மின்புலக் கோடுகள்

மின்புலக் கோடுகள்

மின்புலக் கோடுகள் என்ற கருத்தாக்கத்தைப் பயன்படுத்தி மின்புல வெக்டர்களை பார்க்கக்கூடிய வகையில் காண்பிக்கலாம். புறவெளியில் ஒரு பகுதியில் அமைந்துள்ள மின்புலத்தைக் காண்பிக்கும் வண்ணம் வரையப்படும் தொடர் கோடுகளே மின்புலக் கோடுகள் ஆகும். மின்புலக் கோடுகளை வரையும் போது பின்வரும் விதிகளைப் பின்பற்ற வேண்டும்:

• மின்புலக் கோடுகள் நேர்மின்துகளில் தொடங்கி எதிர் மின்துகளிலோ அல்லது முடிவிலாத் தொலைவிலோ முடிவடைகின்றன.

ஒரு புள்ளி நேர் மின்துகளுக்கு வரையப்படும் மின்புலக் கோடுகள் ஆரப்போக்கில் வெளிநோக்கிய திசையிலும், ஒரு புள்ளி எதிர் மின்துகளுக்கு அவை ஆரப்போக்கில் உள்நோக்கிய திசையிலும் அமைகின்றன. [படம் 1.9 (அ) மற்றும் (ஆ)].

ஒரு தனித்த, புள்ளி நேர் மின்துகளைப் பொருத்தவரை மின்புலக் கோடுகள் அம்மின்துகளிலிருந்து தொடங்கி முடிவிலாத் தொலைவில் முடிவடைகின்றன. ஒரு தனித்த, புள்ளி எதிர் மின்துகளைப் பொருத்தவரை அவை முடிவிலாத் தொலைவில் தொடங்கி அம்மின்துகளில் முடிவடைகின்றன. .

• மின்புலக் கோட்டிற்கு ஒரு புள்ளியில் வரையப்படும் தொடுகோட்டின் திசையில் அப்புள்ளியின் மின்புல வெக்டர் அமையும் [படம் 1.10]

• எந்தவொரு பகுதியில் மின்புலத்தின் செறிவு அதிகமாக உள்ளதோ அங்கு மின்புலக் கோடுகள் நெருக்கமாகவும், எங்கு மின்புலத்தின் செறிவு குறைவாக உள்ளதோ அங்கு அவை இடைவெளி விட்டும் காணப்படுகின்றன. அதாவது, குறிப்பிட்டவொரு பரப்பிற்கு செங்குத்தான திசையில், அப்பரப்பைக் கடக்கும் மின்புலக் கோடுகளின் எண்ணிக்கைஅவ்விடத்திலுள்ள மின்புலத்தின் எண்மதிப்புக்கு நேர்த்தகவில் இருக்கும் [படம் 1.11]

ஒருபுள்ளி நேர் மின்துகளிலிருந்து வெளியேறிச் செல்லும் மின்புலக்கோடுகள் படம் 1.11 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. மின்துகளிலிருந்து தொலைவு அதிகரிக்கும் போது மின்புலத்தின் வலிமை குறையும்  எனவே, பரப்பு B உள்ள இடத்தைவிட பரப்பு A உள்ள இடத்தில் மின்புலம் அதிகம். ஆகவே, பரப்பு B ஐக் கடக்கும் கோடுகளின் எண்ணிக்கையை விட பரப்பு A ஐக் கடக்கும் கோடுகளின் எண்ணிக்கை அதிகமாக உள்ளது. பரப்பு B ல் கோடுகள் இடைவெளி விட்டும் பரப்பு A ல் அவை நெருக்கமாகவும் உள்ளதைக் கவனிக்கவும்.

• இரு மின்புலக் கோடுகள் ஒன்றையொன்று வெட்டிக் கொள்வதில்லை. அவ்வாறு வெட்டிக் கொண்டால், ஒரே புள்ளியில் இருவேறு மின்புல வெக்டர்கள் உள்ள நிலை ஏற்படும் (படம் 1.12)

அவ்வாறு ஏற்பட்டால், அந்த வெட்டுப் புள்ளியில் வைக்கப்படும் ஒரு மின்துகளானது ஒரே நேரத்தில் இருவேறு திசைகளில் நகர வேண்டும். இது இயற்கையில் நடக்காத ஒன்று. எனவே, மின்புலக் கோடுகள் ஒன்றையொன்று வெட்டிக் கொள்வதில்லை.

