Electromagnetic Induction : Chapter 02

 

කොහොමද ඉතිං Electromagnetic Induction : Chapter 01 එකෙන් පස්සේ. Chapter 02 එක ගැනයි කතා කරන්න යන්නේ. කලින් ලිපිය බලල එන්න අලුතෙන් මේක කියවනවා නම්. හරි, කලින් වතාවෙ අපි dynamically induced emf එකෙන් අපි ඉවර කලා. ඒ emf = BLV කියන සමීකරණයෙන් කතාව ඉවර වුනා. අපි බලමු මොකක්ද මේ statically induced emf කියලා කියන්නේ මොකක්ද කියල...

Statically induced emf

චුම්බකයක් සන්නායකයක් වටා චලනය වීමේදී ගොඩනැගෙන emf එකට තමයි statically induced emf කියලා කියන්නෙ. මේතනදි සන්නායකය නිසලව තියන එක තමයි සැලකිල්ලට ගන්නේ. ඒ අනුව සන්නායකයකට බාහිරින් චුම්බක ක්ශේත්‍රයක් ලබා දීල ඒ ක්ශේත්‍රය වෙනස් කිරීම මගින් emf එකක් හට ගැනීම තමයි සරලවම statically induced emf කියල කියන්නේ.
මේක කොටස් 2 කට බෙදෙනවා.

1. Self induced emf

Self induced emf

සන්නායකයක් මගින් ඇති කරන ස්‍රාවයෙන් අදාල සන්නායකය තුල emf එකක් හට ගැනීම self induced emf කියල හදුන්වනවා.
අදාල දඟරය තුලින් ගලා යන ධාරාවේ අගය වෙනස් කිරීම ( විචල්‍ය ප්‍රතිරෝධකය මගින් සිදු කෙරේ.) මගින් ස්‍රාවය වෙනස් කරල ( B α I නිසා - බයෝසාවා ) තමයි සන්නායකය තුල self induced ( තමා විසින්ම සකස ගන්න නිසා ) emf එකක් ගොඩනගන්නේ. මෙතන දගරයක් පාවිච්චි වෙන නිසා කලින් කතා කලා වගේ emf එකේ දිශාව හොයා ගන්න lenz's Law එක පාවිච්චි කරනවා.

2. Mutually induced emf

මෙතනදී self induced coil එකක් ළඟ තියන තවත් coil එකක ගොඩනැගෙන emf එකක් ගැන තමයි කතා කරන්නේ. (Mutually)

Mutually induced emf

Self induced එකේ ධාරාව වෙනස් කිරීම නිසා එතන හට ගන්න ස්‍රාවය නිසා තමයි අනෙක් coil එකේ emf induced වෙන්නේ. ඒ induced වෙන emf එකට තමයි කියන්නේ mutually induced emf එකක් කියල. ඉතිං මේ self induced coil එකටත් බලපාන ළඟින් ඉන්න අනෙක් coil එකටත් බලපාන මේ ස්‍රාවයට කියනවා mutual flux එකක් කියල.

e_M = N_B ( dφ_m/dt )  
m = දෙකටම පොදු වූ (mutual) ස්‍රාවය (flux)
N_B = B coil එකේ පොට ගනන

A වල වුනත් B වල වුනත් induced emf එකේ දිශාව ගන්නෙ Lenz's Law එක මගින්. A වල induced ලබා දෙන ධාරාව නියත වුනොත් හරි 0 වුනොත් හරි ස්‍රාවයක් නොමැතිව mutually induced emf එකක් ගොඩනැඟෙන්නේ නෑ. කලින් කලින් අපි කතා කරපු self induced emf  එකේ properties ගැන කතා කරමු. මේ property එකට කියන විශේෂ නමක් තියෙනවා ඒ තමයි self inductance (inductance කියන්නේ ප්‍රේරණතාව එහෙමත් නැත්නම් ප්‍රේරණ සංගුණකය).

Self inductance

1. දගරයේ හැඩය සහ එහි ඇති පොට ගණන අනුව
2. දඟරයේ අවට මාධ්‍යයේ සාපේක්ෂ පාරගම්‍යතාවය ට අනුව
3. චුම්බක ක්ෂේත්‍රය වෙනස් වීමේ වේගය මත

self inductance වෙනස් වීම හෝ ගොඩනැගීම සිදු වෙනවා. අපි දන්නවා ධාරාවේ වෙනස්වීම මත තමයි ස්‍රාවය ගොඩනැගෙන්නේ කියලා. මේ ධාරාව වෙනස් වීම DC current එකකදී වෙන්නේ නෑ.(ධාරාව නියත නිසා). ඒ වගේම තමයි AC current එක දී ධාරාව වෙනස් වීම නිසා පැහැදිලි ශ්‍රාවය වෙනස් වීමක් සිදු වෙනවා. self induced emf විශාලත්වය ගණනය කරමු.

Magnitude of self induced emf

I ධාරාවක් ගෙනයන N පොට ගණනක් ඇති දඟරයක් සලකමු.මෙතනදී ස්‍රාවය ධාරාවට අනුලෝමව සමානුපාතික වෙලා තියෙන්නේ බයෝ-සවා නියමය ට අනුව. AL වල දී කතා කළ තියෙනවා වගේම ඉස්සරහට magnetism ගැන ලිපියකින් කතා කරනකොට මේ බයෝ-සවා නියමය ගැන කතා කරමු.

