மின்பிறப்பாக்கி முதல் மின்மாற்றி வரை: உலகை மாற்றிய 3 மாபெரும் மின்சாரக் கண்டுபிடிப்புகள்!

நவீன மனித நாகரிகத்தின் உந்துசக்தியாக விளங்குவது மின்சாரம். இருண்ட உலகை ஒளிரச்செய்து, தொழில் புரட்சியை ஏற்படுத்திய மின்சாரத்துறையின் வளர்ச்சிக்கு அடித்தளமாக அமைந்தவை சில குறிப்பிட்ட கண்டு பிடிப்புகளே ஆகும். அவற்றுள் மிக முக்கியமான சாதனங்களான மின்பிறப்பாக்கி (Generator), டைனமோ (Dynamo) மற்றும் மின்மாற்றி (Transformer) ஆகியவற்றின் (மின்சாரக் கண்டுபிடிப்புகள்) வரலாறு, செயல்பாடுகள் மற்றும் உலகிற்கு அவற்றை ஒரே ஆண்டில் அள்ளித்தந்த அறிவியல் மேதை மைக்கேல் ஃபாரடேயின் பங்களிப்பை காண்போம்.

1831: மின்சார வரலாற்றைத் தலைகீழாக மாற்றிய ஆண்டு

19ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் மின்சாரம் என்பது பேட்டரிகள் மூலம் மட்டுமே பெறக்கூடிய ஒரு சிறிய ஆற்றலாக இருந்தது. ஆனால், 1831 ஆம் ஆண்டு அறிவியல் வரலாற்றில் ஒரு பொன்னெழுத்துக்களால் பொறிக்கப்பட வேண்டிய ஆண்டாகும்.

இங்கிலாந்தைச் சேர்ந்த புகழ்பெற்ற அறிவியல் அறிஞர் மைக்கேல் ஃபாரடே, இந்த ஒரே ஆண்டில் மின்சாரத் துறையின் தலையெழுத்தையே மாற்றியமைத்த மின்காந்தத் தூண்டல் தத்துவத்தைக் கண்டறிந்தார். இந்த ஒரே ஒரு தத்துவம்தான் இன்று நாம் பயன்படுத்தும் மின்பிறப்பாக்கி, டைனமோ மற்றும் மின்மாற்றி ஆகிய மூன்று சாதனங்களும் உருவாகக் காரணமாக அமைந்தது.

1. மின்பிறப்பாக்கி (Generator) – மின்சாரத்தின் பிறப்பிடம்: மின்சாரம் பெருமளவில் உற்பத்தி செய்யப்பட மின்பிறப்பாக்கிகளின் கண்டுபிடிப்பே முதன்மைக் காரணமாகும்.

செயல்பாடு: மெக்கானிக்கல் ஆற்றல் எனப்படும் இயந்திர ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றுவதே இதன் பணியாகும். 1831 ஆம் ஆண்டு அக்டோபர்-நவம்பர் மாதங்களில், காந்தப் புலத்திற்கு நடுவே ஒரு செப்பு வட்டைச் சுழற்றுவதன் மூலம் தொடர்ச்சியான மின்சாரத்தை உருவாக்க முடியும் என்பதை ஃபாரடே நிரூபித்தார். இதுவே உலகின் முதல் மின்பிறப்பாக்கி (Faraday Disc) ஆகும்.

இன்று நாம் பயன்படுத்தும் அணுமின் நிலையங்கள், நீர்மின் நிலையங்கள், காற்றாலைகள் என அனைத்திலும் டர்பைன்களின் சுழற்சி ஆற்றலை மின்சாரமாக மாற்றித் தருவது இந்த சாதனமே ஆகும்.

2. டைனமோ: மின்பிறப்பாக்கியின் ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவமே டைனமோ ஆகும். இது இயந்திர ஆற்றலை நேர்திசை மின்சாரமாக (Direct Current – DC) மாற்றப் பயன்படுகிறது.

