අධ්යාපන ලෝකයට
ඔබේ දැනුම වර්ධනය කරගන්නා ගමන අදම අරඹන්න. නව තාක්ෂණය සමඟ පෙරට යන්න.
සාදරයෙන් පිළිගනිමු!
ඇතුලත් වීමට ඔබගේ ගිණුමේ තොරතුරු ලබා දෙන්න
විශාල විද්යුත් චුම්බකයක් යොදා ගෙන යකඩ හා වානේ සුන්බුන් ඔසවා ඉවත් කරන ආකාරය 13.1 රූපයේ දැක්වේ. මෙම ප්රබල විද්යුත් චුම්බකයට වානේ සුන්බුන් ඉතා ප්රබලව ආකර්ෂණය වන අතර, පහසුවෙන් ඒවා ඉවත් කිරීමට එමගින් හැකි වේ.
13.1 රූපය යකඩ සහ වානේ වස්තූන් එසවීමට විද්යුත් චුම්බක යොදා ගැනීම
ප්රධාන වශයෙන් විද්යුත් චුම්බක සහ නිත්ය චුම්බක ලෙස චුම්බක වර්ග දෙකකි. විද්යුත් චුම්බකවල චුම්බකත්වය පිහිටන්නේ එහි දඟරය හරහා ධාරාවක් ගලා යන තෙක් පමණක් වන අතර නිත්ය චුම්බකවල චුම්බකත්වය එම ද්රව්යයේ ගුණයක් වන අතර එය දිගු කලක් නොනැසී පවතී.
මෙම චුම්බක වර්ග දෙකම බොහෝ උපකරණවල නොයෙකුත් ක්රියා සඳහා භාවිත වේ. උදාහරණ ලෙස, විදුලි මෝටර මගින් කෙරෙන බොහෝ ගෘහ උපකරණ හා රොබෝ වැනි උපකරණ පාලනය සඳහා, චුම්බක කාඩ්පත් සඳහා, වෛද්ය විද්යාවේ භාවිත වන MRI උපකරණ, ආදිය දැක්විය හැකි ය. මේ අනුව නවීන ලෝකයේ ඉතා වැදගත් තැනක් ගන්නා චුම්බකවල හැසිරීම, ක්රියාකාරීත්වය සහ යෙදීම පිළිබඳ දැනුමක් තිබීම ප්රයෝජනවත් වේ.
චුම්බකයකට ආකර්ෂණය නොවන වස්තූන් හා ආකර්ෂණය වන වස්තූන් කිහිපයක් 13.2 රූපයෙන් දැක්වේ.
13.2 රූපය : චුම්බකයකට ආකර්ෂණය නොවන වස්තූන් : ආකර්ෂණය වන වස්තූන් කිහිපයක්
යකඩ, වානේ, නිකල් වැනි ලෝහ මගින් නිපදවා ඇති වස්තූන් චුම්බකවලට ආකර්ෂණය වේ. ප්ලාස්ටික්, ලී, කඩදාසි, රබර් වැනි ද්රව්ය මගින් නිපදවා ඇති වස්තූන් චුම්බකවලට ආකර්ෂණය නොවේ.
සෑම චුම්බකයක් වටාම එමගින් බලපෑම් කළ හැකි අවකාශයක් ඇත. මෙම අවකාශය චුම්බක ක්ෂේත්රය (Magnetic field) යැයි කියනු ලැබේ. චුම්බක ක්ෂේත්රයක් ඇසට සංවේදී නොවේ. එහෙත් වෙනත් චුම්බකයකට හෝ ගමන් කරන ආරෝපණයකට එමගින් බලපෑමක් ඇති කළ හැකි ය. සමහර කුරුල්ලන් වැනි සතුන්, සිය ගමන් මාර්ග තීරණය කිරීමට පෘථිවි චුම්බක ක්ෂේත්රය භාවිත කරන බව සොයාගෙන ඇත.
අපට කිසියම් අවකාශයක් තුළ චුම්බක ක්ෂේත්රයක් ඇති දැයි නිර්ණය කරගත හැකි එක් ක්රමයක් වන්නේ මාලිමාවක් භාවිත කිරීමෙනි. මාලිමාවක් යනු නිදහසේ කරකැවෙන ලෙස විවර්තකයක් මත සවිකර ඇති කුඩා සැහැල්ලු චුම්බකයකි. මාලිමා කටුව යනුවෙන් අප හඳුන්වන්නේ එම කුඩා චුම්බකය වන අතර වෙනත් චුම්බක බලපෑමක් නැති විට එය පෘථිවි චුම්බක ක්ෂේත්රයේ උතුරු දකුණු දිශා ඔස්සේ දිශානත වී පවතී.
චුම්බකයක් මගින් ඒ අවට චුම්බක ක්ෂේත්රයක් ඇති කරන බව ආදර්ශනය කිරීමට 13.1 ක්රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
අවශ්ය ද්රව්ය: මාලිමාවක්, වීදුරු කැබැල්ලක්, යකඩ කැබැල්ලක්, චුම්බකයක්, ප්ලාස්ටික් කැබැල්ලක්, පිත්තල කැබැල්ලක්
චුම්බක ක්ෂේත්රයක් පවතින ප්රදේශයක් තුළ යම් ලක්ෂ්යයක මාලිමාවක් තැබූ විට මාලිමාවේ දර්ශකයෙන් පෙන්වන්නේ එම ලක්ෂ්යයේ දී චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව යි. එම දිශාව ලක්ෂ්යයෙන් ලක්ෂ්යයට වෙනස් විය හැකි ය. මේ හැරෙන්නට එක් එක් ලක්ෂ්යයේ දී චුම්බක ක්ෂේත්රයේ ප්රබලතාව ද වෙනස් විය හැකි ය. මේ අනුව චුම්බක ක්ෂේත්රයක් යනු විශාලත්වයක් සහ දිශාවක් සහිත භෞතික රාශියකි.
