విద్యుత్ విశ్లేష్యం.. అయస్కాంత అభివాహం
- విద్యుత్ శక్తి
- ఒక విద్యుత్ వలయంలో విద్యుత్ను నిర్వహించడానికి వినియోగించిన మొత్తం శక్తిని విద్యుత్ శక్తి అంటారు.
- విద్యుత్ శక్తి అనేది విద్యుత్ సామర్థ్యం, కాలాల లబ్దానికి సమానం.
- విద్యుత్ శక్తి ప్రమాణం వాట్/సెకన్, KWH
ఎలక్ట్రిక్ బల్బు: థామస్ ఆల్వా ఎడిసన్ అనే శాస్త్రజ్ఞుడు 1879లో ఎలక్ట్రిక్ బల్బును కనుగొన్నాడు. ఇది హీలియం, ఆర్గాన్ల వంటి జడవాయువులు తక్కువ పీడనంలో నింపిన గోళాకారపు గాజు బల్బు. ఎక్కువ నిరోధం కలిగిన సన్నని పొడవైన తీగ చుట్ట Fను ఫిలమెంట్ అంటారు. ఫిలమెంట్ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహింపజేసినప్పుడు అది వేడెక్కి కాంతిని విడుదల చేస్తుంది.
ఎలక్ట్రిక్ స్టవ్: దీనిలోని ముఖ్యమైన భాగం ఫిలమెంట్. ఫిలమెంట్ ఎక్కువగా నిరోధం గల సన్నని పొడవైన తీగ చుట్ట. తీగ చుట్టను పోర్స్లిన్ అనే విద్యుద్బంధకపు పీఠంపై అమర్చి, విద్యుత్ ప్రవహింపజేస్తే అది వేడెక్కి ఎర్రగా మారి ఉష్ణ శక్తిని విడుదల చేస్తుంది.
ఎలక్ట్రిక్ ఇస్త్రీ పెట్టె: ఇది బరువుగా ఉండి లోహపు ఫిలమెంట్ అమర్చి ఉంటుంది. విద్యుత్ ప్రవహింపజేసినప్పుడు ఫిలమెంట్ వేడెక్కి పెట్టె అడుగుభాగం వేడెక్కుతుంది. అందువల్ల దుస్తులు ఇస్త్రీ చేయడానికి ఉపయోగపడుతుంది.
సోల్డరింగ్ గన్: ఇది ఎలక్ట్రానిక్స్లో వివిధ భాగాలను అతికించి వలయాలను పూర్తి చేయడానికి ఉపయోగపడుతుంది. సోల్డరింగ్ చేయడానికి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కరిగే మిశ్రమ లోహం ఉపయోగిస్తారు.
విద్యుత్ కుంపటి: ఈ కుంపటి ఒక లోహపు చట్రంలో బిగించి ఉంటుంది. చట్రం లోపల కెయొలిన్ లేదా ఆస్బెస్టాస్ సిమెంట్తో చేసిన పలక ఉంటుంది. ఈ పలకకు అనేక గాడులు ఉండి అందులో సర్పిలాకారంలో ఉన్న నిక్రోమ్ తీగ ఉంటుంది. విద్యుత్ ప్రవాహానికి నిక్రోమ్ తీగ నిరోధం కలిగిస్తుంది. అందువల్ల ఇది వేడెక్కి ఉష్ణ వికిరణం చెందుతుంది. ఖరీదైన విద్యుత్ కుంపట్లు ఆకర్షణీయంగా ఎబోనైట్తో తయారవుతాయి.
విద్యుత్ వేడి పళ్లెం: విద్యుత్ కుంపటికి కొన్ని మార్పులు చేసి విద్యుత్ వేడి పళ్లెం నిర్మించారు. విద్యుత్ కుంపటి పైభాగంలో దళసరి ఇనుప పళ్లెం బిగిస్తారు. నిక్రోమ్ తీగ నుంచి విడుదలైన ఉష్ణం వల్ల ఈ ఇనుప పళ్లెం వేడెక్కుతుంది. ఉష్ణాన్ని ఈ విద్యుత్ వేడి పళ్లెం అన్నివైపులా సమానంగా ప్రసరింపజేస్తుంది. మన ఇళ్లలో ఉపయోగించే విద్యుత్ కెటిల్, విద్యుత్ కాఫీ ఫిల్టర్లు ఈ రకానికి చెందినవే.
