Home | 12 ஆம் வகுப்பு | 12வது இயற்பியல் | காந்தத்தின் அடிப்படைப் பண்புகள்

இயற்பியல் - காந்தத்தின் அடிப்படைப் பண்புகள் | 12th Physics : UNIT 3 : Magnetism and Magnetic Effects of Electric Current

   Posted On :  03.10.2022 09:51 pm

12 வது இயற்பியல் : அலகு 3 : காந்தவியல் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் காந்தவிளைவுகள்

காந்தத்தின் அடிப்படைப் பண்புகள்

சட்டகாந்தம் ஒன்றினை பின்வரும் கலைச் சொற்கள் மற்றும் பண்புகளின் அடிப்படையில் விவரிக்கலாம்.

காந்தத்தின் அடிப்படைப் பண்புகள்

சட்டகாந்தம் ஒன்றினை பின்வரும் கலைச் சொற்கள் மற்றும் பண்புகளின் அடிப்படையில் விவரிக்கலாம்.


(அ) காந்த இருமுனைதிருப்புத்திறன்

சட்ட காந்தம் ஒன்றை படம் 3.6 இல் உள்ளவாறு கருதுக. அதன் முனைவலிமையை qm என்க. காந்தத்தின் வடிவியல் மையம் O விலிருந்து அதன் ஒருமுனையின் நீளம் l என்க. காந்தத்தின் முனைவலிமை மற்றும் காந்தநீளம் இவற்றின் பெருக்கற்பலன் ஆனது காந்த இருமுனை திருப்புத்திறன் என வரையறுக்கப்படுகிறது. இது ஒரு வெக்டர் அளவாகும். இதனை  என குறிப்பிடலாம்.



இங்கு  என்பது தென்முனையிலிருந்து வடமுனைவரை வரையப்பட்ட வெக்டரைக் குறிக்கிறது. அதன் எண்மதிப்பு  ஆகும்.

காந்த இருமுனை திருப்புத்திறனின் எண்மதிப்பு pm =2qm l

இதன் SI அலகு Am2. காந்த இருமுனை திருப்புத்திறனின் திசை தென்முனையிலிருந்து வடமுனையை நோக்கி இருக்கும்.

(ஆ) காந்தப்புலம்

ஒரு காந்தத்தைச் சுற்றியுள்ள பகுதி அல்லது வெளியில், அக்காந்தத்தின் தாக்கம் வேறொரு காந்தத்தை வைக்கும் போது உணரப்பட்டால், அக்காந்தத்தைச் சுற்றியுள்ள பகுதி அல்லது வெளி காந்தப்புலமாகும். ஒரு புள்ளியில் வைக்கப்பட்டுள்ள ஓரலகு முனைவலிமை கொண்ட சட்டகாந்தம் உணரும் விசையே, அப்புள்ளியில் காந்தப்புலம்  என்று வரையறை செய்யப்படுகிறது.


இதன் அலகு NA-1m-1.

(இ) காந்தத்தின் வகைகள்

காந்தங்கள் இயற்கை காந்தங்கள் மற்றும் செயற்கை காந்தங்கள் என்று இருபெரும் பிரிவுகளாகவகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக இரும்பு, கோபால்ட், நிக்கல் போன்றவை இயற்கை காந்தங்களாகும். இவ்வகை காந்தங்கள் மிகவும் வலிமை குறைந்தவை. அது மட்டுமில்லாமல் ஒழுங்கற்ற வடிவத்திலும் உள்ளன. நமக்குத் தேவையான வடிவம் மற்றும் வலிமையில் செயற்கை காந்தங்களை நாம் உருவாக்கலாம். செவ்வக வடிவிலோ அல்லது உருளை வடிவிலோ உருவாக்கப்பட்ட காந்தங்கள் சட்டகாந்தங்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.






காந்தத்தின் பண்புகள்

சட்டகாந்தத்தின் பண்புகள் பின்வருமாறு (படம் 3.7)

1. தடையின்றி தொங்கவிடப்பட்ட சட்டகாந்தம் எப்போதும் வட-தென் திசையை நோக்கியே நிற்கும்.