13.3 රූපය මාලිමාවක් මගින් චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව සෙවීම
සන්නායකයක් තුළින් විද්යුත් ධාරාවක් ගලා යන විට එම සන්නායකය වටා චුම්බක ක්ෂේත්රයක් ඇති වේ. විද්යුත් ධාරාවකින් චුම්බක ඵලයක් ඇති වන බව 1819 දී ඩෙන්මාර්ක් ජාතික විද්යාඥයකු වූ හෑන්ස් ක්රිස්ටීන් අර්ස්ටඩ් විසින් පළමු වරට පෙන්වා දී ඇත.
ඍජු සන්නායකයක් දිගේ ධාරාවක් ගලා යන විට සන්නායකය වටා ඇති වන චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව සොයා ගැනීමට භාවිත කළ හැකි නීති දෙකක් පිළිබඳ ව දැන් විමසා බලමු.
මැක්ස්වෙල්ගේ කස්කුරුප්පු නීතිය (Maxwell's cork screw rule): ධාරාව ගෙන යන සන්නායකයක් වටා ඇති වන චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව සොයා ගැනීම මැක්ස්වෙල්ගේ කස්කුරුප්පු නීතිය මගින් කළ හැකි ය.
සන්නායකයේ ධාරාව ගලන දිශාවට චලනය වන සේ කස්කුරුප්පුවක් භ්රමණය කරන විට, එම ධාරාව නිසා ඇති වන චුම්බක ක්ෂේත්රයේ බල රේඛා ගමන් කරන දිශාව කස්කුරුප්පුව භ්රමණය කෙරෙන දිශාව වේ.
කස්කුරුප්පුවක් යනු කිරල මූඩි ගලවා ගැනීමට භාවිත කෙරෙන උපකරණයකි. සාමාන්ය භාවිතයේ පවතින ඉස්කුරුප්පු ඇණයක හැසිරීම ද කස්කුරුප්පුවක හැසිරීමට සමාන වේ.
ඇම්පියර්ගේ දකුණත් නීතිය (Ampere's right handed grip rule)
ඇම්පියර්ගේ දකුණත් නීතිය සන්නායකයක් තුළින් ධාරාවක් ගලා යන විට ඇති වන චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව සොයා ගත හැකි තවත් පහසු නීතියකි.
ධාරාව ගලන දිශාවට මහපට ඇඟිල්ල යොමු වන පරිදි දකුණු අතින් සන්නායකය අල්ලා ගතහොත් ඉතිරි ඇඟිලි හැරී ඇති දිශාවෙන් සන්නායකය වටා චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව දැක්වේ.
13.5 රූපයෙන් ධාරාවේ දිශාව අනුව චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව සොයා ගන්නා ආකාරය දක්වා ඇත.
කම්බියක් තුළින් ගලන ධාරාවක් නිසා ඇති වන චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව රූපසටහනක දක්වන අන්දම 13.6 රූපයෙන් දැක්වේ.
ඉහත කම්බිය තුළින් දිශාවට ධාරාව ගලන්නේ යැයි සිතමු. එවිට, දකුණත් නීතියට අනුව රූපසටහනේ කම්බියට ඉහළින් ඇති ප්රදේශයේ දී, චුම්බක ක්ෂේත්රය කඩදාසියේ සිට ඔබ දෙසට පැමිණෙන අතර, කම්බියට පහළින් ඇති ප්රදේශයේ දී චුම්බක ක්ෂේත්රය කඩදාසිය තුළට ගමන් කරයි. කඩදාසියේ සිට පිටතට එන චුම්බක ක්ෂේත්රය නිරූපණය කිරීම සඳහා වෘත්තයක් තුළ ඇති තිතක් භාවිත කෙරෙන අතර කඩදාසිය තුළට ගමන් කරන චුම්බක ක්ෂේත්රයක් නිරූපණය කිරීම සඳහා වෘත්තයක් තුළ කතිරයක් භාවිත කෙරෙයි.
සන්නායකයක් තුළින් ධාරාවක් ගලා යන විට එම සන්නායකය වටා චුම්බක ක්ෂේත්රයක් හටගන්නා බව ඔබ විසින් ඉහත ඉගෙන ගන්නා ලදි. දැන් අපි චුම්බක ක්ෂේත්රයක ධාරාවක් ගෙන යන සන්නායකයක් තැබූ විට සන්නායකය මත බලයක් ක්රියාකරන්නේ දැයි 13.3 ක්රියාකාරකමෙහි යෙදීමෙන් සොයා බලමු.
අවශ්ය ද්රව්ය : (ඛුරප) චුම්බකයක්, සන්නායක කැබැල්ලක්, පිත්තල හෝ වෙනත් සන්නායක කූරු දෙකක්, කෝෂ 2ක්
මේසයක් මත ඛූරප චුම්බකය තබා, සිදුරු දෙකක් විදින ලද ඝන කාඩ්බෝඩ් කැබැල්ලක ආධාරයෙන් පිත්තල කූරු දෙක 13.7 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට රඳවන්න. පිත්තල කූරුවල සහ කෙළවරට වියළි කෝෂ සහ ස්විච්චය සම්බන්ධ කරන්න.
ඉන්පසු චුම්බකයේ උත්තර සහ දක්ෂිණ ධ්රැව අතර පිත්තල කූරු දෙක මත සන්නායක කම්බි කැබැල්ල තබන්න.