విద్యుత్ ప్రవాహపు అయస్కాంత ఫలితాలు
- హెచ్సీ. ఆయిర్స్టెడ్ విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్న తీగ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడటం గమనించాడు. అయస్కాంత దిక్చూచీని ఒక తీగ కింద ఉంచి ఆ తీగ గుండా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పంపినప్పుడు అయస్కాంత దిక్చూచీలోని సూచిక కదలడం గమనించాడు.
- వాహకం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించడం వల్ల దాని చుట్టూ అయస్కాంత బలరేఖల సముదాయం ఏర్పడుతుంది. దాని వల్ల అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.
- ఒక తీగచుట్టలో అయస్కాంత అభివాహాన్ని నిరంతరంగా మార్చడం వల్ల దానిలో ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహం లేదా ప్రేరిత విద్యుచ్ఛాలక బలం ఉత్పత్తి అయ్యే దృగ్విషయాన్ని విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ అంటారు.
- ఫారడే బలరేఖలు అనే భావన ఆధారంగా విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణను వివరించగలిగాడు.
- ‘వలయం గుండా అభివాహం’ అనే నియమాన్ని లెంజ్ అనే శాస్త్రవేత్త 1834లో రూపొందించాడు.
- విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ వల్ల ఉత్పత్తి అయిన ప్రేరిత e.m.f, ప్రేరిత విద్యుత్ ప్రవాహం దిశను లెంజ్ నియమం వివరించింది.
విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ
- వలయంలో విద్యుత్ జనకం లేకుండా మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రం నుంచి విద్యుచ్ఛక్తిని ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియను ‘విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ’ అంటారు.
- ఒక తీగచుట్ట, సమతల అయస్కాంత క్షేత్రాల సాపేక్ష చలనం వల్ల తీగచుట్టలో విద్యుచ్ఛాలక బలం (e.m.f) ప్రేరేపించబడుతుంది. దీన్నే ఫారడే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం అంటారు. దీని ఆధారంగానే AC, DC విద్యుత్ జనరేటర్లు పనిచేస్తాయి.
- ఫారడే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమాన్నే కాకుండా కొన్ని విద్యుత్ విశ్లేషణ నియమాలను కూడా ప్రతిపాదించాడు. ఈ విద్యుత్ విశ్లేషణ నియమాలను
1) లోహ సంగ్రహణంలో లోహాలను శుద్ధి చేయడానికి
2) ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతిలో
3) ఎలక్ట్రో టైపింగ్లో వినియోగిస్తారు. - ఫారడే నియమం ఉపయోగించి విద్యుత్ విశ్లేష్యాల్లో గల విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలవవచ్చు. ఇలాంటి పరికరాలను అయస్కాంత ప్రవాహ యంత్రాలు అంటారు.
- V వేగంతో ప్రవహిస్తున్న ఒక విద్యుత్ విశ్లేష్యంలో ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్యదూరం l అయాస్కాంత క్షేత్రం B అయిన ప్రేరిత వోల్టేజి
e=Blv - అయస్కాంత అభివాహం f=BA
లెంజ్ నియమం: సంపూర్ణ వలయంలో ప్రవహించే ప్రేరిత విద్యుత్ దానికి కారణమైన అయస్కాంత అభివాహంలో మార్పులను వ్యతిరేకించినట్లు ప్రవర్తిస్తుంది. - లెంజ్ నియమం శక్తినిత్యత్వ నియమం ఆధారంగా రూపొందింది.
ఫారడే ప్రేరణ నియమం
- కాలంతో పాటు అయస్కాంత అభివాహం తీగచుట్టలో విద్యుచ్ఛాలక బలాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది.
- ఫారడే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం శక్తినిత్యత్వ సూత్రాన్ని పాటిస్తుంది.
- ఇండక్షన్ స్టవ్ విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమంపై ఆధారపడి పనిచేస్తుంది.
- ఏటీఎం కార్డులో ఉండే విద్యుదయస్కాంత పట్టీని స్వైప్ చేసినప్పుడు అది విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ సిద్ధాంతాన్ని వినియోగించుకుని పనిచేస్తుంది.
