പ്രിയപ്പെട്ട വൈദ്യുതി

എന്തുകൊണ്ട് വൈദ്യുതി ഏറെ പ്രിയപ്പെട്ടതായി?

നമുക്ക് പാചകം ചെയ്യാനും ഇസ്തിരിയിടാനും (അയണ്‍ ചെയ്യാൻ) താപോർജം വേണം, രാത്രികാലത്ത് വെളിച്ചത്തിനായി പ്രകാശോർജം വേണം, ഫാൻ കറക്കാൻ യാന്ത്രികോർജം വേണം... ഉൗർജസംരക്ഷണനിയമം അനുസരിച്ച് ഒരു ഉൗർജത്തെ മറ്റൊരുരൂപത്തിലേക്കു മാറ്റാൻ കഴിയും. അപ്പോൾ പിന്നെ വെറുതെ കിട്ടുന്ന പ്രകാശോർജം (സൂര്യനിൽനിന്ന്), ശബ്ദോർജം എന്നിവയോടൊന്നുമില്ലാത്ത ഇഷ്ടം വൈദ്യുതോർജത്തോടുമാത്രം എങ്ങനെവന്നു? ഉത്തരം ലളിതം.

വളരെ എളുപ്പത്തിൽ വൈദ്യുതോർജത്തെ നമുക്കിഷ്ടമുള്ളരൂപത്തിലേക്കു മാറ്റിയെടുക്കാം. മറ്റൊരു ഉൗർജരൂപത്തെയും ഇത്ര എളുപ്പത്തിൽ (ചെലവുകുറഞ്ഞ രീതിയിൽ) രൂപമാറ്റംവരുത്തിയെടുക്കാനുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ നാം നേടിയിട്ടില്ല.

വൈദ്യുതിയെ എങ്ങനെ താപമാക്കിമാറ്റും?

വൈദ്യുതിയെ ഒരു ചാലകത്തിലൂടെ കടത്തിവിട്ടാൽ മതി.
ലഭിക്കുന്ന താപോർജം എത്രയെന്ന്
ജയിംസ് പ്രെസ്കോട്ട് ജൂൾ, തന്‍റെ ജൂൾ നിയമത്തിലൂടെ കണക്കാക്കി.
ഇതനുസരിച്ച്, താപം, H = I2Rt
= VIt = V2t/R
I- കറന്‍റ്, V- വോൾട്ടത, R - റെസിസ്റ്റൻസ്, t - സമയം.
താപനോപകരണങ്ങളിൽ താപം ലഭ്യമാക്കാൻ നിക്കൽ, ക്രോമിയം, മാംഗനീസ്, ഇരുന്പ് എന്നീ ലോഹങ്ങളുടെ സങ്കരമായ നിക്രോം ആണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. വേഗത്തിൽ ഉരുകാത്തതും (ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കമുള്ളതും), ഉയർന്ന റെസിസ്റ്റിവിറ്റിയുള്ളതും, ചൂടാകുന്പോൾ എരിഞ്ഞുപോകാത്തതുമായ (വായുവിന്‍റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ കത്തിപ്പോകാത്തത്) ഒരു ലോഹസങ്കരമാണ് നിക്രോം.

സുരക്ഷാഫ്യൂസ് അഥവാ രക്തസാക്ഷി

സ്വയംനശിച്ച് മറ്റുള്ളവരെ സംരക്ഷിക്കുന്ന മഹാമനസ്കനാണ് സുരക്ഷാഫ്യൂസ്. വേഗത്തിൽ ഉരുകുന്ന (താഴ്ന്നദ്രവണാങ്കമുള്ള) പദാർഥംകൊണ്ടാണ് ഫ്യൂസ്‌വയർ നിർമിക്കുന്നത്.

വൈദ്യുതസർക്യൂട്ടിലെ ഫേസ്‌ലൈനിൽ ശ്രേണിയായാണ് ഫ്യൂസിനെ ഘടിപ്പിക്കുന്നത്.