• ஒரு நேர் மின்துகளிலிருந்து வெளிநோக்கிச் செல்லும் மின்புலக் கோடுகளின் எண்ணிக்கை அல்லது எதிர்மின்துகளில் முடிவடையும் கோடுகளின் எண்ணிக்கையானது அந்தமின்துகளின் மின்னூட்ட மதிப்பிற்கு நேர்த்தகவில் இருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டாக, +q மற்றும் -2q ஆகிய மின்னூட்ட மதிப்பு கொண்ட இரு மின்துகள்களுக்கு வரையப்பட்டுள்ள மின்புலக் கோடுகள் படம் 1.13 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. +q மின்துகளிலிருந்து வெளிவரும் புலக்கோடுகளின் எண்ணிக்கை 8 என்பதையும் -2q மின்துகளை அடையும் புலக்கோடுகளின் எண்ணிக்கை 16 என்பதையும் கவனிக்கவும். இரண்டாவது மின்துகளின் மின்னூட்ட மதிப்பு முதலாவதைவிட

இரு மடங்காக உள்ளதால் மின்புலக் கோடுகளின் எண்ணிக்கையும் இருமடங்காக உள்ளது.

எடுத்துக்காட்டு 1.9

பல்வேறு மின்துகள் அமைப்புகளுக்கான மின்புலக் கோடுகள் பின்வரும் படங்களில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.

(i) படம் (அ) வில் உள்ள q₁, மற்றும் q₂, ஆகிய இரு மின் துகள்களின் குறியீடுகளை அடையாளம் கண்டு, [q1/ q₂] என் விகிதத்தைக் காண்க.

(ii) படம் (ஆ) வில் உள்ள இரு நேர் மின் துகள்களின் மின்னூட்ட விகிதத்தைக் கணக்கிடுக. மேலும் A, B, C ஆகிய புள்ளிகளில் மின்புலத்தின் வலிமையைக் கணக்கிடுக.

(iii) படம் (இ)ல் மூன்று மின்துகள்களின் மின்புலக் கோடுகள் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. q₂ = -20 nC எனில், q₁ மற்றும் q₃ன் மின்னூட்ட மதிப்புகளைக் கணக்கிடுக.

தீர்வு

(i) மின்புலக் கோடுகள் q₂ ல் தொடங்கி, q₁ல் முடிவடைகின்றன. எனவே, படம் (அ) வில் q₂, நேர்க்குறி (+) கொண்டது, q₂, எதிர்குறி (-) கொண்டது. q₂, விலிருந்து வெளியேறும் கோடுகளின் எண்ணிக்கை 18, மற்றும் q₁ ல் முடிவடையும் கோடுகளின் எண்ணிக்கை 6. எனவே, q₂, ன் எண்மதிப்பு அதிகம். விகிதம்

| q₁ / q₂ | = N₁ / N₂ 6/18 = 1/3. ஆகவே, | q₂ | = 3 |q₁|

(ii) படம் (ஆ) வில் இரு நேர் மின்துகள்களில் இருந்து வெளியேறும் கோடுகளின் எண்ணிக்கையும் சமம். (N = 18). எனவே, அவற்றின் மின்னூட்ட மதிப்புகளும் சமமாக இருக்க வேண்டும். புள்ளி B ல் உள்ளதை விட புள்ளி A - வில் மின்புலக் கோடுகள் நெருக்கமாக உள்ளன. எனவே, புள்ளி Bல் காணப்படும் மின்புலத்தின் எண்மதிப்பை விட புள்ளி A - ல் அதிகம். மேலும் Cன் வழியே எந்த மின்புலக் கோடும் செல்லவில்லை. ஆகவே இவ்விரு மின்துகள்களால் Cல் ஏற்படும் தொகுபயன் மின்புலம் சுழியாகும்.

(iii) படம் (இ)ல் q₁ மற்றும் q₃ யிலிருந்து மின்புலக் கோடுகள் தொடங்கி q₂ ல் முடிவடைகின்றன. q₁ மற்றும் q₃ ஆகியவை நேர் மின்துகள் என இதிலிருந்து தெரிகிறது. மேலும் கோடுகளின் எண்ணிக்கையின் விகிதம் | q₁ / q₂ | = 8/16 = | q₃ / q₂ | = 1/2   ஆகவே, q₂ ன் மதிப்பில் பாதியளவு உடையவை, q₁ மற்றும் 

q3 ,q₁ = q₂ = +10nC.