2. ஒரு காந்தம் மற்றொரு காந்தத்தை அல்லது காந்தப் பொருட்களை தன்னை நோக்கி ஈர்க்கும் அல்லது விலக்கும். இந்த ஈர்ப்பு அல்லது விலக்கு விசை சட்டகாந்தத்தின் முனைகளில் வலிமையாகக் காணப்படும். சட்டகாந்தம் ஒன்றினை இரும்புத்துருவல்களில் தோய்த்து எடுக்கும்போது, அதன் முனைகளில் இரும்புத்துருவல்கள் அதிகமாக ஒட்டிக் கொள்ளும்.

3. ஒரு காந்தம் துண்டுகளாக உடையும்போது, அதன் ஒவ்வொரு துண்டும் வடமுனை மற்றும் தென்முனை கொண்ட ஒரு காந்தம் போன்று செயல்படும்.

4. காந்தத்தின் இரண்டு முனைகளும் சமமுனைவலிமையைப் பெற்றிருக்கும்.

5. சட்டகாந்தம் ஒன்றின் மொத்த நீளம் அதன் வடிவியல் நீளம் (Geometric length) என்றும், காந்த முனைகளுக்கு இடையே உள்ள நீளம் காந்த நீளம் (Magnetic length) என்றும் அழைக்கப்படும். காந்தநீளம் எப்போதும் வடிவியல் நீளத்தை விடச் சற்றே குறைவாக இருக்கும். காந்த நீளத்திற்கும்வடிவியல் நீளத்திற்கும் உள்ள தகவு, 5/6 ஆகும்.

காந்த நீளம்/வடிவியல் நீளம் = 5/6 =0.833


 

எடுத்துக்காட்டு 3.2

சட்டகாந்தம் ஒன்றின் காந்தத்திருப்புத்திறன்  என்க. அதன் காந்தநீளம் d = 2l. மேலும் அதன் முனைவலிமை qm ஆகும். அச்சட்டகாந்தத்தை

(அ) நீளவாக்கில் இரு சமதுண்டுகளாக வெட்டும் போது

(ஆ) நீளத்திற்கு குறுக்காக இரு சமதுண்டுகளாகவெட்டும் போது அதன் காந்தத்திருப்புத் திறனைக் கணக்கிடுக.

தீர்வு

(அ) சட்டகாந்தத்தை நீளவாக்கில் இருதுண்டுகளாக வெட்டும் போது, 


சட்டகாந்தத்தை நீளவாக்கில் அதன் அச்சின் வழியாக இருசமதுண்டுகளாக வெட்டும்போது,அதன் புதிய காந்தமுனை வலிமை  ஆனால் சட்டகாந்தத்தின் காந்த நீளம் மாறாது. எனவே, காந்தத்திருப்புத்திறன்.


(ஆ) சட்டகாந்தத்தின் அச்சுக்கு செங்குத்தாக இரு சமதுண்டுகளாக வெட்டும் போது:

 

சட்டகாந்தத்தின் அச்சுக்கு செங்குத்தாக இரு சம் துண்டுகளாக வெட்டும்போது அதன் முனைவலிமையில் எவ்வித மாற்றமும் ஏற்படாது. ஆனால் காந்த நீளம் பாதியாகக் குறையும். எனவே காந்தத்திருப்புதிறன்


 

எடுத்துக்காட்டு 3.3

வடிவியல் நீளம் 12 cm கொண்ட சீரான சட்ட காந்தம் ஒன்றின் காந்த நீளத்தைக் கண்டறிந்து, காந்த முனைகள் அமைந்திருக்கும் இடத்தைக் குறித்துக் காட்டுக.


தீர்வு

காந்தத்தில் வடிவியல் நீளம் = 12 cm

காந்த நீளம் = 5/6  x(வடிவியல் நீளம்)

= 5/6 x 12 = 10 cm

பின்வரும் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள புள்ளிகள் காந்தத்தின் முனைகளைக் குறிக்கின்றன.


 

குறிப்பு

(i) முனைவலிமை ஒரு ஸ்கேலர் அளவாகும். அதன் பரிமாணம்[M°LT°A] ஆகும். இதன் SI அலகு NT-1 (நியூட்டன் / டெஸ்லா ) அல்லது A m (ஆம்பியர் - மீட்டர்).

