்றி ஆராயும் அறிவியல் பிரிவு ஆகும். நம் அன்றாட வாழ்வில் மின்சாரம் இல்லாமல் எதுவும் இயங்காது — மருத்துவமனை, தொழிற்சாலை, கைபேசி, வீட்டு விளக்குகள் அனைத்தும் மின்சாரத்தை நம்பியே இயங்குகின்றன.
2.1 மின்னோட்டம் (Electric Current)
மின்னூட்டங்களின் ஓட்டமே மின்னோட்டம் எனப்படும். ஒரு சுற்றில் பாயும் மின்னோட்டமானது, ஒரு வினாடி நேரத்தில் கடத்தியின் ஏதேனும் ஒரு புள்ளி வழியே செல்லும் மின்னூட்டத்தின் அளவால் அளவிடப்படுகிறது.
மின்னோட்டத்தின் குறியீடு: I
சூத்திரம்: I = q / t
இங்கு q = மின்னூட்டம் (கூலூம்), t = நேரம் (விநாடி)
S.I. அலகு: ஆம்பியர் (A)
ஒரு வினாடியில் ஒரு கூலூம் மின்னூட்டம் பாய்ந்தால் அது ஒரு ஆம்பியர் எனப்படும்.
2.1.1 மரபு மின்னோட்டம் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டம்
எலக்ட்ரான்கள் கண்டுபிடிக்கப்படுவதற்கு முன்னர், நேர் மின்னூட்டங்களின் இயக்கமே மின்னோட்டம் என நம்பப்பட்டது. இது மரபு மின்னோட்டம் எனப்படும். மரபு மின்னோட்டம் மின்கலத்தின் நேர் முனை (+) இலிருந்து எதிர் முனை (−) வரை செல்லும்.
உண்மையில் எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டம் மின்கலத்தின் எதிர் முனை (−) இலிருந்து நேர் முனை (+) வரை செல்கிறது. எனவே மரபு மின்னோட்டமும் எலக்ட்ரான் ஓட்டமும் எதிர் திசையில் அமையும்.
2.1.2 மின்னோட்டத்தை அளவிடுதல்
மின்னோட்டமானது அம்மீட்டர் என்ற கருவியால் அளவிடப்படுகிறது. அம்மீட்டர் ஒரு சுற்றில் தொடர் இணைப்பில் மட்டுமே இணைக்கப்பட வேண்டும்.
- 1 மில்லி ஆம்பியர் (mA) = 10⁻³ ஆம்பியர்
- 1 மைக்ரோ ஆம்பியர் (µA) = 10⁻⁶ ஆம்பியர்
2.2 மின்னழுத்த வேறுபாடு (Potential Difference)
மின்னோட்டம் பாய மின்னழுத்த வேறுபாடு அவசியம். நீர் உயர் மட்டத்திலிருந்து தாழ் மட்டத்தை நோக்கி பாய்வதைப் போல, மின்னூட்டங்கள் உயர் மின்னழுத்த புள்ளியிலிருந்து தாழ் மின்னழுத்த புள்ளியை நோக்கி பாய்கின்றன.
மின்னழுத்த வேறுபாட்டின் S.I. அலகு: வோல்ட் (V)
இரு புள்ளிகளுக்கிடையேயான மின்னழுத்த வேறுபாட்டை அளவிட வோல்ட் மீட்டர் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
2.2.2 மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் மின்தடை
மின்தடை (R): மின்சுற்றில் மின்னூட்டத்தின் இயக்கத்தை எதிர்க்கும் மின் உறுப்பு. மின்தடையின் S.I. அலகு ஓம் (Ω) ஆகும்.
மின் கடத்துத்திறன் (σ): ஒரு கடத்தியின் மின்னோட்டத்தை கடத்தும் திறன். குறியீடு: σ (சிக்மா). அலகு: சீமென்ஸ்/மீட்டர் (S/m).
மின்தடை எண் (ρ): ஒரு பொருள் மின்னோட்டம் பாய்வதை எவ்வளவு எதிர்க்கிறது என்பதை அளவிடும் அடிப்படை பண்பு. அலகு: ஓம்-மீட்டர் (Ω·m).
| பொருள் | மின்தடை எண் ρ (Ω·m) 20°C இல் | மின் கடத்துத்திறன் σ (S/m) |
|---|---|---|
| வெள்ளி | 1.59 × 10⁻⁸ | 6.30 × 10⁷ |
| தாமிரம் | 1.68 × 10⁻⁸ | 5.98 × 10⁷ |
| அலுமினியம் | 2.82 × 10⁻⁸ | 3.5 × 10⁷ |
2.3 மின்கலன்கள் மற்றும் மின்கல அடுக்கு
வேதி ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றும் சாதனமே மின்கலன் ஆகும். மின்கல அடுக்கு என்பது ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட மின்கலன்களின் தொகுப்பாகும். அனைத்து மின்கல அடுக்குகளும் மூன்று அடிப்படை பாகங்களைக் கொண்டவை: ஆனோடு (+), கேதோடு (−), மற்றும் மின் பகு திரவம்.
