மின்னோட்டவியல் - Study Notes

பாடம் பற்றிய சுருக்கம்

மின்னோட்டவியல் அலகு மின்னூட்டங்களின் இயக்கம், மின்னோட்டம், மின்னழுத்த வேறுபாடு மற்றும் அவற்றின் தொடர்பை விளக்கும் ஓம் விதி ஆகியவற்றை விளக்குகிறது. மேலும் மின்தடை, மின்தடை எண், மின்தடைகளின் தொடர் மற்றும் பக்க இணைப்பு, மின்னோட்டத்தின் வெப்ப விளைவு (ஜூல் வெப்ப விதி), மின் திறன் மற்றும் வீட்டு மின்சுற்றுகள் போன்றவற்றின் அடிப்படைகளையும், அவற்றின் நடைமுறைப் பயன்பாடுகளையும் விரிவாகப் பேசுகிறது.

கற்றலின் நோக்கங்கள்

• மின்சுற்றுகளைப் புரிந்து கொண்டு உருவாக்குதல்.
• மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னழுத்த வேறுபாட்டை வேறுபடுத்தி அறிதல்.
• மின்தடை மற்றும் மின் கடத்து திறன் ஆகியவற்றின் முக்கியத்துவத்தை உணர்தல்.
• மின்தடைகளின் தொடர் மற்றும் பக்க இணைப்புகளுக்கான தொகுபயன் மின்தடையைக் கணக்கிடுதல்.
• மின்னோட்டத்தின் வெப்ப விளைவு மற்றும் ஜூல் வெப்ப விதியைப் பயன்பாட்டில் அறிதல்.
• மின் திறன், மின் ஆற்றல் மற்றும் வீட்டு மின்சுற்றுகளின் அமைப்பை விளக்குதல்.

முக்கியக் கொள்கைகள் மற்றும் வரையறைகள்

மின்னோட்டம் (Current, I)

ஓரலகு நேரத்தில் கடத்தியின் ஒரு குறுக்கு வெட்டுப் பகுதியை கடந்து செல்லும் மின்னூட்டத்தின் அளவு மின்னோட்டம் எனப்படும். I = Q / t. இதன் SI அலகு ஆம்பியர் (A) ஆகும்.

மின்னழுத்தம் (Electric Potential)

ஓரலகு நேர் மின்னூட்டத்தை முடிவில்லா தொலைவில் இருந்து மின்விசைக்கு எதிராக ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளிக்குக் கொண்டுவர செய்யப்படும் வேலை மின்னழுத்தம் எனப்படும்.

மின்னழுத்த வேறுபாடு (Potential Difference, V)

ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு புள்ளிக்கு ஓரலகு நேர் மின்னூட்டத்தை மின் விலக்கு விசைக்கு எதிராக நகர்த்த செய்யப்படும் வேலை மின்னழுத்த வேறுபாடு எனப்படும். இதன் அலகு வோல்ட் (V) ஆகும்.

ஓம் விதி (Ohm's Law)

மாறா வெப்பநிலையில், கடத்தி ஒன்றின் வழியே பாயும் சீரான மின்னோட்டம் அதன் முனைகளுக்கிடையே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாட்டிற்கு நேர்த்தகவில் அமையும். V = I R.

மின்தடை (Resistance, R)

ஒரு பொருளின் வழியே மின்னூட்டம் அல்லது மின்னோட்டம் பாய்ந்து செல்வதை எதிர்க்கும் பண்பு அப்பொருளின் மின்தடை எனப்படும். R = V / I. இதன் அலகு ஓம் (Ω) ஆகும்.

மின்தடை எண் (Electrical Resistivity, ρ)

ஓரலகு நீளமும் ஓரலகு குறுக்குவெட்டுப் பரப்பும் கொண்ட கடத்தியின் மின்தடை அதன் பொருளின் தன்மையைப் பொறுத்தது. இது மின்தடை எண் எனப்படும். இதன் அலகு ஓம் மீட்டர் (Ω m) ஆகும்.

மின்தடைகளின் தொடரிணைப்பு

பல மின்தடைகள் ஒன்றன்பின் ஒன்றாக தொடர்ச்சியாக இணைக்கப்படும்போது, அவை தொடரிணைப்பு எனப்படும். இதில் ஒவ்வொரு மின்தடையின் வழியாகவும் பாயும் மின்னோட்டம் சமமாக இருக்கும். தொகுபயன் மின்தடை: Rs = R1 + R2 + R3.

