காந்தவியல் மற்றும் காந்தத்தின் பண்புகள்

அறிவியலின் மிக முக்கியமான பிரிவுகளில் ஒன்று காந்தவியல் (Magnetism). இயற்கையில் கிடைக்கும் காந்தப் பொருட்கள் முதல் நவீன தொழில்நுட்பத்தில் பயன்படுத்தப்படும் மின்காந்தங்கள் வரை அனைத்தையும் உள்ளடக்கிய ஒரு விரிவான பாடப்பகுதி இது. காந்தம் என்பது இரும்பு, நிக்கல், கோபால்ட் போன்ற பொருட்களைத் தன் பக்கம் ஈர்க்கும் ஒரு பொருளாகும்.

காந்தத்தின் அறிமுகம்

காந்தம் என்ற பெயர் 'மேக்னடைட்' (Magnetite) என்ற தாதுவிலிருந்து உருவானது. இது இயற்கையில் கிடைக்கும் ஒரு இரும்புத் தாது (Fe₃O₄). பண்டைய காலத்தில் கிரேக்கர்கள் மேக்னீசியா என்ற இடத்தில் இந்த அதிசயக் கல்லைக் கண்டறிந்தனர். இது இரும்புத் துகள்களைத் தன் பக்கம் ஈர்ப்பதைக் கண்டறிந்தனர். காலப்போக்கில், செயற்கை காந்தங்களை மனிதன் உருவாக்கத் தொடங்கினான்.

காந்தத்தின் அடிப்படைப் பண்புகள்

காந்தங்கள் சில அடிப்படை விதிகளுக்கு உட்பட்டுச் செயல்படுகின்றன. அவற்றின் முக்கியப் பண்புகள் கீழே விளக்கப்பட்டுள்ளன:

1. ஈர்ப்புப் பண்பு

காந்தம் இரும்பு, நிக்கல், கோபால்ட் போன்ற காந்தப் பொருட்களைத் தன் பக்கம் ஈர்க்கும். காந்தத்தின் முனைகளில் ஈர்ப்பு விசை அதிகமாகவும், மையப் பகுதியில் குறைவாகவும் இருக்கும்.

2. திசை காட்டும் பண்பு

ஒரு காந்தத்தைத் தடையின்றித் தொங்கவிட்டால், அது எப்போதும் வட-தென் திசையிலேயே நிற்கும். வடக்கை நோக்கும் முனை 'வட துருவம்' (North Pole - N) என்றும், தெற்கை நோக்கும் முனை 'தென் துருவம்' (South Pole - S) என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

3. துருவங்களின் விசை

ஒத்த துருவங்கள் (வடக்கு-வடக்கு அல்லது தெற்கு-தெற்கு) ஒன்றை ஒன்று விலக்கும். மாறுபட்ட துருவங்கள் (வடக்கு-தெற்கு) ஒன்றை ஒன்று ஈர்க்கும். இது காந்தவியலின் அடிப்படை விதியாகும்.

4. காந்தத் தனிமைப்படுத்தல் (Magnetic Isolation)

காந்தத்தை எத்தனை துண்டுகளாக உடைத்தாலும், ஒவ்வொரு துண்டும் ஒரு முழுமையான காந்தமாகவே செயல்படும். ஒரு தனிப்பட்ட வட துருவத்தையோ அல்லது தென் துருவத்தையோ பிரிக்க முடியாது.

காந்தப்புலம் (Magnetic Field)

ஒரு காந்தத்தைச் சுற்றி எந்தப் பகுதியில் காந்த விசை உணரப்படுகிறதோ, அந்தப் பகுதி காந்தப்புலம் எனப்படும். காந்தப்புலம் என்பது ஒரு வெக்டர் அளவு. இது காந்த விசைக்கோடுகளால் குறிக்கப்படுகிறது.

காந்த விசைக்கோடுகளின் பண்புகள்:

• இவை வட துருவத்தில் தொடங்கி தென் துருவத்தில் முடிவடையும்.
• காந்தத்திற்கு உள்ளே இவை தென் துருவத்திலிருந்து வட துருவத்திற்குச் செல்லும்.
• எந்த இரு விசைக்கோடுகளும் ஒன்றை ஒன்று வெட்டிக்கொள்ளாது.
• நெருக்கமான விசைக்கோடுகள் வலிமையான காந்தப்புலத்தைக் குறிக்கும்.

காந்தப் பொருட்கள் மற்றும் காந்தத்தன்மை

பொருட்கள் காந்தப்புலத்திற்கு எவ்வாறு எதிர்வினையாற்றுகின்றன என்பதன் அடிப்படையில் அவை மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன:

1. டயாகாந்தப் பொருட்கள் (Diamagnetic): இவை காந்தப்புலத்தால் வலிமையற்ற முறையில் விலக்கப்படும் (எ.கா: பிஸ்மத், தாமிரம், தங்கம்).
2. பாராகாந்தப் பொருட்கள் (Paramagnetic): இவை காந்தப்புலத்தால் வலிமையற்ற முறையில் ஈர்க்கப்படும் (எ.கா: அலுமினியம், பிளாட்டினம்).
3. பெரோகாந்தப் பொருட்கள் (Ferromagnetic): இவை காந்தப்புலத்தால் வலிமையாக ஈர்க்கப்படும். இவை நிரந்தர காந்தங்களை உருவாக்கப் பயன்படுகின்றன (எ.கா: இரும்பு, நிக்கல், கோபால்ட்).