2.3.1 முதன்மை மின்கலன்கள் மற்றும் துணை மின்கலன்கள்
| முதன்மை மின்கலன் | துணை மின்கலன் |
|---|---|
| வேதிவினை மீளாவினை ஆகும் | வேதிவினை மீள்வினை ஆகும் |
| மீண்டும் மின்னேற்றம் செய்ய இயலாது | மீண்டும் மின்னேற்றம் செய்யலாம் |
| டார்ச் விளக்கு, பொம்மைகள், கடிகாரம் | மொபைல், கணினி, அவசர விளக்கு |
| எ.கா: உலர் மின்கலம், லெக்லாஞ்சி மின்கலம் | எ.கா: லித்தியம் உருளை மின்கலம், கார் அமில மின்கலம் |
2.5 மின்சுற்றுகளின் வகைகள்
தொடர் இணைப்பு சுற்று: மின்னோட்டம் பாயவதற்கு ஒரே ஒரு பாதையை மட்டும் கொண்ட மின்சுற்று. ஒரு மின் விளக்கு கெட்டுப் போனால் மொத்த சுற்றும் துண்டிக்கப்படும்.
பக்க இணைப்பு சுற்று: மின்னோட்டம் பாயவதற்கு பல்வேறு பாதைகளைக் கொண்ட மின்சுற்று. ஒரு கிளை கெட்டாலும் மற்ற கிளைகள் தொடர்ந்து இயங்கும்.
| தொடர் இணைப்பு | பக்க இணைப்பு |
|---|---|
| ஒரே ஒரு பாதை | பல பாதைகள் |
| அனைத்திலும் ஒரே மின்னோட்டம் | ஒவ்வொரு கிளையிலும் வெவ்வேறு மின்னோட்டம் |
| ஒரு விளக்கு அணைந்தால் மற்றவையும் அணையும் | ஒரு விளக்கு அணைந்தாலும் மற்றவை ஒளிரும் |
2.6 மின் கடத்துப் பொருள்கள் மற்றும் காப்பான்கள்
கடத்திகள் (Conductors): தளர்வாக பிணைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட பொருள்கள். இவை மின்னோட்டத்திற்கு மிகக் குறைந்த தடையை அளிக்கின்றன. எ.கா: தாமிரம், அலுமினியம், வெள்ளி.
காப்பான்கள் (Insulators): கட்டுறா எலக்ட்ரான்களை பெறாத பொருள்கள். மின்னோட்டம் பாய்வதற்கு அதிக தடையை அளிக்கின்றன. எ.கா: இரப்பர், பிளாஸ்டிக், மரம்.
குறைக்கடத்திகள் (Semiconductors): மின் கடத்துத்திறன் கடத்திகள் மற்றும் காப்பான்களுக்கு இடையில் அமைகின்றன. எ.கா: சிலிகான், ஜெர்மேனியம். சிம் கார்டுகள், ATM கார்டுகள் இவற்றால் செய்யப்படுகின்றன.
2.7 மின்னோட்டத்தின் விளைவுகள்
மின்னோட்டத்தின் மூன்று முக்கிய விளைவுகள்:
- வெப்ப விளைவு: கம்பி வழியே மின்னோட்டம் பாயும் போது வெப்பம் உருவாகும். இதன் அடிப்படையில் மின் விளக்கு, மின் இஸ்திரி, வெந்நீர் கொதிகலன் இயங்குகின்றன. வெப்ப விளைவை பாதிக்கும் காரணிகள்: மின்னோட்டத்தின் அளவு, மின்தடை, மின்னோட்டம் செலுத்தப்படும் நேரம்.
- காந்த விளைவு: மின்னோட்டம் பாயும்போது காந்த புலம் உருவாகும். இதன் அடிப்படையில் மின்காந்தங்கள், மின்சார மணி, தொலைபேசி இயங்குகின்றன. 1819ல் ஹான்ஸ் கிறிஸ்டியன் இதை விளக்கினார்.
- வேதி விளைவு: மின்னோட்டம் பாயும்போது வேதி மாற்றங்கள் ஏற்படும்.
2.8 மின் உருகி மற்றும் குறு சுற்று துண்டிப்பான்
மின் உருகி (Fuse): அதிக மின் பளு ஏற்படும்போது உருகி மின்சுற்றை துண்டிக்கும் பாதுகாப்பு சாதனம். பீங்கான் அல்லது கண்ணாடியால் உருவாக்கப்படுகிறது.
குறு சுற்று துண்டிப்பான் (MCB - Miniature Circuit Breaker): மின் உருகிகளுக்கு மாற்றாகப் பயன்படும் நவீன பாதுகாப்பு சாதனம். மின்சாரத்தை தானாக மீட்டெடுக்கும் தன்மை கொண்டது.
சுருக்கம்
- மின்னூட்டங்களின் ஓட்டமே மின்னோட்டம்; அலகு: ஆம்பியர் (A); சூத்திரம்: I = q/t
- மரபு மின்னோட்டம் (+) முனையிலிருந்து (−) முனைக்கு செல்லும்; எலக்ட்ரான்கள் எதிர் திசையில் செல்லும்
- மின்னோட்டத்தை அம்மீட்டரால் அளவிடலாம் (தொடர் இணைப்பில்)
- மின்னழுத்த வேறுபாடு இருந்தால் மட்டுமே மின்னோட்டம் பாயும்; அலகு: வோல்ட் (V)
- முதன்மை மின்கலன்: மறுமுறை மின்னேற்றம் செய்ய இயலாது; துணை மின்கலன்: இயலும்
- தொடர் இணைப்பு: ஒரே பாதை; பக்க இணைப்பு: பல பாதைகள்
- கடத்திகள் மின்னோட்டத்தை எளிதில் கடத்தும்; காப்பான்கள் தடுக்கும்
- மின்னோட்டத்தின் விளைவுகள்: வெப்பம், காந்தம், வேதி
- மின் உருகி மற்றும் MCB மின்சுற்றை பாதுகாக்கும்