ഇടിമിന്നൽ, ഷോർട്ട്സർക്യൂട്ട്, ഓവർലോഡ് തുടങ്ങിയവമൂലം നമ്മുടെ ഗൃഹവൈദ്യുതസർക്യൂട്ടിലൂടെ അമിതമായി കറന്‍റ് പ്രവഹിച്ചാൽ സർക്യൂട്ടിലെ ചാലകക്കന്പികളും ഫ്യൂസ്‌വയറും കൂടുതൽ ചൂടാകും. തത്ഫലമായി ദ്രവണാങ്കം കുറഞ്ഞ ഫ്യൂസ് ഉരുകി (സ്വയംനശിച്ച്) സർക്യൂട്ട് വിഛേദിക്കപ്പെടുകയും സർക്യൂട്ടിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുതപ്രവാഹം തടയുകയും ചെയ്യും.

ലാന്പുകൾ

വൈദ്യുതോർജത്തെ പ്രകാശോർജമാക്കിമാറ്റുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ് വൈദ്യുതലാന്പുകൾ.
ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പുകൾ,ഡിസ്ചാർ‌ജ്‌ ലാന്പുകൾ, ഫ്ലൂറസന്‍റ് ലാന്പുകൾ, കോന്പാക്ട് ഫ്ലൂറസന്‍റ് ലാന്പുകൾ, LED ലാന്പുകൾ എന്നിവ നാം ഉപയോഗിച്ചുവരുന്ന പ്രകാശസ്രോതസുകളാണ്.

ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പുകൾ: ഒരു സുപ്രഭാതത്തിൽ പൊട്ടിമുളച്ച ഒന്നല്ല ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പ്. പലകാലഘട്ടത്തിലുള്ള അനേകമാളുകളുടെ പ്രയത്നത്തിലൂടെയാണ് ഇന്ന് കാണുന്നതരത്തിലുള്ള ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പുകൾ രൂപപ്പെട്ടത്. ഏതായാലും ഇത്തരം ലാന്പിന്‍റെ കണ്ടുപിടുത്തക്കാരൻ എന്ന ഖ്യാതി നേടിയത് "കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളുടെ രാജാവ്’, "മെൻലോപാർക്കിലെ മാന്ത്രികൻ' എന്നീ അപരനാമങ്ങളിൽ അറിയപ്പെടുന്ന
തോമസ് ആൽവ എഡിസനാണ്.

ലാന്പിലെങ്ങനെ പ്രകാശമുണ്ടാകും?

സാധാരണ ചാലകങ്ങളിലൂടെ വൈദ്യുതി കടത്തിവിട്ടാൽ അതിൽനിന്നും താപമാണ് ഉത്സർജിക്കുന്നത്. എന്നാൽ "ടങ്സ്റ്റണ്‍’ എന്ന ശുദ്ധലോഹക്കന്പിയിലൂടെ വൈദ്യുതി കടത്തിവിട്ടാൽ അത് വെട്ടിത്തിളങ്ങും. അഥവാ പ്രകാശം പൊഴിക്കും. ടങ്സ്റ്റണിന് വേറെയുമുണ്ട് സവിശേഷതകൾ. വേഗത്തിൽ ഉരുകില്ല. നേർത്ത കന്പികളാക്കാം. ഉയർന്ന റെസിസ്റ്റിവിറ്റിയുണ്ട്. എന്നാൽ, ഒരു കുഴപ്പമുണ്ട്. നിക്രോമിനെപ്പോലെയല്ല. വേഗത്തിൽ എരിഞ്ഞുപോകും. അഥവാ കരിഞ്ഞുപോകും. ഇതിനെപ്രതിരോധിക്കാനാണ് ലാന്പിനുള്ളിൽനിന്നും ഒക്സിജനെ പുറത്താക്കി ക്രിയാശീലം കുറഞ്ഞ നൈട്രജൻ വാതകമോ ആർഗണ്‍ വാതകമോ നിറയ്ക്കുന്നത്.