ස්විච්චය වසා ධාරාව සපයන්න. එවිට කෝෂයේ සිට පිත්තල කූර දිගේ දිශාව ඔස්සේ ගලන ධාරාව සන්නායක කැබැල්ල දිගේ ගමන් කර අනෙක් පිත්තල කූර දිගේ දිශාවට කෝෂය වෙත පැමිණේ.
ධාරාව යවන විට සන්නායක කම්බිය පිත්තල කූරු දෙක මත චුම්බකයෙන් ඉවතට (දකුණු දෙසට) චලනය වන බව ඔබට පෙනෙනු ඇත.
බැටරිවල අග්ර මාරු කර ධාරාවේ දිශාව ප්රතිවිරුද්ධ කර නිරීක්ෂණය කරන්න. කම්බිය චුම්බකය තුළට (වම් දෙසට) චලනය වන බව ඔබට පෙනෙනු ඇත.
චුම්බකය, එහි ධ්රැව උඩ යට අග්ර මාරු වන පරිදි තබා කම්බියේ චලනය නැවත නිරීක්ෂණය කරන්න. එවිට කම්බියේ චලන දිශාව ඉහත දැක්වූ දිශාවලට ප්රතිවිරුද්ධ දිශාවලට වන බව පෙනෙනු ඇත.
චුම්බක ක්ෂේත්රයක් තුළ තැබූ සන්නායකයක් තුළින් ධාරාවක් යැවූ විට සන්නායකය චලනය වන්නේ එය මත බලයක් ඇති වන නිසා ය. සන්නායකය චලනය වන දිශාව මගින් බලයේ දිශාව පෙන්වනු ලැබේ.
ඉහත ක්රියාකාරකමෙහි දී චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාවත් සන්නායකය තුළ ධාරාව ගලන දිශාවත් එකිනෙකට ලම්බක ව පිහිටන පරිදි සකස් කර ඇත.
එවිට චලනය සිදු වන්නේ චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාවත් ධාරාව ගලන දිශාවත් යන දිශා දෙකට ම ලම්බක ව බව ඔබට නිරීක්ෂණය කළ හැකි ය.
මෙහි දී ඇති වන බලයේ විශාලත්වය පහත සඳහන් සාධක තුන මත රඳා පවතී.
මෙම සාධක තුන වැඩි වූ විට ඇති වන බලය වැඩි වෙයි. මෙම සාධක තුන අඩු වන විට ඇති වන බලය අඩුවේ. එනම්, ඇතිවන බලය මෙම සාධක තුනට ම අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.
ෆ්ලෙමිංගේ වමත් නීතිය (Fleming's left handed rule)
චුම්බක ක්ෂේත්රයක් තුළ තබන ලද සන්නායකයක් තුළින් ධාරාවක් යැවීමේ දී සන්නායකය මත බලය ඇති වන දිශාව සොයා ගැනීමට ෆ්ලෙමිංගේ වමත් නීතිය භාවිත කළ හැකි ය.
වම් අතෙහි මහපටඟිල්ල, දබරැගිල්ල සහ මැදඟිල්ල එකිනෙකට ලම්බකව තබාගෙන ධාරාවේ දිශාවට මැදගිල්ලත් චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාවට දබරැඟිල්ලත් යොමුකළ විට මාපටඟිල්ල යොමුවන දිශාව, සන්නායකය මත බලය ඇති වන දිශාවයි.
ශබ්ද විකාශකයක බාහිර ස්වරූපය සහ එය සාදා ඇති ආකාරය 13.9 රූපයේ පෙන්වා ඇත. ශබ්ද විකාශකයක් මගින් යම් ශබ්දයක් නිපදවන්නේ එම ශබ්දයේ තරංග ආකාරය අනුව විචලනය වන විද්යුත් ධාරාවක් ශබ්ද විකාශකයේ ඇති දඟරය හරහා ගැලීමට සැලැස්වූ විට ය.
ශබ්ද විකාශකයක අඩංගු ප්රධාන ම කොටස් වන්නේ සැහැල්ලු කාඩ්බෝඩ් කේතුවක්, සන්නායක දඟරයක් සහ වලයාකාර චුම්බකයකි. චුම්බකය සහ කේතුවේ වැඩි විෂ්කම්භය සහිත කෙළවර 13.9(ආ) රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට ආධාරක ලෝහ රාමුවකට සම්බන්ධ කර ඇත.
දඟරය චුම්බකයේ ධ්රැව අතර ඇති ප්රදේශයේ ඉදිරියට හා පසු පසට නිදහසේ කම්පනය විය හැකි ලෙස, එය කේතුවේ අඩු විෂ්කම්භය සහිත කෙළවරට සම්බන්ධ කර ඇත. දඟරය හරහා විචල්ය ධාරාවක් ගමන් කරන විට, චුම්බකය මගින් සන්නායකය මත ඇති කෙරෙන බලය නිසා ධාරාවේ විචලනයට අනුරූපව දඟරය ඉදිරියට හා පසුපසට කම්පනය වන අතර, ඒ අනුව කේතුව ද කම්පනය වී ශබ්ද තරංග නිපදවේ.
සෙල්ලම් මෝටර් රථ, දෙමුහුම් මෝටර් රථ සහ විදුලි මෝටර් රථ, විදුලි දුම්රිය ආදිය සරල ධාරා මෝටර මගින් ක්රියා කරනු ලැබේ.
සරල මෝටරයක් තැනීම සඳහා 13.4 ක්රියාකාරකමෙහි යෙදෙමු.