L කියන සමානුපාතික නියතය ට අපි කියනවා self inductance නැත්තං inductance of the coil කියලා. ඒ කියන්නේ සිංහලෙන් ස්වයං ප්‍රේරණ සංගුණකය කියලා. self inductance එකේ ඒකක විදිහට අපිට Henry (H) කියන එක පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්. 1 H (හෙන්රි) = 1 wbA-1 (ඇම්පියරය ට වේබර්) වලට සමාන වෙනවා.
L = N φ / I

චුම්බක පරිපථයක් සලකලා අපිට පුළුවන් L වලට අගයක් ලබාගන්න මෙතැනදී චුම්බක පරිපථ ගැන විශේෂයෙන් කතා කරන්න බලාපොරොත්තුවක් නෑ කලින් කිවුවා වගේ magnetism ගැන ලිපියකින් අපි ඒගැන කතා කරමු.

reluctance කියන්නේ චුම්බක ස්‍රාවයකට ගමන් කිරීමට ඇති බාධාව කියලා. දැන් බලමු mutually induced emf එකක විශාලත්වය ගන්නේ කොහොමද කියලා.

Magnitude of mutually induced EMF

මෙතනදීත් කලින් වගේම සමීකරණයක් ගොඩනඟා ගන්න පුළුවන්. කලින් වගේම ගොඩනගා ගන්න පුළුවන් වුණත් ඒ දෙක අතර වෙනස තේරුම් ගන්න ඕන අපි. ඒ වගේම විශේෂත්වය තමයි L වෙනුවට M පැමිණීම. මේ M කියන්නේ මේ Mutual inductance එහෙමත් නැත්නම් අන්‍යෝන්‍ය ප්‍රේරණ සංගුණකය කියලත් සිංහලෙන් කියන්න පුළුවන්.
මෙතනදී ස්‍රාවය ගොඩනැගෙන්නේ A දඟරය හරහා. ඒ වගේම A දඟරය හරහා තමයි මේ mutual fux එක ගොඩනැඟෙන්නේ.

A දගරයේ පොට = N1
B දගරයේ පොට = N2

M = ( N₂ φ₁₂ ) / I₁

කලින් කතා කළා වගේම චුම්බක පරිපථයක් හරහා ස්‍රාවය ගමන් කිරීම මගින් කලින් වගේම සමීකරණයක් අපිට මේ M සඳහා ලබාගන්න පුළුවන්. mutually induced වලදී දඟර දෙකක් පාවිච්චි වන නිසා N1 සහ N2 කියලා දඟර වල පොට ගණන වෙනස් වෙනවා. ඉතිං ේදී n&n to කියලා තියෙන්නේ N1 සහ N2 කියලා තියෙන්නේ. ඉතිං අපි කලින් ගත්ත self inductance සමීකරණය සමග මෙම සමීකරණය වෙනස් වෙන්නේ N2 ගුනිතයක් නිසයි. මතක තියාගන්න එතකොට ලේසියි.

Coefficient of coupling (K)

එතනදි කපල් වෙලා කියලා අපි කතා කරන්නේ දඟර දෙකක් එක ළඟ තියෙන කොට එක දගරයකින් flux එක නිපදවෙන අතර වෙනකොට අනිත් දගරය ට එම flux එක ලින්ක් වෙනවනම් (සම්බන්ධ වෙනවා නම්) නම් ඒ දඟර දෙක එකිනෙකට couple වෙලා(coupling - සම්බන්ධ වෙලා) කියලා අපි කියනවා.
දඟර දෙක ඉතාමත් ළඟින්, ඉතාමත්ම ලඟින් තිබ්බොත් එහෙම අපේ දඟර දෙකට කියනවා tightly coupled වෙලා කියලා එහෙම නැත්තං ඉතා සමීප දඟර දෙකක් කියලා. එකිනෙකට වෙන් වූ හෝ ඉතාමත් කුඩා හිඩසකින් වෙන් වූ දඟල දෙකකට අපි කියනවා loosely coupled එකක් එහෙමත් නැත්නම් වෙන්වුණු කපල් එකක් කියලා.

මෙම couple වූ දගර දෙක අතර ඇති ස්‍රාව භාගයට අපි කියනවා coefficient of coupling කියලා.

ඉතින් ඉතාමත් කෙටියෙන් වගේම සරලවම chapter 01 සහ chapter 02 ලිපි අරගෙන ආව. Electromagnetic Induction ලිපි මෙතනින් ඉවරයි. ගැටලු කිහිපයක් පහලින් දාන්න්ම්. දෙයක් එකතු වෙන්න තියෙනවා නම්, මේ පාඩම් සම්බන්ධයෙන් ප්‍රශ්නයක් තියෙනවනම් පහලින් comment කරන්න. ඒ වගේම මේ කුප්පි ගැන ඔයාලගේ අදහස නම් පහලින් comment කරන්න. ඒක ඉස්සරහට අපිට වැදගත් වෙනවා. 😁 ඊළඟ ලිපියෙන් හමුවෙනකන් හැමෝටම ජය !!

for extra Readings