(ii) நிலைமின்னியலில் உள்ள நேர்க்குறி மற்றும் எதிர்க்குறி மின்துகள்களைப் போன்றே, காந்தப்புலத்தில் உள்ள ஒரு காந்தத்தின் வடமுனை, காந்தப்புலத்தின் திசையிலேயே விசையை உணரும். அதே நேரத்தில் காந்தத்தின் தென்முனை காந்தப்புலத்தின் திசைக்கு எதிர்த்திசையில் விசையை உணரும்.

(iii) முனைவலிமையானது, காந்தப்பொருளின் தன்மை, அதன் குறுக்கு-வெட்டுப்பரப்பு மற்றும் எந்த அளவிற்கு அப்பொருள் காந்தமாக்கப்பட்டுள்ளது என்பவற்றைச் சார்ந்தது.

(iv) காந்தம் ஒன்றினை நீளவாக்கில் இரு சமதுண்டுகளாக வெட்டினால், அதன் முனைவலிமை பாதியாகக் குறையும்.

(v) காந்தம் ஒன்றின் நீளத்திற்கு செங்குத்தாக அதனை இருசமதுண்டுகளாக வெட்டினால், அதன் முனைவலிமையில் எவ்வித மாற்றமும் ஏற்படாது.

(vi) காந்தம் ஒன்றினை இருதுண்டுகளாக வெட்டி அதிலிருந்து தனித்த வடமுனையையோ தென்முனையையோ பெறமுடியாது. மாறாக நமக்கு இரண்டு தனித்தனியான காந்தங்கள் கிடைக்கும் வேறு வகையில் கூறுவோமாயின், இயற்கையில் தனித்த வடமுனை அல்லது தனித்த தென்முனை என்ற ஒன்று இல்லை.

 

காந்தப்புலக் கோடுகள்

1. காந்தப் புலக்கோடுகள் தொடர்ச்சியான மூடப்பட்டவளைகோடுகளாகும். காந்தப்புலக்கோடுகளின் திசை காந்தத்திற்கு வெளியே வடமுனையிலிருந்து தென்முனை நோக்கியும் காந்தத்திற்கு உள்ளே தென்முனையிலிருந்துவடமுனை நோக்கியும் இருக்கும்.

2. மூடப்பட்ட வளைகோட்டின் எந்த ஒரு புள்ளியிலும் உள்ள காந்தப்புலத்தின் திசையை, அப்புள்ளியில் உள்ள காந்தப்புலக் கோட்டிற்கு வரையப்படும்தொடுகோட்டின் திசையிலிருந்து அறியலாம்.

3. காந்தப்புலக்கோடுகள் எப்போதும் ஒன்றைஒன்று வெட்டாது. அவ்வாறு வெட்டிக்கொண்டால் திசைகாட்டும் கருவியில் உள்ள காந்த ஊசி ஒரே புள்ளியில் இரண்டு வெவ்வேறு திசைகளைக் காட்டும். இது நடைமுறையில் சாத்தியமற்றது.

4. காந்தப்புலத்தின் வலிமைக்குத் தக்கவாறு, காந்தப்புலக்கோடுகள் அமைந்திருக்கும். அதாவது வலிமையான காந்தப்புலத்திற்கு கோடுகள் மிக நெருக்கமாகவும், வலிமை குறைந்த காந்தப்புலத்திற்கு இடைவெளி விட்டும் காணப்படும்.

(ஈ) காந்தப்பாயம்

குறிப்பிட்ட பரப்பிற்கு செங்குத்தாக செல்லும் காந்தப்புலக் கோடுகளின் எண்ணிக்கைக்கு காந்தப்பாயம் ppppppp என்று பெயர். கணிதவியலின்படி, ஒரு சீரான காந்தப்புலத்தில் A பரப்பு வழியாகச் செல்லும் காந்தப்பாயத்தை பின்வருமாறு வரையறுக்கலாம்.

 

இங்கு θ என்பது  மற்றும்  வெக்டர்களுக்கு இடையே உள்ள கோணமாகும். இது படம் 3.8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.


 

சிறப்பு நேர்வுகள்

(அ) பரப்பிற்கு செங்குத்தாக  உள்ள போது, அதாவதுθ = 0° எனில், காந்தப்பாயம் Ø= BA (பெருமம்).

(ஆ)பரப்பிற்கு இணையாக   உள்ளபோது, அதாவதுθ = 90° எனில், காந்தப்பாயம் Ø= 0.