අවශ්ය ද්රව්ය : වියළි කෝෂයක්, පරිවරණය කරන ලද තඹ කම්බි, විශාල හිස සහිත දිග ඉදිකටු දෙකක්, ක්ලේ, සෙලෝටේප්, වයර් කැපිය හැකි පිහි තලයක්, සහ කුඩා වෘත්තාකාර චුම්බකයක්
තඹ දඟරය භ්රමණය වන අන්දම ඔබට පෙනෙනු ඇත. එසේ භ්රමණය නොවන්නේ නම් දඟරය අතින් මඳක් භ්රමණය වීම ආරම්භ කරන්න. එවිට එය දිගටම භ්රමණය වනු ඇත.
මෙහි දී ද සිදු වන්නේ සන්නායකයක් දිගේ ධාරාවක් ගලා යන විට චුම්බක ක්ෂේත්රය මගින් සන්නායකය මත බලයක් ඇති කිරීම යි. මෙහි දී සන්නායකය දඟරයක් නිසා 6 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට දඟරය මත එකිනෙකට විරුද්ධ දිශාවලට බල දෙකක් (එනම් බල යුග්මයක්) ඇති වී දඟරය භ්රමණය වෙයි.
කම්බියේ දෙකෙළවෙරේ එක් අර්ධයක බැගින් පමණක් පරිවරණ ඉවත් කරන්නේ දඟරය වටයකින් අඩක් භ්රමණය වූ පසුව ඊළඟ අඩ තුළ දී ධාරාවක් ගැලීම වැළැක්වීමට ය. එසේ නොවුවෙහාත් 7 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට වටයේ දෙවන අඩ තුළ දී බල යුග්මය විරුද්ධ අතට ක්රියා කිරීම නිසා දඟරය විරුද්ධ අතට භ්රමණය වීමට පෙලඹෙයි. ධාරාව ගැලීම වැළැක්වූ විට, දඟරය පළමුව ලබා ගත් කෝණික ගම්යතාව නිසා ඉතිරි අඩ තුළ දී ද දිගටම එකම අතට භ්රමණය වෙයි.
සරල ධාරා මෝටරයේ ප්රධාන කොටස්
ආමේචරය (Armature)
ඉහත ක්රියාකාරකමේ දී ඔබ තැනූ මෝටරයේ දඟරය මෙන් සාමාන්ය සරල ධාරා මෝටරයක ද දඟරයක් ඇත. මෝටරයක් භාවිත වන්නේ යම් භාරයක් භ්රමණය කර ගැනීම සඳහා නිසා, ඔබ තැනූ දඟරය මෙන් නොව සාමාන්ය මෝටරයක දඟරය බාහිර භාරයක් සම්බන්ධ කිරීමට තරම් ශක්තිමත් විය යුතුය. මේ නිසා දඟරය ඔතන්නේ වානේ හෝ යකඩවලින් තැනූ 13.11 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයේ මධ්යයක් වටාය. මෙම දඟරය සහිත මධ්යය ආමේචරය (Armature) නමින් හැඳින්වේ. විදුලි ධාරාව ගමන් කිරීමේ දී බල යුග්මයක් ඇති කිරීමෙන් භ්රමණය වීමට පෙලඹවීම ආමේචරයේ කාර්යය වේ.
චුම්බක ධ්රැව
දඟරය තුළින් ධාරාවක් ගලා යන විට දඟරය මත බලයක් යෙදීම සඳහා චුම්බක ක්ෂේත්රයක් අවශ්ය වේ. සාමාන්ය සරල ධාරා මෝටරයක මෙම චුම්බක ක්ෂේත්රය ලබා ගන්නේ 13.12 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයට ආමේචරය වටා සිටින සේ සකස් කළ නිත්ය චුම්බක මගිනි.
න්යාදේශකය (කොමියුටේටරය)
ඔබ තැනූ මෝටරයේ දඟරයේ කම්බිය වටා ඇති පරිවරණය සම්පූර්ණයෙන් ම ඉවත් කළහොත් දඟරය එක දිගට එක් අතකට භ්රමණය වීම වෙනුවට දෙපසට දෝලනය වන නිසා එය වැළැක්වීමට දෙකෙළවර එක් අර්ධයක බැගින් පමණක් පරිවරණ ඉවත් කරන ලදි. එවිට දඟරය භ්රමණය වන විට ධාරාව ගලන්නේ වටයක අඩක් තුළ දී පමණකි. මෙසේ වටයක අඩක් තුළ දී පමණක් ධාරාව ගැලීම නිසා මෝටරයට භ්රමණය කළ හැකි භාරය සීමා සහිත වේ. ඒ නිසා, වඩාත් සුදුසු වන්නේ ධාරාව වටයක එක් අඩක් තුළ දී එක් දිශාවකටත් අනෙක් අඩ තුළ දී විරුද්ධ දිශාවටත් ගැලීමට සැලැස්වීම ය. න්යාදේශකය නැතහොත් කොමියුටේටරය භාවිත වන්නේ මෙසේ ධාරාවේ දිශාව මාරු කරගැනීම සඳහා ය.
න්යාදේශකය සාදා ඇත්තේ 13.13 රූපයේ පෙන්වා ඇති ආකාරයේ ලෝහමය පැළි වළලු දෙකක් සහ ඒවායේ ඇතිල්ලෙන ලෙස සකස් කළ ඇතිලි නැතහොත් ස්පර්ශක ලෙස හැඳින්වෙන කොටස් දෙකක් මගිනි. මෙම පැළි වළලු දෙකට දඟරයේ කෙළවරවල් දෙක සම්බන්ධ කර ඇති අතර ඒවා ආමේචරය සමග භ්රමණය වේ. ඇතිලි දෙක භ්රමණය නොවී පැළි වළලු (අර්ධ විලි) සමඟ ස්පර්ශව පවතින අතර ඒවා මෝටරයට ධාරාව සපයන බාහිර පරිපථයට සම්බන්ධව පවතියි.