செயல்பாடு: ஃபாரடேயின் மின்காந்தத் தூண்டல் விதியின்படி, காந்தங்களுக்கு இடையே கம்பிச்சுருள் சுழலும்போது மின்சாரம் தூண்டப்படுகிறது. இதில் உள்ள ‘திசைமாற்றி’ (Commutator) என்ற பாகம், உருவாகும் மாறுதிசை மின்சாரத்தை நேர்திசை மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. ஆரம்பகாலத்தில் தொழிற்சாலைகளுக்கும் வாகனங்களுக்கும் மின்சாரம் வழங்க டைனமோக்களே பெரிதும் உதவின. நமது சிறுவயதில் சைக்கிள் டயருடன் இணைக்கப்பட்டு, விளக்கு எரியப் பயன்பட்ட சிறிய சாதனமும் இந்த டைனமோதான்.

3. மின்மாற்றி (Transformer): பாதுகாப்பான பயணத்தின் இதயம்: மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்தால் மட்டும் போதாது, அதை நுகர்வோருக்குப் பாதுகாப்பாகக் கொண்டு சேர்க்க வேண்டும். அதற்குப் பயன்படும் சாதனமே மின்மாற்றி.

செயல்பாடு: 1831 ஆகஸ்ட் 29 அன்று, ஃபாரடே இரண்டு கம்பிச் சுருள்களுக்கு இடையே காந்தப்புலம் மூலம் மின்சாரத்தைத் தூண்ட முடியும் (Mutual Induction) என்பதைக் கண்டறிந்தார். இதுவே மின்மாற்றியின் அடிப்படை தத்துவமாகும். மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் இருந்து வரும் குறைந்த மின்னழுத்தத்தை மிக அதிக மின்னழுத்தமாக உயர்த்தி (Step-up), நீண்ட தூரத்திற்குக் கடத்தவும்; பின்னர் நமது வீடுகளின் பயன்பாட்டிற்காக அதைக் குறைந்த மின்னழுத்தமாகக் குறைக்கவும் (Step-down) இது பயன்படுகிறது.

மின்மாற்றிகள் இல்லை எனில் மின்சாரத்தை ஆற்றல் இழப்பின்றி நீண்ட தூரம் கொண்டு செல்வது சாத்தியமில்லை. பாதுகாப்பிற்கு வந்த மின்சுற்று முறிப்பான் (Circuit Breaker): மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்து, கடத்திய பின்பு அதை விபத்துகளின்றிப் பயன்படுத்தப் பாதுகாப்புச் சாதனம் தேவையாயிருந்தது. ஃபாரடே மின்சாரத்தை உருவாக்கும் வழியைக் காட்டிய பின்பு, 1879 ஆம் ஆண்டு தாமஸ் ஆல்வா எடிசன் மின்சுற்றுகளைப் பாதுகாக்க ‘பியூஸ்’ (Fuse) போன்ற ஆரம்பகால அமைப்பைக் கண்டறிந்து காப்புரிமை பெற்றார்.

இதுவே பிற்காலத்தில் நவீன மின்சுற்று முறிப்பானாக (Circuit Breaker) உருவெடுத்தது. இது மின்கசிவு அல்லது பழுது ஏற்படும் போது மின்சாரத்தைத் தானாகவே துண்டித்துப் பாதுகாப்பளிக்கிறது.

1831 ஆம் ஆண்டு மைக்கேல் ஃபாரடே விதைத்த அந்த அறிவியல் விதைதான், இன்று ஒட்டுமொத்த மனித குலத்தையும் இருளிலிருந்து மீட்டு ஒளியை நோக்கி வழிநடத்திக் கொண்டிருக்கிறது என்றால் அது மிகையல்ல.

நவீன உலகை இயக்கும் ஆற்றல் மூலங்களின் பின்னுள்ள அறிவியல் ரகசியங்களை அறிந்துகொள்வதுடன், நமது வீடுகளில் உள்ள மின்சாரப் பாதுகாப்பு அமைப்புகளின் முக்கியத்துவத்தைப் புரிந்து விபத்துகளற்ற மின் பயன்பாட்டை உறுதிசெய்ய முடியும்.