மின்காந்தங்கள் (Electromagnets)

மின்சாரம் பாயும் கடத்தியைச் சுற்றி காந்தப்புலம் உருவாகிறது என்ற உண்மையை ஓயர்ஸ்டெட் (Oersted) கண்டறிந்தார். ஒரு இரும்புத் தண்டின் மீது காப்பிடப்பட்ட தாமிரக் கம்பியைச் சுருளாகச் சுற்றி, அதன் வழியே மின்சாரத்தைச் செலுத்தினால் அது மின்காந்தமாக மாறும். மின்சாரம் இருக்கும் வரை மட்டுமே இது காந்தமாகச் செயல்படும்.

செயல்முறை விளக்கம்: மின்காந்தத்தின் வலிமையை அதிகரிக்க: 1. சுருளின் சுற்றுகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்க வேண்டும். 2. பாயும் மின்னோட்டத்தின் அளவை அதிகரிக்க வேண்டும்.

புவி காந்தத்துவம் (Terrestrial Magnetism)

பூமி ஒரு மிகப்பெரிய காந்தத்தைப் போலச் செயல்படுகிறது. பூமியின் மையப்பகுதியில் உருகிய நிலையில் உள்ள இரும்பு மற்றும் நிக்கல் நகர்வதால் இந்த காந்தப்புலம் உருவாகிறது. இதனால்தான் திசைகாட்டி எப்போதும் வட-தென் திசையைக் காட்டுகிறது. பூமியின் காந்த வட துருவம், புவியியல் ரீதியான தென் துருவத்திற்கு அருகில் அமைந்துள்ளது.

காந்தவியல் பயன்பாடுகள்

நவீன வாழ்வில் காந்தங்களின் பங்கு அளப்பரியது:

• மின் மோட்டார்கள்: மின்னாற்றலை இயக்க ஆற்றலாக மாற்றப் பயன்படுகிறது.
• மின்னியற்றிகள் (Generators): இயக்க ஆற்றலை மின்னாற்றலாக மாற்றப் பயன்படுகிறது.
• மருத்துவத் துறை: MRI ஸ்கேன் (Magnetic Resonance Imaging) மூலம் உடலின் உட்பகுதிகளைப் படம் பிடிக்கப் பயன்படுகிறது.
• போக்குவரத்து: மேக்லெவ் (Maglev) ரயில்கள் காந்த விலக்கு விசையைப் பயன்படுத்தி தண்டவாளத்தின் மீது மிதந்து செல்கின்றன.
• வீட்டு உபயோகம்: ஸ்பீக்கர்கள், மின் விசிறிகள், கிரைண்டர்கள் போன்றவற்றில் காந்தங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

காந்தத்தை எவ்வாறு அழிப்பது?

காந்தத்தன்மையை இழக்கச் செய்ய சில வழிகள் உள்ளன:

• காந்தத்தை அடிக்கடி வெப்பப்படுத்துதல்.
• காந்தத்தின் மீது பலமுறை சுத்தியலால் தட்டுதல்.
• காந்தத்தை உயரத்தில் இருந்து கீழே போடுதல்.
• தவறான முறையில் சேமித்து வைத்தல் (இரண்டு காந்தங்களின் ஒத்த துருவங்களை அருகருகே வைத்தல்).
நினைவில் கொள்ளும் அட்டவணை:

பண்பு	விளக்கம்
ஈர்ப்பு	இரு துருவங்களிலும் அதிகம்
திசை	வட-தென் திசையில் நிற்கும்
விலக்கு	ஒத்த துருவங்கள் விலக்கும்
ஈர்ப்பு	மாறுபட்ட துருவங்கள் ஈர்க்கும்

முடிவாக, காந்தவியல் என்பது வெறும் தியரி மட்டுமல்ல, அது நம் அன்றாட வாழ்க்கையின் ஒவ்வொரு நொடியிலும் கலந்துள்ள ஒரு தொழில்நுட்பமாகும். காந்தத்தின் துருவங்கள், காந்தப்புலம் மற்றும் மின்காந்தங்களின் செயல்பாடு குறித்துத் தெளிவான புரிதல் இருந்தால், இயற்பியல் பாடத்தில் அதிக மதிப்பெண்களைப் பெற முடியும். குறிப்பாக, காந்தப்புலத்தின் திசை மற்றும் மின்காந்தத்தின் பயன்கள் குறித்த கேள்விகள் போட்டித் தேர்வுகளில் அடிக்கடி கேட்கப்படுகின்றன.