සරල ධාරා මෝටරයක ක්රියාව
ඉහත සඳහන් කළ කොටස් සියල්ල එකලස් කළ මෝටරයක පෙනුම 13.14 රූපයේ පෙන්වා ඇත. අතර එම මෝටරයේ ක්රියාකාරිත්වය තේරුම් ගැනීම සඳහා එම කොටස් සරල ආකාරයකින් පෙන්වන රූපසටහනක් 13.15 රූපයේ දක්වා ඇත. මෝටරයේ දඟරය 13.15 රූපයේ පෙන්වා ඇත්තේ නම් තනි වටයක් ලෙසය. එය දෙපස චුම්බක ධ්රැව දෙකක් තබා ඇත.
දඟරය X සහ Y පැළි වළලු දෙකට සම්බන්ධ කර ඇති අතර ඡ සහ ූ ඇතිලි දෙක බැටරියට සම්බන්ධ කර ඇත.
සරල ධාරා මෝටරයේ ක්රියාකාරීත්වයේ දී සපයනු ලබන විද්යුත් ශක්තිය යාන්ත්රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය සිදුවේ.
ඉහත කොටසේ දී විද්යුතය මගින් චලනය සිදු කිරීම අධ්යයනය කළෙමු. මීළඟට අපගේ අවධානය යොමු කරන්නේ චුම්බක ක්ෂේත්රයක චලිතය වන සන්නායකයක් මගින් විද්යුත් ධාරාවක් නිපදවා ගැනීම පිළිබඳව යි.
චුම්බක ක්ෂේත්රයක් තුළ තැබූ සන්නායකයක් තුළින් ධාරාවක් ගැලීමේ දී එම සන්නායකය මත බලයක් ඇති වී සන්නායකය චලනය වීමට පෙළඹේ. විද්යුත් චුම්බක ප්රේරණය යනු එහි ප්රතිවිරුද්ධ ක්රියාවලියයි. එනම්, කිසියම් චුම්බක ක්ෂේත්රයක් තුළ පිහිටි සන්නායකයක් චලනයේ දී එහි අග්ර හරහා විද්යුත්ගාමක බලයක් හට ගැනීම යි.
වෙනස් වන චුම්බක ක්ෂේත්රයක් තුළ සන්නායකයක් නිශ්චලව තබා ඇති විට හෝ ස්ථාවර චුම්බක ක්ෂේත්රයක සන්නායකයක් චලනය වන විට හෝ සන්නායකය හරහා විද්යුත්ගාමක බලයක් හට ගැනීම විද්යුත් චුම්බක ප්රේරණය ලෙස හැඳින්වේ.
ප්රථම වරට විද්යුත් චුම්බක ප්රේරණය ලොවට හඳුන්වා දුන්නේ මයිකල් ෆැරඩේ ය. ඔහු විසින් 1831 දී මේ සම්බන්ධව වැදගත් නියමයක් වන ෆැරඩේ නියමය ඉදිරිපත් කරන ලදි.
වෙළෙදසැල් හා කාර්යාලවලට ඇතුළු වීමට යොදා ගන්නා චුම්බක පත් ද මුදල් ගෙවීමට උපයෝගි කර ගන්නා චුම්බක පත් ද ක්රියාත්මක වීමේ දී විද්යුත් චුම්බක ප්රේරණ සංසිද්ධිය භාවිත වේ. නවීන ලෝකයේ පැවැත්මට අත්යවශ්ය දෙයක් වන විද්යුත් ශක්තිය ප්රධාන වශයෙන් නිපදවා ගන්නේ තෙල්, ගල් අගුරු, න්යෂ්ටික ශක්තිය වැනි ප්රභව මගින් උපදවන ශක්තිය, විද්යුත් චුම්බක ප්රේරණය මගින් විද්යුත් ශක්තියට පරිවර්තනය කිරීම මගින් ය.
චුම්බකය වේගයෙන් චලනය වන විට, සෙමෙන් චලනය වන විට දීට වඩා වැඩි උත්ක්රමයක් ගැල්වනොමීටරයේ ලැබෙනුයේ දඟරයේ ප්රේරිත විද්යුත්ගාමක බලය චුම්බක බල රේඛා වෙනස්වීමේ ශීඝ්රතාවට අනුලෝමව සමානුපාතික නිසා ය.
ප්රේරිත විද්යුත්ගාමක බලයේ විශාලත්වයට බලපාන සාධක කිහිපයකි. ඒවාල:
බව ෆැරඩේ විසින් සිදු කළ පරීක්ෂණවලින් පෙන්වා දෙන ලදි.
ඍජු සන්නායකයක් චුම්බක ක්ෂේත්රයකට ලම්බකව තබා ක්ෂේත්රයට හා සන්නායකයට ලම්බකව සන්නායකය චලනය කළ විට සන්නායකයේ දෙකෙළවර විද්යුත්ගාමක බලයක් ප්රේරණය වේ. සන්නායකය සංවෘත පරිපථයක ඇතිනම් එම විද්යුත්ගාමක බලය නිසා සන්නායකයේ ධාරාවක් ගලා යයි. මෙම ප්රේරිත ධාරාවේ දිශාව ෆ්ලෙමිංගේ දකුණත් නීතියෙන් සොයා ගත හැකි ය.
ෆ්ලේමින්ගේ දකුණත් නීතිය (Fleming's right hand rule):
සුරතෙහි මහපටඟිල්ල, දබරැඟිල්ල සහ මැදඟිල්ල එකිනෙකට ලම්බකව තබාගෙන මහපටඟිල්ල සන්නායකය චලනය වන දිශාවට ද දබරැඟිල්ල එම සන්නායකය මගින් කැපෙන චුම්බක ක්ෂේත්රය පිහිටන දිශාවට ද යොමු කළ විට මැදැඟිල්ලෙන් සන්නායකය තුළින් ගලා යන ධාරාවේ දිශාව පෙන්නුම් කරනු ලැබේ.
