மின்சாரம் எதனால் ஆனது? 6

ஜூலை

காந்தப்புலத்தால் விரட்டப்பட்டு ஓடிக்கொண்டிருக்கும் எலக்ட்ரான்கள்தான் மின்சாரம் என்றும், அவ்வாறு ஓடிக்கொண்டிருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் தன்னகத்தே கொண்டிருக்கும் ஆற்றலை ஆக்கப்பூர்வமாக பயன்படுத்திக் கொள்வதன் மூலமாகத்தான் அனைத்து மின்சாதனங்களும் இயங்குகின்றன என்றும் தொடக்கத்தில் சில கட்டுரைகளில் பார்த்தோம்.

மேலும், நடைமுறையில் எவ்வாறு மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கின்றனர் என்றும், ஆற்றலோடு ஓடிக்கொண்டிருக்கும் எலக்ட்ரான்களை எவ்வாறு நடைமுறையில் ஆக்கப்பூர்வமாக பயன்படுத்திக் கொள்கின்றனர் என்றும் எடுத்துக்காட்டுகளோடு சென்ற சில கட்டுரைகளில் பார்த்தோம்.

முன்பு ஒரு கட்டுரையில் குறிப்பிட்டதுபோல, சூரிய மின் உற்பத்திமுறை மட்டும் மற்ற மின்உற்பத்தி வழிமுறைகளிலிருந்து விதிவிலக்கானது என்பதோடு, பண்பிலும் சற்று வித்தியாசமானது. ஆகவே, மேற்கொண்டு செல்வதற்கு முன், எவ்வாறு சூரிய மின் உற்பத்தி நடைபெறுகின்றது என்பதனை விரிவாக இப்போது அறிந்துகொள்ளலாம்.

சக்திவாய்ந்த கதிர்வீச்சினை சில பருப்பொருட்கள் மீது பாய்ச்சும்போது, அந்த கதிர்வீச்சானது, பருப்பொருளின் வெளிக்-கூட்டிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றச் செய்யும். இவ்வாறு ஒரு குறிப்பிட்ட ஆற்றலோடு வெளியேறும் எலக்ட்ரானை கடத்துவதன் மூலமாக அதை மின்னாற்றலாக பயன்படுத்திக் கொள்ளலாம். இது அறிவியல் உலகம் அறிந்த ஓர் உண்மையாகும்.

ஆனால் 1839ஆம் ஆண்டு, பிரஞ்சு விஞ்ஞானியான எட்மண்ட் பெக்கொரல் (Edmund Bequrel) என்பவர், ஒளியினை ஒருசில பொருட்களின் மீது பாய்ச்சுவதன் மூலம் கூட, எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றலாம் எனக் கண்டறிந்தார். ஆனால், அதற்கான காரணத்தையும், விதியினையும் அவரால் வகுக்க இயலவில்லை. 1905ஆம் ஆண்டு, ஆல்பர்ட் அய்ன்ஸ்டீன் என்ற ஜெர்மன் நாட்டு இயற்பியல் விஞ்ஞானி, ஒளிமின் விளைவு பற்றி முழுமையான ஆய்வினை மேற்கொண்டு அதற்கான இயற்பியல் தொடர்புகளை விளக்கினார். அதுதான் தற்போது நாம் நடைமுறையில் பயன்படுத்தும் சோலார் பேனல்களுக்கு அடிப்படைக் காரணம் ஆகும்.

அய்ன்ஸ்டீனின் கோட்பாட்டின்படி, ஒளியானது, போட்டான்கள் எனும் பல சிறு ஆற்றல் பொட்டலங்களை உள்ளடக்கியது. ஆகவே,  குறிப்பிட்ட பொருள்கள் மீது ஒளி மோதும்போது, இந்த போட்டான்களின் ஆற்றலை அந்த பொருள்கள் உட்கவர்ந்து, அதற்குப் பதிலாக எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றும். இவ்வாறு வெளியேற்றப்படும் எலக்ட்ரானை கடத்துவதன் மூலமாக அந்த எலக்ட்ரான் கொண்டிருக்கும் மின்னாற்றலை நாம் ஆக்கப்பூர்வமாக பயன்படுத்திக் கொள்ளலாம். இதற்கு ஒளிமின்விளைவு என்றும், இதை செய்யும் அமைப்பிற்கு ஒளிமின்கலம் என்றும் பெயர்.