ఫ్లెమింగ్ ఎడమ చేతి నిబంధన
- విద్యుత్ వలయాలు వాటి గుండా పోయే విద్యుత్ ప్రవాహంలోని మార్పును వ్యతిరేకించే ధర్మాన్నే ప్రేరకత్వం అంటారు.
- ఈ నిబంధన ఆవేశం క్షేత్ర దిశకు లంబంగా చలించేటప్పుడు ఉపయోగపడుతుంది.
- ఎడమ చేతి బొటనవేలు, చూపుడు వేలు, మధ్యవేలు పరస్పరం లంబంగా చాచినప్పుడు చూపుడు వేలు అయస్కాంత ప్రేరణ దిశను, మధ్యవేలు క్షేత్రంలోని ధనావేశ వేగం దిశను (విద్యుత్ ప్రవాహం) సూచిస్తే వాహకంపై పనిచేసే బలం దిశను బొటనవేలు సూచిస్తుంది.
ఆంపియర్ కుడిచేతి బొటనవేలు నిబంధన
- విద్యుత్ ప్రవాహం గల వాహకాన్ని కుడి అరచేతిలో పట్టుకున్నప్పుడు బొటనవేలు ప్రవాహ దిశలో ఉంటే మిగిలిన వేళ్లు వాహకాన్ని చుట్టుకున్న దిశలో అయస్కాంత ప్రేరణ రేఖలు వాహకం చుట్టూ ఉంటాయి.
- విద్యుత్ వాహకం చుట్టూ ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్ర రేఖలు ఏకకేంద్ర వృత్తాలుగా ఉంటాయి. ఆ బలరేఖల కేంద్రాలన్నీ వాహకాన్ని అక్షీయంగా కలిగి ఉంటాయి.
సరళరేఖలా ఉన్న విద్యుత్ ప్రవాహం గల తీగ వల్ల అయస్కాంత క్షేత్రం: విద్యుత్ ప్రవాహం గల ఒక పొడవైన తీగ తనచుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ అయస్కాంత క్షేత్రం వృత్తాకార అయస్కాంత బలరేఖలు. ఇవన్నీ ఏక కేంద్ర వృత్తాలు. వీటి కేంద్రం తీగ లక్షణం గుండా పోతుంది. - ఏర్పడిన అయస్కాంత క్షేత్ర పరిమాణం, ఆ తీగ గుండా ప్రవహించే విద్యుత్కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అదేవిధంగా తీగనుంచి అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడిన బిందువుకు గల దూరానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
-
సోలినాయిడ్ వల్ల ఏర్పడే అయస్కాంత క్షేత్రం
- సోలినాయిడ్ గుండా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు సోలినాయిడ్ ఒక చివర ఉత్తర ధ్రువం వలే మరొక చివర దక్షిణ ధ్రువం వలే ప్రవర్తిస్తుంది. సోలినాయిడ్ బయటవైపు ఏర్పడే బలరేఖలు లోపలి బలరేఖలతో కలిసి ఉంటాయి. సోలినాయిడ్ బయటవైపున గల బలరేఖలు ఉత్తర ధ్రువం వద్ద ప్రారంభమై దక్షిణ ధ్రువం వద్ద ముగుస్తాయి. కానీ లోపల భాగంలో దక్షిణ ధ్రువం నుంచి ఉత్తర ధ్రువం వైపునకు ప్రయాణిస్తాయి.
- కదిలే అవేశానికి, అయస్కాంత క్షేత్రానికి మధ్య కోణం q ఉన్నట్లయితే ఆ ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలాన్ని F=qVB Sin q తో సూచిస్తారు.
- అయస్కాంత క్షేత్రానికి సమాంతరంగా కదిలే ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలం విలువ శూన్యమవుతుంది.
q = 0 Sinq = 0 F= 0 - అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు, విద్యుత్ ప్రవాహ దిశకు మధ్య కోణం q అయితే ఆ విద్యుత్ ప్రవాహం గల తీగపై పనిచేసే బలం
F= ILB Sinq - q ఆవేశం V వేగంతో అయస్కాంత క్షేత్రం Bకు లంబంగా కదులుతున్న, ఆ ఆవేశంపై పనిచేసే అయస్కాంత బలం F=qVB
- అయస్కాంత క్షేత్ర దిశకు లంబంగా తీగలో విద్యుత్ ప్రవాహ దిశ ఉన్నప్పుడు
F= ILB బలం ఆ తీగపై పనిచేస్తుంది. - ఒక దండయస్కాంతం ఉత్తర ధ్రువంతో తీగచుట్ట వైపుగా కదులుతున్న, దానిగుండా పోయే అయస్కాంత అభివాహం గరిష్ఠం అవుతుంది.