දකුණත් නියමය ආදර්ශනය කරන ආකාරය 13.19 රූපය මගින් දක්වා ඇත.
13.19 රූපය ෆ්ලෙමින්ගේ දකුණත් නීතිය ආදර්ශනය
ප්රත්යාවර්ත ධාරා ඩයිනමෝව (Alternating current dynamo)
ප්රත්යාවර්ත ධාරා ඩයිනමෝව 13.20 රූපයේ දැක්වේ. මෙහි පරිවරණය කළ තඹ කම්බි පොටවල් ගණනාවක් ඔතන ලද ඍජුකෝණාස්රාකාර ABPQ දඟරයක්, එහි අක්ෂය වටා භ්රමණය කළ හැකි සේ ඊෂාවකට සවි කොට ඇත. දඟරය දෙපස උතුර හා දකුණ චුම්බක ධ්රැව දෙකක් තබා රූපයේ දැක්වෙන ලෙස ප්රබල චුම්බක ක්ෂේත්රයක් දඟරය හරහා ඇති කොට ඇත. ABPQ කම්බි දඟරයේ A අග්රය, අක්ෂය සමඟ ඒකාක්ෂව සවිකොට ඇති X තඹ විල්ලකටත් P අග්රය තවත් එවැනිම Y තඹ විල්ලකටත් සම්බන්ධ කොට ඇත. X සහ Y ඇතිල්ලුම් විලි (ස්පර්ශක විලි) ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.
13.20 රූපය චුම්බක ක්ෂේත්රයක් තුළ භ්රමණය වන සන්නායක පුඬුවක ධාරාවක් ප්රේරණය වන ආකාරය
ඇතිල්ලුම් විලිවලට ස්පර්ශවන සේ කාබන්වලින් සෑදු C සහ D ඇතිලි (ස්පර්ශක) දෙකක් සවි කොට ඇත. දඟරය මෙම C සහ D ඇතිලි මගින් බාහිර පරිපථය වූ මැද බින්දු ගැල්වනෝමීටරයකට සම්බන්ධ කොට ඇත. ABPQ දඟරය, ඇතිල්ලුම් විලි සහ ඊෂාව සහිත කොටස ආමේචරය ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.
දඟරය භ්රමණය වීමේ දී දඟර හරහා ඇති චුම්බක ක්ෂේත්රය, දඟරයේ AB සහ PQ බාහු මගින් කැපී ගෙන ගමන් කරන හෙයින් එම බාහු මත විද්යුත්ගාමක බලයක් ප්රේරණය වේ. පරිපථය සම්පූර්ණ හෙයින් මෙම විද්යුත්ගාමක බල මගින් AB සහ PQ බාහුවල ධාරාවක් ගලන අතර එම ප්රේරිත ධාරාවේ දිශාව ෆ්ලෙමිංගේ දකුණත් නීතිය භාවිත කොට සොයා ගත හැකි ය. 13.20 රූපයේ දැක්වෙන ලෙස වාමාවර්ත ව දඟර භ්රමණය කළහොත් AB බාහුව ඉහළට චලනය වන හෙයින් ප්රේරිත ධාරාව A සිට B දෙසට ඇති වන අතර PQ බාහුව පහළට චලනය වන හෙයින් එහි ප්රේරිත ධාරාව ෆ්ලේමිංගේ දකුණත් නීතියට අනුව P සිට Q දෙසට බව අපට නිගමනය කළ හැකි ය. මෙම AB සහ PQ බාහු දෙකේ ප්රේරණය වන ධාරා චක්රීයව එකම දිශාවට ඇති හෙයින් දඟරය හරහා ABPQ දිශාවට ධාරාව ගලයි. බාහිර පරිපථය තුළ ඇති ගැල්වනෝමීටරය හරහා D සිට C දක්වා ධාරාවන් ගලා යයි. එවිට ගැල්වනෝමීටරයේ දර්ශකය වම් දෙසට උත්ක්රමයක් ඇති කරයි.
13.20 රූපයේ දැක්වෙන පරිදි චුම්බක ක්ෂේත්රයක් තුළ භ්රමණය වන ABPQ පුඩුවෙහි පිහිටීම අනුව විද්යුත්ගාමක බලය ප්රේරණය වන ආකාරය 13.20 රූපයෙන් පෙන්වා ඇත.
13.21 රූපයේ ඉහළ කොටසේ පෙන්වා ඇත්තේ චුම්බක ක්ෂේත්රය තුළ දඟරය වාමාවර්ත ව භ්රමණය කෙරෙන ආකාරයයි.
සල දඟර චුම්බක මයික්රොෆෝනය (Moving coil magnetic microphone)
සල දඟර චුම්බක මයික්රොෆෝනයක රූපසටහනක් 13.22 රූපයේ පෙන්වා ඇත. මයික්රොෆෝනයේ ප්රාචීරය වෙතට ශබ්දය යොමු කළ විට ප්රාචීරය ඇතුළටත් පිටතටත් කම්පනය වේ. එවිට ඊට සම්බන්ධ කර තිබෙන සැහැල්ලු දඟරය ද ඊට අනුරූපව කම්පනය වේ. දඟරය කම්පනය වන්නේ චුම්බක ක්ෂේත්රයක් තුළ නිසා දඟරය සමඟ ගැටෙන චුම්බක ස්රාවය වෙනස් වීමෙන් දඟරයේ විද්යුත්ගාමක බලයක් ප්රේරණය වේ. දඟරයේ චලනය දෙපසට සිදු වීම නිසා විද්යුත්ගාමක බලයේ ද දිශා මාරු වීමක් සිදුවේ. එවිට යොමු කළ ශබ්දයට අනුරූපව විචලනය වන කුඩා ප්රත්යාවර්ත (දිශා දෙකටම ගලන) ධාරාවක් මයික්රොෆෝනයෙන් නිපදවේ.