மின்தடைகளின் பக்கவிணைப்பு

மின்தடைகளின் முனைகள் பொதுவான இரு புள்ளிகளுக்கு இடையே இணையாக இணைக்கப்படும்போது, அவை பக்கவிணைப்பு எனப்படும். இதில் ஒவ்வொரு மின்தடையின் முனையிலும் மின்னழுத்த வேறுபாடு சமமாக இருக்கும். தொகுபயன் மின்தடை: 1 / Rp = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3.

ஜூல் வெப்ப விதி (Joule's Law of Heating)

ஒரு மின்தடையில் உருவாகும் வெப்பமானது அதன் வழியே பாயும் மின்னோட்டத்தின் இருமடிக்கு நேர்விகிதத்திலும், மின்தடைக்கு நேர்விகிதத்திலும், மின்னோட்டம் பாயும் காலத்திற்கு நேர்விகிதத்திலும் இருக்கும். H = I² R t.

தீர்வு காணப்பட்ட கணக்கீடுகள்

கணக்கீடு 1: மின்னோட்டம் காணல்

ஒரு மின்விளக்கின் வழியே 12 கூலும் மின்னூட்டம் 5 விநாடிகளில் பாய்ந்தால், மின்னோட்டம்: I = Q / t = 12 / 5 = 2.4 A.

கணக்கீடு 2: மின்தடை காணல்

30 வோல்ட் மின்னழுத்த வேறுபாடு கொண்ட ஒரு கடத்தியின் வழியே 2 ஆம்பியர் மின்னோட்டம் சென்றால், மின்தடை: R = V / I = 30 / 2 = 15 Ω.

கணக்கீடு 3: தொடரிணைப்பு தொகுபயன் மின்தடை

5 Ω, 3 Ω மற்றும் 2 Ω மின்தடைகள் தொடரிணைப்பில் இணைக்கப்பட்டால், தொகுபயன் மின்தடை: Rs = 5 + 3 + 2 = 10 Ω.

பொதுவான தேர்வுப் பிழைகள்

• அலகுகளை மாற்றி எழுதுதல்: மின்தடையின் அலகு ஓம் (Ω), ஆனால் மின்தடை எண்ணின் அலகு ஓம் மீட்டர் (Ω m). இரண்டையும் மாணவர்கள் மாற்றி எழுதுவது வழக்கம்.
• தொடர் மற்றும் பக்க இணைப்புகளைக் குழப்புதல்: தொடரிணைப்பில் மின்னோட்டம் (I) மாறாது, பக்கவிணைப்பில் மின்னழுத்த வேறுபாடு (V) மாறாது. இதை மாற்றிப் பயன்படுத்துவதால் கணக்கீடுகள் தவறாகின்றன.
• கால அலகினை மாற்றத் தவறுதல்: கணக்கீடுகளில் காலம் நிமிடங்களில் தரப்பட்டால், அதை விநாடிகளாக (seconds) மாற்ற வேண்டும். அவ்வாறு செய்யாமல் நேரடியாகப் பயன்படுத்தினால் தவறான விடை வரும்.

தேர்வு குறிப்புகள்

• வீட்டு மின்சுற்றில் பயன்படுத்தப்படும் கம்பிகளின் வண்ணக் குறியீடுகள் முக்கியம்: சிவப்பு (மின்னோட்டக் கம்பி), கறுப்பு (நடுநிலைக்கம்பி), பச்சை (புவித்தொடுப்புக் கம்பி).
• இந்தியாவில் வீட்டு மின்சுற்றின் அளவு 220 வோல்ட் மற்றும் 50 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் கொண்டது. ஆனால் அமெரிக்காவில் 110 வோல்ட் மற்றும் 60 ஹெர்ட்ஸ் ஆகும்.
• ஜூல் வெப்ப விதியின் சாதனங்களில் நிக்ரோம் பயன்படுத்தப்படுவதற்கான காரணங்கள் (அதிக மின்தடை, அதிக உருகுநிலை, விரைவில் ஆக்ஸிஜனேற்றம் அடையாது) மிக முக்கியமான வினாவாகும்.