சீரற்ற காந்தப்புலம் உள்ள பரப்பிற்கு சமன்பாடு (3.6) ஐ. பின்வருமாறு எழுதலாம்.


(இங்கு பரப்பு முழுவதும் தொகையிடல் (Integral) செய்யப்படுகிறது).

காந்தப்பாயம் ஒரு ஸ்கேலர் அளவாகும். இதன் SI அலகு வெபர் (weber). இதனை Wb என குறிப்பிட வேண்டும். காந்தப்பாயத்தின் பரிமாண வாய்ப்பாடு ML2T-2A-1. இதன் CGS அலகு மேக்ஸ்வெல் ஆகும்.

1 வெபர் = 108 மேக்ஸ்வெல்

காந்தப்புலக் கோடுகளுக்கு செங்குத்தாக உள்ள ஓரலகுப் பரப்பின் வழியாகச் செல்லும் காந்தப்புலக் கோடுகளின் எண்ணிக்கையே காந்தப்பாய அடர்த்தியாகும்.

இதன் அலகு Wb m-2 அல்லது டெஸ்லா (T).

(உ) சீரான மற்றும் சீரற்ற காந்தப்புலம்

சீரான காந்தப்புலம் கொடுக்கப்பட்ட பகுதியில் உள்ள அனைத்து புள்ளிகளிலும் காந்தப்புலத்தின் எண்மதிப்பு மற்றும் திசை ஆகியவை மாறாமல் இருந்தால், அதனை சீரான காந்தப்புலம் என்று அழைக்கலாம். எடுத்துக்காட்டாக, குறிப்பிட்ட சிறிய பகுதியில் புவியின் காந்தப்புலம் சீரான காந்தப்புலமாகும்.


 

உதாரணத்திற்கு உங்கள் பள்ளியின் நிலப்பரப்பு முழுவதும் புவிகாந்தப்புலம் ஒரு மாறாத மதிப்பினைப் பெற்றிருக்கும்!


சீரற்ற காந்தப்புலம்

கொடுக்கப்பட்ட பகுதியில் உள்ள அனைத்து புள்ளிகளிலும் காந்தப்புலத்தின் எண்மதிப்பு அல்லது திசை அல்லது இரண்டுமே மாற்றமடைந்தால், அக்காந்தப்புலத்தை சீரற்ற காந்தப்புலம் என்று அழைக்கலாம்.

எடுத்துக்காட்டு: சட்டகாந்தம் ஒன்றின் காந்தப்புலம்.



 

எடுத்துக்காட்டு 3.4

பின்வரும் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள காந்த இருமுனை (சட்ட காந்தம்) வைக்கப்பட்டுள்ள பரப்பிலிருந்து வெளிவரும் காந்தபாயத்தைக் கணக்கிடுக.


தீர்வு

காந்த இருமுனை வைக்கப்பட்டுள்ள மூடப்பட்டப்பரப்பிலிருந்து (S) வெளிவரும் மொத்த காந்தப்பாயம் சுழியாகும். எனவே,


இங்கு மூடப்பட்ட பரப்பு S முழுவதும் தொகையிடல் செய்யப்படுகிறது. இதன் மதிப்பு எப்போதும் சுழியாகும் ஏனெனில் தனித்த காந்தமுனை (காந்த ஒருமுனை) என்ற ஒன்று இல்லை.


இது நிலைமின்னியலில் கூறப்பட்டுள்ள காஸ்விதியினை ஒத்துள்ளது (அலகு 1 ஐப் பார்க்கவும்).

Tags : Physics இயற்பியல்.
12th Physics : UNIT 3 : Magnetism and Magnetic Effects of Electric Current : Basic properties of magnets Physics in Tamil : 12th Standard TN Tamil Medium School Samacheer Book Back Questions and answers, Important Question with Answer. 12 வது இயற்பியல் : அலகு 3 : காந்தவியல் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் காந்தவிளைவுகள் : காந்தத்தின் அடிப்படைப் பண்புகள் - இயற்பியல் : 12 ஆம் வகுப்பு தமிழ்நாடு பள்ளி சமசீர் புத்தகம் கேள்விகள் மற்றும் பதில்கள்.
12 வது இயற்பியல் : அலகு 3 : காந்தவியல் மற்றும் மின்னோட்டத்தின் காந்தவிளைவுகள்