13.22 රූපය සල දඟර චුම්බක මයික්රොෆෝනයක හරස්කඩ
බයිසිකල් ඩයිනමෝව (Bicycle dynamo)
බයිසිකල් ඩයිනමෝවක ඇතුලත කොටස් පෙන්වන රූපසටහනක් 13.23 රූපයේ පෙන්වා ඇත. එහි රළු හිස බයිසිකලයේ ටයරයක් සමඟ ස්පර්ශ වන පරිදි සකස් කර ගත් විට ටයරය කරකැවීමේ දී රළු හිස වේගයෙන් භ්රමණය වේ. එවිට ඊට සම්බන්ධව ඇති සිලින්ඩරාකාර චුම්බකය ද භ්රමණය වෙයි. චුම්බකයේ භ්රමණය නිසා මෘදු යකඩය වටා ඔතා තිබෙන දඟරය සමඟ සබැදෙන චුම්බක ක්ෂේත්රය වෙනස් වන අතර ඒ නිසා දඟරයේ විද්යුත්ගාමක බලයක් ප්රේරණය වෙයි.
13.23 රූපය බයිසිකල් ඩයිනමෝවක හරස්කඩ
ඩයිනමෝවේ දඟරය මෘදු යකඩයක් වටා ඔතා තිබීමෙන් චුම්බක බල රේඛා එක්රැස් කොට දඟරය තුළින් යැවීමට හැකි වන අතර එවිට දඟරය හා ගැටෙන චුම්බක බල රේඛා ගණන වැඩිවීමෙන් වැඩි විද්යුත්ගාමක බලයක් ප්රේරණය වේ.
චුම්බකය භ්රමණය වීමේ දී චුම්බක ක්ෂේත්රයේ දිශාව දෙපසට මාරු වන නිසා ප්රේරිත ධාරාවේ දිශාව ද මාරු වේ. මේ නිසා බයිසිකල් ඩයිනමෝවෙන් ලබා දෙන්නේ ප්රත්යාවර්ත ධාරාවකි.
බයිසිකලය වේගයෙන් පැදයන විට රෝදයේ කරකැවෙන වේගය වැඩි වෙයි. එවිට ටයරය සමඟ ස්පර්ශ ඩයිනමෝ හිස ද වේගයෙන් කරකැවෙමින් චුම්බකයේ භ්රමණ වේගය වැඩි වෙයි. දඟරය සමඟ ගැටෙන චුම්බක ක්ෂේත්රයේ වෙනස් වීම වේගවත් වීමෙන් ප්රේරිත විද්යුත්ගාමක බලය වැඩි වී වැඩි ධාරාවක් ලබා දෙයි. බයිසිකල් ලාම්පුවේ දීප්තිය වැඩිවන්නේ එම නිසා ය.
ඩයිනමෝවක ශක්ති විපර්යාසයක් සිදුවෙයි. විද්යුතය නිපදවීමට ඩයිනමෝව කරකැවිය යුතු ය. මේ අනුව ඩයිනමෝවක යාන්ත්රික ශක්තිය විද්යුත් ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වෙයි.
කෝෂයක් ප්රතිරෝධකයක් සහ මැද බින්දු ගැල්වනෝමීටරයක් ශ්රේණිගත ව සවිකොට ඇති පරිපථයක් 13.24(අ) රූපයේ දැක්වේ. මෙහි ප්රතිරෝධකය යොදා ඇත්තේ ගැල්වනෝමීටරය හරහා විශාල ධාරාවක් ගැලීම වැළකීම සඳහා ය. එවිට ගැල්වනෝමීටරය හරහා නියත ධාරාවක් ගලා යන බව ගැල්වනෝමීටරය නියත උත්ක්රමයක් දැක්වීමෙන් අපට පෙනේ. කාලයට එදිරිව පරිපථයේ ගලන ධාරාව ප්රස්තාර ගත කළ විට 13.24(ආ) රූපයේ ආකාර සරල රේඛාවක් ලැබේ.
13.24 රූපය සරල ධාරා පරිපථ සැකැස්මක්
මීට පෙර අප සාකච්ඡා කළ ප්රත්යාවර්ත ධාරා ඩයිනමෝවට 13.25(අ) රූපයේ දැක්වෙන පරිදි ශ්රේණිගත ප්රතිරෝධකයක් සමඟ මැද බින්දු ගැල්වනෝමීටරය සවි කොට ඩයිනමෝවේ ආමේචරය අතින් හෙමින් භ්රමණය කළහොත් ගැල්වනෝමීටර කටුව + (ධන) සහ - (ඍණ) දෙපසට දෝලනය වන බව පෙනේ. මේ අනුව කාලයට එරෙහිව ධාරාව (හෝ විභව අන්තරය) ප්රස්තාර ගත කළ විට 13.25(ආ) ආකාරයේ වක්රයක් ලැබේ.
13.25 රූපය ප්රත්යාවර්ත ධාරා පරිපථ සැකැස්මක්
පළමු අවස්ථාවේ දී ධාරාව ගලන දිශාව කාලය සමඟ වෙනස් නොවේ. මෙවැනි කාලය සමඟ ධාරාවේ දිශාව වෙනස් නොවන ධාරා සරල ධාරා ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.
දෙවැනි අවස්ථාවේ දී ධාරාව ගලන දිශාව කාලය සමඟ වෙනස් වේ. මෙවැනි ධාරාව ගලන දිශාව කාලය සමඟ වෙනස් වන ධාරා ප්රත්යාවර්ත ධාරා ලෙස හැඳින්වේ.
