மின்காந்த கருவி

மின்காந்தம், ஒரு சுருள் சூழப்பட்ட காந்தப் பொருளின் மையப்பகுதியைக் கொண்ட சாதனம், இதன் மூலம் மையத்தை காந்தமாக்க மின் மின்னோட்டம் அனுப்பப்படுகிறது. கட்டுப்படுத்தக்கூடிய காந்தங்கள் தேவைப்படும் இடங்களில் ஒரு மின்காந்தம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதில் காந்தப் பாய்வு மாறுபட வேண்டும், தலைகீழாக மாற வேண்டும் அல்லது அணைக்கப்படலாம்.

மின்காந்தங்களின் பொறியியல் வடிவமைப்பு காந்த சுற்றுகளின் கருத்தின் மூலம் முறைப்படுத்தப்படுகிறது. காந்த சுற்றுகளில் ஒரு காந்த சக்தி எஃப், அல்லது எஃப்எம் என்பது சுருளின் ஆம்பியர்-திருப்பங்கள் என வரையறுக்கப்படுகிறது, இது சுற்றுவட்டத்தில் காந்தப் பாய்ச்சலை உருவாக்க காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது. ஆகவே, ஒரு மீட்டருக்கு n திருப்பங்களின் சுருள் ஒரு மின்னோட்ட i ஆம்பியர்களைக் கொண்டு சென்றால், சுருளின் உள்ளே இருக்கும் புலம் ஒரு மீட்டருக்கு ni ஆம்பியர்ஸ் மற்றும் அது உருவாக்கும் காந்தவியல் சக்தி நில் ஆம்பியர்-திருப்பங்கள் ஆகும், இங்கு l என்பது சுருளின் நீளம். மிகவும் வசதியாக, காந்தவியல் சக்தி Ni ஆகும், இங்கு N என்பது சுருளின் மொத்த திருப்பங்களின் எண்ணிக்கை. காந்தப் பாய்வு அடர்த்தி பி என்பது மின் சுற்றுவட்டத்தில் தற்போதைய அடர்த்திக்கு சமமானதாகும். காந்த சுற்றுகளில் மின்னோட்டத்திற்கு சமமான காந்தம் என்பது கிரேக்க எழுத்து phi, by, BA ஆல் குறிக்கப்படுகிறது, இங்கு A என்பது காந்த சுற்றுகளின் குறுக்கு வெட்டு பகுதி. ஒரு மின்சார சுற்றுவட்டத்தில் எலக்ட்ரோமோட்டிவ் ஃபோர்ஸ் (E) மின்னோட்டத்துடன் தொடர்புடையது, i, E = Ri இன் சுற்றுவட்டத்தில், R என்பது சுற்றுகளின் எதிர்ப்பாகும். காந்த சுற்று F = rϕ இல், இங்கு r என்பது காந்த சுற்றுகளின் தயக்கம் மற்றும் மின்சார சுற்றுகளில் எதிர்ப்பிற்கு சமம். காந்த பாதையின் நீளத்தை குறுக்கு வெட்டு பகுதி A இன் ஊடுருவக்கூடிய நேரங்களால் வகுப்பதன் மூலம் தயக்கம் பெறப்படுகிறது; இதனால் r = l / μA, கிரேக்க எழுத்து mu, μ, காந்த சுற்றுகளை உருவாக்கும் நடுத்தரத்தின் ஊடுருவலைக் குறிக்கிறது. தயக்கத்தின் அலகுகள் ஒரு வெபருக்கு ஆம்பியர்-திருப்பங்கள். இந்த கருத்துக்கள் ஒரு காந்த சுற்றுகளின் தயக்கத்தைக் கணக்கிட பயன்படுத்தப்படலாம், இதனால் இந்த சுற்று வழியாக விரும்பிய பாய்வை கட்டாயப்படுத்த ஒரு சுருள் வழியாக தேவைப்படும் மின்னோட்டம்.

இருப்பினும், இந்த வகை கணக்கீட்டில் பல அனுமானங்கள் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, இருப்பினும் இது வடிவமைப்பிற்கான தோராயமான வழிகாட்டியாக மட்டுமே அமைகிறது. ஒரு காந்தப்புலத்தில் ஒரு ஊடுருவக்கூடிய ஊடகத்தின் விளைவு, சக்தியின் காந்தக் கோடுகளைத் தானே கூட்டிச் செல்வதாகக் காணலாம். இதற்கு நேர்மாறாக, குறைந்த பகுதியிலிருந்து குறைந்த ஊடுருவக்கூடிய ஒரு பகுதிக்கு செல்லும் சக்தியின் கோடுகள் பரவுகின்றன, மேலும் இந்த நிகழ்வு காற்று இடைவெளியில் நடக்கும். இதனால் ஒரு யூனிட் பரப்பிற்கு சக்தியின் கோடுகளின் எண்ணிக்கையில் விகிதாசாரமாக இருக்கும் ஃப்ளக்ஸ் அடர்த்தி, இடைவெளியின் பக்கங்களில் வீசும் கோடுகள் அல்லது விளிம்பு மூலம் காற்று இடைவெளியில் குறைக்கப்படும். இந்த விளைவு நீண்ட இடைவெளிகளுக்கு அதிகரிக்கும்; விளிம்பு விளைவை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதற்கு கடினமான திருத்தங்கள் செய்யப்படலாம்.

காந்தப்புலம் முற்றிலும் சுருளுக்குள் மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது என்றும் கருதப்படுகிறது. உண்மையில், ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு கசிவு பாய்வு எப்போதும் உள்ளது, இது சுருளின் வெளிப்புறத்தைச் சுற்றியுள்ள காந்தக் கோடுகளால் குறிக்கப்படுகிறது, இது மையத்தின் காந்தமயமாக்கலுக்கு பங்களிக்காது. காந்த மையத்தின் ஊடுருவல் ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக இருந்தால் கசிவு பாய்வு பொதுவாக சிறியதாக இருக்கும்.

நடைமுறையில், ஒரு காந்தப் பொருளின் ஊடுருவல் என்பது அதில் உள்ள ஃப்ளக்ஸ் அடர்த்தியின் செயல்பாடாகும். ஆகவே, உண்மையான காந்தமயமாக்கல் வளைவு, அல்லது, மிகவும் பயனுள்ளதாக, B க்கு எதிரான μ வரைபடம் கிடைத்தால் மட்டுமே கணக்கீடு ஒரு உண்மையான பொருளுக்கு செய்ய முடியும்.

இறுதியாக, வடிவமைப்பு காந்த கோர் செறிவூட்டலுக்கு காந்தமாக்கப்படவில்லை என்று கருதுகிறது. அது இருந்தால், இந்த வடிவமைப்பில் காற்று இடைவெளியில் ஃப்ளக்ஸ் அடர்த்தியை அதிகரிக்க முடியாது, சுருள் வழியாக எவ்வளவு மின்னோட்டத்தை கடந்து சென்றாலும். குறிப்பிட்ட சாதனங்களில் பின்வரும் பிரிவுகளில் இந்த கருத்துக்கள் மேலும் விரிவாக்கப்படுகின்றன.