ஏன் ஒரு கடத்தியின் வெளிப்புக் கோட்டில் மின்சாரம் இணைந்து வளரும்

ஒரு கடத்தியின் வெளிப்புற மேற்பரப்பில் அமைந்த குறுக்குவண்ட பகுதியில் சார்ஜ்கள் கூடுதலாக இருக்கும் என்ற சூழ்ச்சி விளைவு விளக்கப்பட முடியும், இது இலேக்ட்ரோஸ்டாடிக்ஸின் பல அடிப்படை தத்துவங்களைப் பயன்படுத்தி. இதில் விளக்கம்:

1. விழிப்பு உலகியல் வலிமை மற்றும் வளைவு ஆரம் இடையேயான தொடர்பு

கடத்தியின் மேற்பரப்பில், விழிப்பு உலகியல் கோடுகள் மேற்பரப்பிற்கு செங்குத்தாக இருக்க வேண்டும். இதனால், கடத்தியின் மேற்பரப்பில் ஏதேனும் ஒரு புள்ளியில், விழிப்பு உலகியல் வலிமை E, வளைவு ஆரம் R-க்கு எதிர்த்திசையாக இருக்கும். கணிதமாக, இதனை பின்வருமாறு கூறலாம்:

E ∝ 1/R

E ∝ 1/R

குறுக்குவண்ட பகுதியில், வளைவு ஆரம் R சிறியதாக இருக்கும், எனவே விழிப்பு உலகியல் வலிமை E பெரியதாக இருக்கும். மாறாக, நேரான அல்லது நேரான பகுதியில், வளைவு ஆரம் R பெரியதாக இருக்கும், மற்றும் விழிப்பு உலகியல் வலிமை E சிறியதாக இருக்கும்.

2. சார்ஜ் அடர்த்தியும் விழிப்பு உலகியல் வலிமையும் இடையேயான தொடர்பு

காஸின் விதிப்படி, கடத்தியின் மேற்பரப்பில் சார்ஜ் அடர்த்தி σ, விழிப்பு உலகியல் வலிமை E-க்கு நேர்த்திசையாக இருக்கும்.

E:σ∝E

குறுக்குவண்ட பகுதியில் விழிப்பு உலகியல் வலிமை அதிகமாக இருப்பதால், அந்த பகுதியில் சார்ஜ் அடர்த்தியும் அதிகமாக இருக்கும். இதனால், குறுக்குவண்ட பகுதியில் அதிக சார்ஜ்கள் கூடுதலாக இருக்கும்.

3. வெப்ப உரிமம் குறைப்பு

கடத்தியின் உள்ளே விழிப்பு உலகியல் வலிமை பூஜ்யமாக இருக்கும், எனவே கடத்தியின் மேற்பரப்பில் வெப்பம் ஒருங்கிணைந்து இருக்கும். இந்த நிலையை அடைய சார்ஜ்கள் கடத்தியின் மேற்பரப்பில் மாற்றம் செய்து அமைக்கப்படுகின்றன, அதனால் அம்சமாக அமைக்கப்பட்ட வெப்ப உரிமம் குறைக்கப்படுகிறது. குறுக்குவண்ட பகுதியில், சார்ஜ்கள் குறிப்பிட்ட பகுதியில் குறிப்பிட்ட விழிப்பு உலகியல் வலிமையினால் அதிகமாக இருக்கும், இது வெப்ப உரிமத்தை குறைக்கும்.

4. விழிப்பு உலகியல் கோடுகளின் பரவல்

கடத்தியின் மேற்பரப்பில், விழிப்பு உலகியல் கோடுகள் மேற்பரப்பிற்கு செங்குத்தாக இருக்க வேண்டும். குறுக்குவண்ட பகுதியில், வளைவு ஆரம் சிறியதாக இருக்கும், எனவே விழிப்பு உலகியல் கோடுகள் அதிகமாக கூட்டமாக இருக்கும், இதனால் சார்ஜ்கள் கூடுதலாக இருக்கும். மாறாக, நேரான அல்லது நேரான பகுதியில், விழிப்பு உலகியல் கோடுகள் அதிகமாக பரவியும், இதனால் சார்ஜ் அடர்த்தி குறைவாக இருக்கும்.

5. தொடர்புடைய எடுத்துக்காட்டு: கோரோனா திரவிடல்

கோரோனா திரவிடல் குறுக்குவண்ட பகுதியில் சார்ஜ்கள் கூடுதலாக இருக்கும் என்ற எடுத்துக்காட்டு ஒன்றாகும். கடத்தியின் குறுக்குவண்ட பகுதியில் சார்ஜ்கள் அதிகமாக இருக்கும்போது, விழிப்பு உலகியல் வலிமை அதிகமாக இருக்கும், இது அருகிலுள்ள வாயு அணுக்களை ஐந்திரிப்பதற்கு போதுமான வலிமை உள்ளது, இதனால் கோரோனா திரவிடல் அல்லது சுடர் திரவிடல் நிகழும். இந்த சூழ்ச்சி உயர் வோல்ட்டேஜ் திரவிடல் கோடுகளில், பிளாஸ்டிங் கோடுகளில் மற்றும் அதே போன்ற உபகரணங்களில் பொதுவாக இருக்கும்.

குறிப்பு

கடத்தியின் குறுக்குவண்ட பகுதியில் சார்ஜ்கள் கூடுதலாக இருக்கும் காரணங்கள்:

• விழிப்பு உலகியல் வலிமை வளைவு ஆரத்திற்கு எதிர்த்திசையாக இருக்கும்: குறுக்குவண்ட பகுதியில், வளைவு ஆரம் சிறியதாக இருக்கும், விழிப்பு உலகியல் வலிமை அதிகமாக இருக்கும்.

• சார்ஜ் அடர்த்தி விழிப்பு உலகியல் வலிமைக்கு நேர்த்திசையாக இருக்கும்: விழிப்பு உலகியல் வலிமை அதிகமாக இருக்கும் பகுதிகளில் சார்ஜ் அடர்த்தியும் அதிகமாக இருக்கும்.

• வெப்ப உரிமத்தின் குறைப்பு: சார்ஜ்கள் குறுக்குவண்ட பகுதியில் குறிப்பிட்ட பகுதியில் குறிப்பிட்ட விழிப்பு உலகியல் வலிமையினால் அதிகமாக இருக்கும், இது வெப்ப உரிமத்தை குறைக்கும்.

• விழிப்பு உலகியல் கோடுகளின் பரவல்: குறுக்குவண்ட பகுதியில், விழிப்பு உலகியல் கோடுகள் அதிகமாக கூட்டமாக இருக்கும், இதனால் சார்ஜ்கள் கூடுதலாக இருக்கும்.

• இந்த தத்துவங்கள் இணைந்து கடத்தியின் குறுக்குவண்ட பகுதியில் சார்ஜ்கள் கூடுதலாக இருக்கும், இதனால் காணப்படும் சூழ்ச்சி நிகழும்.