இதில் ஒரே ஒரு நிபந்தனை என்னவென்றால், ஒளியின் ஆற்றலானது மோதும் பொருளின் அணுவின் வெளிக்கூட்டு பிணைப்பு ஆற்றலுக்கு நிகராக இருக்க வேண்டும். ஆகவே, சூரிய ஒளியின் மூலம் மின்னாற்றலை உற்பத்தி செய்வதற்கு தகுந்த வெளிக்கூட்டு பிணைப்பு ஆற்றல் கொண்ட பருப்பொருளான, அறைமின் கடத்திகளை நாம் சூரிய மின்கலங்களில் பயன்படுத்துகிறோம்.

மின்கடத்திபற்றி கேள்விபட்டிருப்போம், மின்கடத்தா பொருளை பற்றியும் கேள்விப்பட்டிருப்போம். ஆனால், இந்த அறை மின்கடத்திகள் என்பவை. சாதாரண நிலையில் மின்கடத்தாப் பொருட்களாக இருப்பவை. அவற்றை ஒருசில குறிப்பிட்ட தனிமங்களை கொண்டு மாசு ஏற்றம் செய்வதன் மூலம் மின்கடத்திகளாக செயற்கையாக மாற்றலாம். ஆகவே, நமக்கு தகுந்தாற்போல வெளிக்கூட்டு பிணைப்பாற்றல் இருக்கும் வண்ணம், செயற்கையாக இந்த அறைமின் கடத்திகள் வடிவமைக்கப்பட்டு சூரிய மின்கலங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எவ்வாறு சூரியமின்கலம் இயங்குகிறது என எளிய முறையில் மேலுள்ள படம் காட்டுகிறது. சூரியமின் கலத்தில், ஓர் அறைமின் கடத்தி-யினாலான அடித்தளத்தில் ஒளி விழும்போது, எதிரொளித்து இழந்து போகாமல் இருப்பதற்காக, ‘எதிரொளி தடுப்பு பூச்சு’ மேற்பரப்பில் பூசப்படுகிறது. அதன் மீது ஒளி விழும்போது அதிலிருந்து வெளியேற்றப்படும் எலக்ட்ரான்களை கடத்து-வதற்காக, மேற்புறத்திலும், கீழ்ப்புறத்திலும், நேர் மற்றும் எதிர் மின்முனைகள் அமைக்கப்-பட்டுள்ளன.

இந்த சூரியமின்கலத்தின் மீது சூரிய ஒளியினை விழச்செய்தால், மின்கலத்திலிருக்கும் அறைமின் கடத்தியானது, எலக்ட்ரானை வெளியேற்றும். அவ்வாறு வெளியேற்றப்படும் எலக்ட்ரானை, மின்கலத்திலிருக்கும் மின் முனைகளுக்கிடையே கடத்தச் செய்தால், மின்னோட்டம் உருவாகும். அவ்வாறு உருவாகும் மின்னோட்டம், அதனோடு இணைக்கப்படும் மின்விளக்கினை எரியச் செய்யும். அல்லது மின் மோட்டாரினை சுற்றச் செய்யும். அல்லது இன்னபிற மின்சாதனங்களை இயக்கச் செய்யும்.

இதில் குறிப்பிட வேண்டிய செய்தி என்ன-வென்றால், இவ்வாறு உற்பத்தியாகும் மின்னோட்டத்தின் அளவானது, அதனை உருவாக்கும் ஒளியின் அடர்த்தியினையும், அதன் வெப்ப அளவினையும் பொருத்தது அல்ல. ஆகவே, நன்கு வெயில் அடிக்கும் இடத்தில் வைக்கப்-பட்டுள்ள சூரிய மின்கலமும், குறைவான அளவு வெயில் அடிக்கும் இடத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள சூரியமின்கலமும் ஒரே அளவிலான மின்னோட்டத்தினை-தான் உற்பத்தி செய்யும்.

எனவே, மழைக்காலங்களில் இந்த சூரிய மின்கலன்கள் வேலை செய்யுமா என்ற சந்தேகம் வேண்டாம். சூரியவெளிச்சம் மட்டும் இருந்தால் போதும்; இந்த மின்கலன் மின்னோட்டத்தினை உற்பத்தி செய்துவிடும். அது குறைவான வெளிச்சமா அல்லது அதிகமான வெளிச்சமா என்பது ஒரு பொருட்டல்ல.