- 1820లో అయర్స్టెడ్ ఒక చిన్న ప్రయోగం ద్వారా అయస్కాంతత్వానికి, విద్యుత్ ప్రవాహానికి మధ్యగల దగ్గర సంబంధాన్ని నిరూపించాడు.
ప్రాక్టిస్ బిట్స్
1. విద్యుత్ను దేనితో కొలుస్తారు?
1) వోల్ట్లు 2) కెల్విన్
3) ఆంపియర్ 4) డిగ్రీలు
2. అయస్కాంతత్వానికి, విద్యుత్ ప్రవాహానికి మధ్య గల సంబంధం గురించి చెప్పిన శాస్త్రవేత్త ఎవరు?
1) థేల్స్ 2) థామస్
3) ఆయర్స్టెడ్ 4) గెలీలియో
3. అయస్కాంత బలరేఖలు ఏ ధ్రువం వద్ద ప్రారంభమై ఏ ధ్రువం వద్ద అంతమవుతాయి?
1) ఉత్తర ధ్రువం, దక్షిణ ధ్రువం
2) దక్షిణ ధ్రువం, ఉత్తర ధ్రువం
3) ఉత్తర ధ్రువం, ఉత్తర ధ్రువం
4) దక్షిణ ధ్రువం, దక్షిణ ధ్రువం
4. కరెంట్ శోధకంగా పనిచేసే పరికరం ఏది?
1) మైక్రోస్కోప్ 2) టెలిగ్రాఫ్
3) గాల్వనోస్కోప్ 4) పైవేవీ కాదు
5. విద్యుత్ను ప్రవహింపజేసే ద్రావణాలను ఏమంటారు?
1) విద్యుత్ వాహకాలు
2) విద్యుత్ విశ్లేష్యాలు
3) విద్యుత్ ద్రావణాలు
4) పైవేవీ కాదు
6. బ్యాటరీ ధన ధ్రువానికి కలిపిన రాగి పలకను ఏమంటారు?
1) ఎలక్ట్రోడ్ 2) క్యాథోడ్
3) ఆనోడ్ 4) పైవేవీ కాదు
7. బ్యాటరీ రుణ దృవానికి కలిపిన రాగి పలకను ఏమంటారు?
1) కాథోడ్ 2) ఆనోడ్
3) ఎలక్ట్రోడ్ 4) పైవేవీ కాదు
8. రుణావేశిత ఆక్సిజన్ అయాన్లు ధనావేశిత ఆనోడ్తో ఆకర్షించి, తటస్థీకరణం చెందగా వెలువడే వాయువు?
1) హైడ్రోజన్ 2) ఆక్సిజన్
3) నైట్రోజన్ 4) పైవేవీ కాదు
9. ఏ పద్ధతి ద్వారా గ్రామ్ఫోన్ రికార్డులు, ఎలక్ట్రిక్ ప్రింటింగ్ చేస్తారు?
1) ఎలక్ట్రో ప్లేటింగ్
2) లోహ సంగ్రహణం
3) విద్యుద్విశ్లేషణం
4) పైవేవీ కాదు
10. వాహకం గుండా విద్యుత్ నిరోధం దాని పొడవుకు, మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యానికి ఎలా ఉంటుంది?
1) విలోమానుపాతం, అనులోమానుపాతం
2) అనులోమానుపాతం, విలోమానుపాతం
3) సమానంగా 4) ఏదీకాదు
11. గాజు బల్బు ఏ వాయువులతో నిండి ఉంటుంది?
1) ఆక్సిజన్, నియాన్
2) హీలియం, నియాన్
3) హీలియం, ఆర్గాన్
4) పైవేవీ కాదు
12. వలయాలను పూర్తి చేయడానికి అవసరమయ్యే ముఖ్య పనిముట్టు?
1) సోల్డరింగ్సన్
2) ఎలక్ట్రిక్ బల్బు
3) ఐరన్ బల్బు 4) పైవేవీ కాదు
