மின்சாரம் எதனால் ஆனது? 2

மார்ச்

மின்னாற்றல் எவ்வாறு உருவாகிறது? எப்படி இந்த எலக்ட்ரான்கள் மூலம் மின்னாற்றல் செயல்படுத்தப்படுகிறது?

இடைக்கால வரலாற்றிலிருந்து சுருக்கமாக கூறினால் சரியாக இருக்கும். 1831ஆ-ம் ஆண்டு மைக்கேல் ஃபாரடே, ‘மின்காந்தத் தூண்டு விசை’ என்ற ஓர் ஆச்சரியமான நிகழ்வினை கண்டுபிடித்தார். அடுத்த 170 ஆண்டுகளுக்குள் நாம் இப்போது இருக்கும் விஞ்ஞான உச்சத்தை அடைந்து விட்டோம். அத்தகைய புரட்சிகரமான வரலாற்றை மாற்றிய கண்டுபிடிப்பான அந்த மின்காந்த தூண்டு விசை என்பது என்னவென்றால்,

“நேரத்தால் மாறிக்கொண்டேயிருக்கும் ஒரு காந்தபுலத்தில் (அதாவது சுழன்று கொண்டிருக்கும் காந்த புலத்தில்) வைக்கப்பட்டிருக்கும் ஒரு மின்கடத்தியில் மின்காந்த விசை தூண்டப்படும்.”
இவ்வாறு தூண்டப்படும் மின்காந்த விசை தான் நாம் பயன்படுத்தும் மின்விசை.

சுழன்று கொண்டிருக்கும் காந்தபுலத்தில் ஒரு மின்கடத்தியை வைத்தால் ஏன் இந்த மின்காந்த விசை தூண்டப்படுகிறது? இந்த கேள்விக்கு பதில் மின்கடத்தியிடம் உள்ளது. முதலில் இது ஏன் மின்கடத்தியாக உள்ளது? மின்கடத்தா பொருளுக்கும் மின்கடத்திக்கும் உள்ள தன்மை வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்துவது எது? அதுதான் “அணு வடிவமைப்பு”.

உலகிலுள்ள (ஏன் இந்த பிரபஞ்சத்திலுள்ள) அனைத்து பருப்பொருட்களும் அணு எனும் அடிப்படை வடிவமைப்பினால்தான் ஆனவை. அதாவது. இந்த பிரபஞ்சத்திலுள்ள அனைத்து பருப்பொருட்களையும் உடைத்தால், உதாரணத்திற்கு ஒரு கல்லை உடைக்கிறோம் என வைத்து கொள்வோம், மண் கிடைக்கும்.

அதை மேலும் பொடியாக்கினால் காற்றில் பறக்கக் கூடிய துகள்கள் கிடைக்கும். அதை மேலும் பொடியாக்கி, ஒவ்வொரு துகளும் 0.00000000001மீ அளவிற்கு சிறியதாகும்படி பொடியாக்கினால் அணு என்னும் ஓர் அடிப்படை வடிவமைப்பு கிடைக்கும். அதாவது, அந்த அணுவினை ஓர் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி கொண்டு உற்று நோக்கினால், அதன் வடிவமைப்பானது ஓர் உட்கருவினையும் உட்கருவினைச் சுற்றி குறிப்பிட்ட சுற்று வட்டப் பாதைகளில் சுற்றி வந்து கொண்டிருக்கும் எலக்ட்ரான்களையும் கொண்டிப்பதைக் காணலாம்.

ஆக, இந்த உலகிலுள்ள அனைத்து பொருட்களின் அடிப்படை அணுக்களினுள்ளும், அது உயிருள்ளதானாலும் சரி, உயிரற்றதானாலும் சரி, உட்கருவினைச் சுற்றி எலக்ட்ரான்கள் இயங்கிக்கொண்டே இருக்கின்றன. எனவே, உயிரற்ற கற்பாறையானாலும் சரி, அதன் அணுவானது உட்கருவினைச் சுற்றி இயங்கிக்கொண்டிருக்கும் எலக்ட்ரான்களை தன்னகத்தே கொண்டுள்ளது.

பருப்பொருட்களின் மின்னியல், வேதியியல் மற்றும் இதர பண்புகளுக்கு, உட்கருவினைச் சுற்றிக் கொண்டிருக்கும் இந்த எலக்ட்ரான்கள் தான் காரணம். அணுக்கள் ஒன்று சேர்ந்து பிணைந்திருக்கும் போது அதன் வெளிக்கூட்டில் பிணைப்பிற்கு உட்படாமல் இருக்கும் தனித்த எலக்ட்ரான்கள் (free electrons) தான் பருப்பொருட்களின் மின் கடத்தும் பண்பிற்குக் காரணம்.

குறிப்பாக உலோகங்களில் இந்த தனித்த எலக்ட்ரான்கள் ஏராளமாக இருக்கும். இன்னும் சொல்லப் போனால் இந்த தனித்த எலக்ட்ரான்கள் எல்லாம் ஒன்றாக இருக்கும் போது ‘எலக்ட்ரான் கடல்’ போல இந்த உலோக மூலக்கூறுகளின் வெளிப்புறம் காட்சியளிக்கும்.

இந்த எலக்ட்ரான் கடல்தான் ஒரு பருப்பொருளை மின்கடத்தியாக மாற்றுகிறது. ஆகவே, ஒரு மின்கடத்தியை ‘காலத்தால் மாறும் ஒரு காந்தபுலத்தில்’ வைக்கும்போது, மின்காந்த விசையானது தூண்டப்பட்டு, இந்த எலக்ட்ரான் கடல் மூலமாக அது கடத்தப்படுகிறது. இவ்வாறு கடத்தப்படும் மின்காந்த விசையை கடத்திகள் மூலமாக கடத்தி உபயோகிக்கலாம் அல்லது அவற்றை மின்காப்பான்கள் மூலமாக சேமித்து பின்னர் உபயோகிக்கலாம்.

ஆகவே இந்த மின்விசையும், நாம் சாவி (Key) கொடுத்து உபயோகிக்கும் கைக்கடிகாரம் போலவே ஒரு விசைதான் என்பதை இப்போது உணர முடிகிறதல்லவா? சாவி கொடுத்து இயக்கும் கைக்கடிகாரம் இப்போது எங்கே இருக்கிறது என்கிறீர்களா? சரி விடுங்கள் சாவி கொடுத்து இயக்கும் பொம்மைகள் இருக்கின்றன அல்லவா? அதை எடுத்துக்காட்டாகக் கொள்வோம்.

சாவி கொடுக்கும் சக்கரத்தை நாம் சுற்றுவதன் மூலம் கைக்கடிகாரத்திற்குத் தேவையான எந்திர விசையினை உருவாக்குவது போல காந்தபுலத்திற்கு நடுவிலிருக்கும் மின்கடத்தியை சுற்றுவதன் மூலம் மின் விசையினை உருவாக்குகிறோம்.

சிறிய அமைப்புகளுக்கு இந்த விளக்கம் புரிந்து கொள்ள எளிமையாக இருக்கும். ஆனால், உலகெங்கிலும் பெருமளவில் எவ்வாறு மின்சாரம் தயாரிக்கப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதனை இதே விளக்கத்தைக் கொண்டு தெளிவுப்படுத்த இயலுமா? ஆம் இயலும். அதனை அடுத்த கட்டுரையில் பார்க்கலாம்.