ഇൻകാന്‍ഡസന്‍റ് ലാന്പിന് (ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പിന്) ഒരു കുഴപ്പമുണ്ട്. ആളൊരു ധാരാളിയാണ്. അതായത് വല്ലാതെ വൈദ്യുതോർജം തിന്നുതീർക്കുന്നവനാണിവൻ. എടുക്കുന്ന വൈദ്യുതിയും സിംഹഭാഗവും (60 ശതമാനത്തോളം) താപരൂപത്തിൽ ഇത് പാഴാക്കിക്കളയും. സത്യം പറയണമല്ലോ. ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പിന് രണ്ട് പ്രധാനഗുണങ്ങളുണ്ട്. ഒന്ന്; പരിസ്ഥിതിക്ക് പരിക്കുണ്ടാക്കുന്നില്ല. രണ്ട്; വില വളരെക്കുറവാണ്.

സിഎഫ്എല്‌

കുറച്ചുകൂടി പരിഷ്കാരിയായ ഫ്ലൂറസന്‍റ് ലാന്പാണ് "കോന്പാക്ട് ഫ്ലൂറസന്‍റ് ലാന്പ്’ അഥവാ CFL. ഇവൻ വളരെക്കുറഞ്ഞപവറിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നവനാണ്. ഇതിൽ ഉൗർജനഷ്ടം വളരെക്കുറവാണ്. പക്ഷെ ഉൗർജം പാഴാക്കാതെ നല്ലപിള്ളചമയുന്ന ഇവൻമാരെ സൂക്ഷിച്ച്കൈകാര്യം ചെയ്തില്ലെങ്കിൽ അവർ പണിതരും. ഫ്ലൂറസന്‍റ് ട്യൂബിന്‍റെ ഉൾവശത്ത് പൂശിയിരിക്കുന്ന വെളുത്തപൊടി (ഫ്ലൂറസന്‍റ് പദാർഥം) അപകടകാരിയാണ്. അതിനാൽ ഉപയോഗം കഴിഞ്ഞ ഫ്ലൂറസന്‍റ് ലാന്പുകളെയും CFLകളെയും അലക്ഷ്യമായി വലിച്ചെറിയെരുത്.

വൈദ്യുതപവർ

ഒരു ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പെടുത്ത് അതിന്‍റെ ബൾബിലേക്ക് ഒന്നു നോക്കൂ. അതിൽ 100W 230V എന്നോ 60W 230Vഎന്നോ രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നതുകാണാം. എന്താണിതിന്‍റെ അർഥം. ഒരു വൈദ്യുതോപകരണം ഒരു സെക്കൻഡിൽ വിനിയോഗിക്കുന്ന വൈദ്യുതോർജമാണ് അതിന്‍റെ പവർ.
P = I2R = VI = V2/R എന്നീ സൂത്രവാക്യങ്ങളുപയോഗിച്ച് പവർ കണക്കാക്കാം.
ജയിംസ് വാട്ട് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനോടുള്ള ബഹുമാനാർഥം പവറിന് "വാട്ട്' എന്ന യൂണിറ്റ് സ്വീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.

കാരണം/ഉത്തരം പറയാമോ?

1. ബോബന്‍റെ കൈയിൽ ഫ്യൂസായ ഒരു ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പ് കിട്ടി. നോക്കിയപ്പോൾ അതിലെ ഫിലമെന്‍റ് പൊട്ടിത്തൂങ്ങിക്കിടക്കുന്നതുകണ്ടു. ബോബൻ സൂക്ഷ്മതയോടെ അത്കൂട്ടിയോജിപ്പിച്ച് കത്തിച്ചുനോക്കി. കൂടുതൽ പ്രകാശത്തോടെ അതു കത്താൻ തുടങ്ങി. ഈ പ്രകാശവർധനയ്ക്കു കാരണമെന്ത്?

