நிலை மின்னியல் - மின் இருமுனையும் அதன் பண்புகளும் | 12th Physics : UNIT 1 : Electrostatics
மின் இருமுனையும் அதன் பண்புகளும்
சிறிய இடைவெளியில் பிரித்து வைக்கப்பட்ட இரு
சமமான, வேறினமின் துகள்கள் மின் இருமுனையை உருவாக்குகின்றன. பல மூலக்கூறுகளில் நேர்
மின்துகள்களின் மையமும் எதிர் மின் துகள்களின் மையமும் ஒரே புள்ளியில் பொருந்துவது
இல்லை. அத்தகைய மூலக்கூறுகள் நிலையான மின் இரு முனைகளைப்போல் செயல்படுகின்றன.
எடுத்துக்காட்டுகள்: CO, நீர், அம்மோனியா,
HCI உள்ளிட்டவை.
2a தொலைவில் பிரித்து வைக்கப்பட்டுள்ள இரு
சமமான, மின்னூட்டம் கொண்ட வேறின மின்துகள்களைக் (+q,-q) கருதுவோம் [படம் 1.14(அ)]
மின் இருமுனையின் திருப்புத்திறன்
(electric dipolemoment) பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறது.
இங்குஎன்பது ஆதிப்புள்ளியிலிருந்து
+qக்கு வரையப்படும் நிலை வெக்டர் மற்றும் என்பது ஆதிப்புள்ளியிலிருந்து
-q க்கு வரையப்படும் நிலை வெக்டர். படம் 1.14 (அ) விலிருந்து,
இதிலிருந்து நாம் அறிவது, மின் இருமுனை திருப்புத்திறனின்
திசையானது இரு மின் துகள்களை இணைக்கும் கோட்டின் வழியே -q விலிருந்து +q ஐ நோக்கி அமைகிறது.
இத்திருப்புத்திறனின் SI அலகு கூலூம் மீட்டர் (Cm). மின் இருமுனை ஒன்றின் மின்புலக்
கோடுகள் படம் 1.14 (ஆ) வில் காட்டப்பட்டுள்ளன.
• எளிமை கருதி இரு மின்துகள்களும் x - அச்சிலேயே வைக்கப்பட்டுள்ளன. y -அச்சுத்திசையிலோ z - அச்சுத் திசையிலோ அவை வைக்கப்பட்டிருந்தாலும் -q விலிருந்து +q உள்ள திசையிலேயே || அமைந்திருக்கும்.
• மின் இருமுனை திருப்புத்திறனின் எண்மதிப்பானது
அம்மின் துகள்களுள் ஏதேனும் ஒன்றின் மின்னூட்ட மதிப்பினை அவற்றிற்கிடையே உள்ள தொலைவினால்
பெருக்கக் கிடைப்பதாகும்.
• இரு சமமான, வேறின மின் துகள்களின் மின் இருமுனை
திருப்புத்திறன் இங்கு வரையறுக்கப்பட்டு இருந்தாலும் பல புள்ளி மின் துகள்களின் தொகுப்பிற்கும்
மின் இருமுனை திருப்புத் திறனை வரையறுக்க முடியும்.
nபுள்ளி மின் துகள்கள் அடங்கிய தொகுப்பிற்கு,
மின் இருமுனை திருப்புத்திறன்,
இங்கு என்பது ஆதிப்புள்ளியிலிருந்து மின்துகள்
q1க்கு வரையப்படும் நிலை வெக்டர்.
எடுத்துக்காட்டு 1.10
பின்வரும் மின்துகள் அமைப்புகளுக்கு மின் இருமுனை
திருப்புத்திறனைக் கணக்கிடுக.
தீர்வு
நேர்வு (அ) +q மின்துகளின் நிலை வெக்டர் நேர் x - அச்சு திசையில் அமைந்துள்ள ai^ மற்றொரு +q மின்துகளின் நிலை வெக்டர், எதிர் x அச்சு திசையில் அமைந்துள்ள -ai^ எனவே இருமுனையின் திருப்புத்திறன்,
நேர்வு (ஆ) இங்கு ஒரு மின்துகள் ஆதிப்புள்ளியில்
வைக்கப்பட்டுள்ளது; எனவே அதன் நிலை வெக்டர் சுழி. ஆகவே, இன்னொரு மின்துகளின் நிலை வெக்டரான ai^ மட்டுமே இருமுனையின் திருப்புத்திறனை
உருவாக்குகிறது. அதாவது,
பொதுவாக, ஆதிப்புள்ளியின் தேர்வு மற்றும் மின்
துகள்களின் நிலையமைப்பு ஆகியவற்றைச் சார்ந்தே மின் இருமுனை திருப்புத்திறன் அமைகின்றது.
ஆனால் ஒரு சிறப்பு நேர்வுக்கு மட்டும் அது ஆதிப் புள்ளியின் தேர்வைச் சார்ந்திராது
- அதாவது, மொத்த (நிகர) மின்னூட்டம் சுழியாக இருக்கும்போது மட்டும். இதனால்தான், ஆதிப்புள்ளியின்
தேர்வு எவ்வாறாக இருப்பினும், (மொத்த மின்னூட்டம் சுழியாவதால்) ஒரு மின் இருமுனையின்
திருப்புத்திறனானது -q விலிருந்து +qவை நோக்கிய திசையில் அமைகிறது.
நேர்வு (இ) இந்த நேர்வில் ன் திசை -2q விலிருந்து +qவை நோக்கி இருக்கும்.
நேர்வு (ஈ) நீர் மூலக்கூறு
(H2O) ஒன்றின் மின் துகள்கள் நிலையமைப்பு இதைப் போலவே உள்ளது. நீர் மூலக்கூறு
மூன்று அணுக்கள் (இரண்டு H அணுக்கள் மற்றும் ஒரு O அணு) கொண்டது. நீர் மூலக்கூறு ஒன்றில்
நேர் மின்துகளின் (H) மையமும் எதிர் மின்துகளின் (O) மையமும் வெவ்வேறு புள்ளிகளில்
அமைவதால், அது நிலைத்த இருமுனை திருப்புத்திறனைப் (Permanent dipole moment) பெற்றுள்ளது.
இங்கு மின் இருமுனை திருப்புத்திறனானது எதிர் மின்துகளின் மையத்திலிருந்து நேர் மின்துகளின்
மையத்தை நோக்கிய திசையில் இருக்கும். இது கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது.