චුම්භක ක්ෂේත්‍ර
- ස්කන්ධ අතර ඇතිවන බල ගුරුත්වාකර්ෂණ බලද , නිශ්චල ආරෝපණ අතර විද්‍යුත් බලද හටගනී.
- චලිත වන ආරෝපණයක් නිසා ඇති වන චුම්භක ධ්‍රැව අතර චුම්භක බල හටගනී.
- ආරෝපණයක් වෘත්තාකාර මාර්ගයක චලනය වන විට එහි අක්ෂය දිගේ උත්තර ධ්‍රැව හා දක්ෂිණ ධ්‍රැව ලෙස චුම්භක ධ්‍රැව ඇති වේ.
- චුම්භක ධ්‍රැව කිසි විටෙකත් එක් ධ්‍රැවයක් ලෙස හට නො ගනී.
- ඒවා හටගන්නේද පවතින්නේද ද්විධ්‍රැව ලෙසිනි.
- Co , Ni , Fe වැනි මූලද්‍රව්‍ය වල අණුක චුම්භක ධ්‍රැව පවතී.
- අණුක චුම්භක ධ්‍රැව එක දිශාවකට පවතින සේ සකස් කර ගැනීමෙන් ස්ථිර චුම්භක සදා ගත හැක.
- Fe , Co , Ni වැනි අණුක චුම්භක ධ්‍රැව සහිත කොටසක් ස්ථිර චුම්භකයකට ලං කළ විට එහි ඇති අණුක චුම්භක ධ්‍රැව ද තාවකාලිකව එම දිශාවට ම යොමු වී චුම්භකයක් ලෙස සකස් වේ.එබැවින් චුම්භකයට ආකර්ෂණය වේ.
- මෙසේ තාවකාලිකව සකස් වන චුම්භක ධ්‍රැව සමහර ද්‍රව්‍ය තුළ යම් කාලයක් රඳා පවතී. (Fe)
- තවත් සමහර ද්‍රව්‍ය තුලදී බාහිර චුම්භකය ඉවත් කළ සැණින් චුම්භක ගුණය ඉවත් වේ. (මෘදු යකඩ)
- සජාතීය චුම්භක ධ්‍රැව විකර්ෂණය වන අතර විජාතීය චුම්භක ධ්‍රැව ආකර්ෂණය වේ.
චුම්භක බල රේඛා
- යම් චුම්භක ධ්‍රැවයක් අවට තබන ලද N ධ්‍රැවයක් වටා බල ක්‍රියා කරන දිශාව පෙන්වන පථය චුම්භක බල රේඛාවක් ලෙස හඳුන්වයි.
- චුම්භක බල රේඛා , චුම්භකයට පිටතදී N ධ්‍රැවයෙන් ඉවතටත් S ධ්‍රැවය වෙතටත් පවතී.
- චුම්භකය තුළ දී S සිට N ට පවතී.
- මේවා චක්‍රීයව ඇතිවන බල වේ.
- යම් පෘෂ්ඨයකට ලම්භකව පවතින චුම්භක බල රේඛා සංඛ්‍යාව පෘෂ්ඨය හරහා ඇති චුම්භක ස්‍රාවය නම් වේ.
- චුම්භක ස්‍රාවය රඳා පවතින්නේ එම බල රේඛා ඇති කරන ධ්‍රැවයේ ප්‍රබලතාවය මත පමණි.
- එම නිසා චුම්භක ස්‍රාවයේ ඒකක ද Wb (වෙබර්) වේ.
- ඒකක වර්ගඵලයකට ලම්භකව පවතින චුම්භක ස්‍රාවය , ස්‍රාව ඝනත්වය නම් වේ.
- චුම්බක ස්‍රාව ඝනත්වයේ ඒකකය ටෙස්ලා(T) ය.
චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් තුළ චලිත වන ආරෝපණයක් මත බලය
- ස්‍රාව ඝනත්වය B වූ චුම්බක ක්ෂේත්‍රයකට θ කෝණයකින් ආනතව V ප්‍රවේගයකින් චලිත වන q ආරෝපණයක් මත ක්‍රියා කරන බලය F = Bqv sinθ මගින් ලැබේ.
- ආරෝපණය චුම්බක ක්ෂේත්‍රයට සමාන්තරව යන විට θහි අගය ශුන්‍ය වන නිසා sin θ ද ශුන්‍ය වේ. එවිට ආරෝපණය මත ක්‍රියා කරන බලය ද ශුන්‍ය වේ. ආරෝපණය චුම්බක ක්ෂේත්‍රයට ලම්බකව චලිත වන විට එය මත ක්‍රියා කරන බලය උපරිම වන අතර එහි අගය F = Bqv මගින් ලැබේ.
- මෙම අවස්ථාවේදී බලයේ දිශාව සොයා ගන්නේ ෆ්ලෙමින්ගේ වමත් නීතිය මගිනි.
- මෙහි දී (+) ආරෝපණයක චලිත දිශාව සන්නායකයක ධාරාවේ දිශාව ලෙසත් (-) ආරෝපණයක චලිත දිශාව ධාරාවට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාව ලෙසත් සලකනු ලැබේ.
- ස්‍රාව ඝනත්වය B වූ චුම්බක ක්ෂේත්‍රයකට ලම්බකව V ප්‍රවේගයකින් එම ක්ෂේත්‍රයට ඇතුළු වන ප්‍රෝටෝනයක් සලකමු.
- එය ක්ෂේත්‍රයට ඇතුළු වන විටම ප්‍රවේගයට ලම්බකව බලයක් ඇති වේ.
- එම නිසා එය රූපයේ පරිදි අර්ධ වෘත්තාකාර කොටසක් සම්පූර්ණ කර චුම්බක ක්ෂේත්‍රයෙන් පිටතට V ප්‍රවේගයෙන්ම පැමිණේ.
- මෙහි දී ප්‍රෝටෝනයට වෘත්ත චලිතයේ යෙදීමට අවශ්‍ය කේන්ද්‍රාභිසාරී බලය ලබා දෙන්නේ එය මත ඇති වන චුම්බක බලය මගිනි.ප්‍රෝටෝනයේ ස්කන්ධය m ද, ආරෝපණය q ද, එය ගමන් ගන්නා වෘත්තාකාර මාර්ගයේ අරය r ලෙස ද ගනිමු.
- ප්‍රෝටෝනය මත චුම්බක බලය = BqV
- ප්‍රෝටෝනය මත කෙන්ද්‍රභිසාරි බලය = \frac{m\;V^2}r
- ප්‍රොටෝනය ගමන් ගන්නා වෘත්තාකාර මාර්ගයේ අරය මෙමගින් ලැබේ.
- ඉහත ආකාරයටම V ප්‍රවේගයකින් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් චුම්බක ක්ෂේත්‍රයට ඇතුළු වුවහොත් එය මත බලය ක්‍රියා කරන්නේ ප්‍රොටෝනයට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවටය.
- එම නිසා එය ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට හැරී අර්ධ වෘත්තාකාර මාර්ගයක ගොස් එම ප්‍රවේගයෙන්ම ක්ෂේත්‍රයෙන් එලියට යයි.
චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක චලනය වන ආරෝපණයක පථය
- චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් තුළ ක්ෂේත්‍රයට ලම්භකව Q ආරෝපණයක් u ප්‍රවේගයෙන් චලිත වන විට ඇති වන බලය,
F = BQu
- ආරෝපණයක් මත බලයේ දිශාව සෙවීමට ප්ලේමින්ගේ වමත් නියමය යෙදිය හැක.
- මෙවිට ධන ආරෝපණයක චලිත දිශාව ධන දිශාව ලෙස සැලකේ.
- ආරෝපිත අංශුවක් චුම්භක ක්ෂේත්‍රයකට ලම්භකව චලිත වන විට ප්‍රවේගයේ දිශාවට ලම්භකව බලය ඇති වන නිසා එම අංශු වෘත්තාකාර පථයක චලිත වේ.
- මෙහිදී අංශු මත ක්‍රියා කරන චුම්භක බලය කේන්ද්‍ර අභිසාරී බලය ලෙස පවතී.
- එවැනි අංශුවක් චලිත වන වෘත්තයේ අරය සඳහා ප්‍රකාශනයක් ගත හැක.
කේන්ද්‍රය දෙසට,
F = ma
BQu=\frac{mu^2}r
r=\frac{mu}{BQ}
- වෘත්තයේ එක් වටයක් චලිත වීමට ගත වන කාලය චලිත වන වේගය හා වෘත්තයේ අරයෙන් ස්වායත්ත වේ.
- එනම් වේගය වැඩි වන විට කාලයෙහි අඩු වීමක් නොවන අතර ඊට අනුව අරය වැඩි වීමක් සිදු වේ.