ප්රත්යාවර්තක වෝල්ටීයතාවක් එක් අගයකින් වෙනත් අගයකට වෙනස් කිරීම පරිණාමක මගින් සිදු කෙරේ. පරිණාමක භාවිත කරන අවස්ථා බොහෝ ඇත. මූලික විදුලිය බෙදාහැරීමේ කටයුතු, ජව ඇසුරුම්වල, පරිගණක, රේඩියෝ ආදි උපකරණවල පරිණාමක භාවිත වේ.
13.26 රූපයේ දැක්වෙන්නේ පරිණාමකයක සරල ආකාරයකි. මෙහි මෘදු යකඩ වළල්ලක පරිවරණය කරන ලද තඹ කම්බි දඟර දෙකක් ඔතා ඇත.
13.26 රූපය සරල පරිණාමකයක්
සාමාන්යයෙන් පරිණාමකයක එක් දඟරයකට ප්රත්යාවර්තක ප්රභවයක් සම්බන්ධ කෙරෙන අතර දෙවන දඟරය භාරයකට (ප්රතිරෝධකයක් හෝ ප්රත්යාවර්තක විදුලියෙන් ක්රියාකරන උපකරණයක්) සම්බන්ධ කරනු ලැබේ. පරිණාමකයට විද්යුත් ශක්තිය සපයන පළමු දඟරය ප්රාථමික දඟරය හෙවත් ප්රදානය ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ. ශක්තිය පිටතට ලබාගන්නා දඟරය ද්විතීයික දඟරය හෙවත් ප්රතිදානය ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ. ප්රාථමික දඟරයට සපයන ප්රත්යාවර්තක විභවය ඪඡ ලෙස ද ද්විතීයිකයෙන් පිටතට ලැබෙන විභවය ඪී ලෙස ද හඳුන්වමු.
ප්රාථමිකයේ යොදවා ඇති ඪඡ ප්රත්යාවර්තක විභවය මගින් ප්රාථමික දඟරය තුළ ප්රත්යාවර්තක ධාරාවක් ගලායන අතර ඒ හේතුවෙන් ප්රත්යාවර්තක චුම්බක ක්ෂේත්රයක් හටගනී. මෙම චුම්බක ක්ෂේත්රය මෘදු යකඩ හරය මගින් ද්විතීයික දඟරයට යොමු කෙරෙන අතර මෙම විචලනය වන චුම්බක ක්ෂේත්රය මගින් ද්විතීයික දඟරයේ ඪී ප්රත්යාවර්ත විභව අන්තරයක් ප්රේරණය වේ.
පහත පරිදි පරිණාමකයක දඟරවල පොට සංඛ්යාව සහ විභව අන්තර අතර සම්බන්ධතාවක් ප්රකාශ කළ හැකි ය.
ප්රාථමිකයේ පොට සංඛ්යාව / ද්විතීයිකයේ පොට සංඛ්යාව = භඡ / භී = ප්රාථමිකයේ විභව අන්තරය / ද්විතීයිකයේ විභව අන්තරය = ඪඡ / ඪී
මේ අනුව ප්රාථමිකයේ පොට සංඛ්යාව භඡ හා ද්විතීයිකයේ පොට සංඛ්යාව භී අතර අනුපාතය වෙනස් කිරීම මගින් ප්රාථමිකයේ ඇති ප්රත්යාවර්තක විභව අන්තරය ද්විතීයිකයේ දී අඩු හෝ වැඩි කරගත හැකි ය.
ඕනෑම උපකරණයක් භාවිතයේ දී අපට අවශ්ය ශක්තියට අමතරව වෙනත් ශක්ති (තාපය වැනි) පිටවන හෙයින් කාර්යක්ෂමතාව 100% නොවේ. පරිණාමකවල දී ද ප්රාථමික දඟරයට ලබා දෙන මුළු ශක්තිය ද්විතීයිකයෙන් ලබා ගත නොහැකි ය. නමුත් මෙහිදී පරිපූර්ණ පරිණාමකයක ශක්ති හානියක් නැතැයි උපකල්පනය කළහොත් එහි කාර්යක්ෂමතාවය 100% වේ. එවිට ප්රාථමිකයේ ජවයත් ද්විතීයිකයේ ජවයත් සමාන වේ.
ජවය = විභව අන්තරය x ධාරාව
නිසා පහත සම්බන්ධතාවය ලබා ගත හැකි ය: ප්රාථමිකයේ ජවය = ද්විතීයිකයේ ජවය
මේ අනුව: ඪප්රාථමික x Iප්රාථමික = ඪද්විතීයික x Iද්විතීයික
එක්තරා පරිණාමකයක ප්රාථමික දඟරයේ පොට ගණන 500 ක් ද ද්විතීයික දඟරයේ පොට ගණන 5000 ක් ද වේ. එහි ප්රාථමික දඟරයට විභව අන්තරය 12 V වූ ප්රත්යාවර්තක විභවයක් සපයනු ලැබේ.
භප්රාථමික = 500, භද්විතීයික = 5000, ඪප්රාථමික = 12 V, ඪද්විතීයික = ?
භප්රාථමික / භද්විතීයික = ඪප්රාථමික / ඪද්විතීයික
500 / 5000 = 12 V / ඪද්විතීයික
ඪද්විතීයික = (5000 / 500) x 12 V = 120 V
ඪප්රාථමික x Iප්රාථමික = ඪද්විතීයික x Iද්විතීයික
12 V x 2 A = 120 V x Iද්විතීයික
Iද්විතීයික = (12 V x 2 A) / 120 V = 0.2 A