ഉത്തരം: പൊട്ടിയ ഫിലമെന്‍റ് കൂട്ടിയോജിപ്പിക്കുന്പോൾ അതിന്‍റെ നീളത്തിൽ കുറവുവരുന്നതുമൂലം പ്രതിരോധം കുറയും.
P=V2/R എന്ന സമവാക്യമനുസരിച്ച് പ്രതിരോധം കുറയുന്പോൾ പവർ കൂടും.

2. 40Wന്‍റെ ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പോണോ അതേ പവറുള്ള ഫ്ലൂറസന്‍റ് ലാന്പാണോ കൂടുതൽ വൈദ്യുതോർജം ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

ഉത്തരം: രണ്ടും ഉപയോഗിക്കുന്ന വൈദ്യുതോർജം തുല്യമായിരിക്കും.

3. ഒരു 100W 230V ഫിലമെന്‍റ് ലാന്പ് 115V ൽ പ്രവർത്തിപ്പിച്ചാൽ പവർ എത്രയാകും?

ഉത്തരം: P = V2/R എന്ന സമവാക്യമനുസരിച്ച് പവർ വോൾട്ടതയുടെ വർഗത്തിന് നേർഅനുപാതത്തിലാണ്. ഇവിടെ വോൾട്ടത 1/2 ആയി കുറഞ്ഞതിനാൽ പവർ 1/4 ആയി (25 W) കുറയും.

വൈദ്യുതകാന്തികപ്രേരണം

ഒരു ചാലകത്തിലൂടെ വൈദ്യുതി പ്രവഹിച്ചാൽ അതിനു ചുറ്റും ഒരു കാന്തികമണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുമെന്ന് നിങ്ങൾക്കറിയാം. കാന്തികത, വൈദ്യുതി എന്നിവയെക്കുറിച്ച് 2000ലധികം വർഷങ്ങൾക്കുമുന്പേ (BCയിൽ) മനുഷ്യർക്കറിയാമായിരുന്നു. എന്നാൽ, ഇവ തമ്മിലുള്ള പരസ്പര ബന്ധത്തെക്കുറിച്ചൊരുസൂചന മാനവകുലത്തിന് ലഭിക്കുന്നത് ഹാൻസ് ക്രിസ്റ്റ്യൻ ഈസ്റ്റഡ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനിലൂടെയാണ്.

കേവലം പ്രാഥമികവിദ്യാഭ്യാസം മാത്രം നേടിയിരുന്ന മൈക്കൽ ഫാരഡെ എന്ന മഹാരഥന്‍റെ യുക്തിചിന്തയാണ് ’വൈദ്യുതകാന്തികപ്രേരണം’ എന്ന പ്രതിഭാസം കണ്ടെത്തുന്നതിലേക്കു നയിച്ചത്. ചാലകത്തിലൂടെ വൈദ്യുതി പ്രവഹിച്ചാൽ കാന്തികമണ്ഡലമുണ്ടാകുമെങ്കിൽ അതിന്‍റെ വിപരീതപ്രവർത്തനവും സാധ്യമാകേണ്ടതല്ലെ? ഇതായിരുന്നു ഫാരഡെയുടെ തന്നോടുതന്നെയുള്ള ചോദ്യം. അതായത് കാന്തികമണ്ഡലമുപയോഗിച്ച് വൈദ്യുതി നിർമിക്കാൻ സാധിക്കേണ്ടതല്ലേ?
ഒരു ചാലകക്കന്പിച്ചുറ്റ് കാന്തികമണ്ഡലത്തിൽ ചലിപ്പിച്ച് പരീക്ഷണം നടത്തി അതിൽ അദ്ദേഹം വിജയിക്കുകയും അതിലൂടെ വൈദ്യുതകാന്തികപ്രരണം എന്നപ്രതിഭാസം കണ്ടെത്തുകയും ചെയ്തു. കന്പിച്ചുരുളിനടുത്തേക്ക് ഒരു കാന്തത്തെ ചലിപ്പിക്കുന്പോൾ അതിൽ വൈദ്യുതിയുണ്ടാകുന്നത് തന്‍റെ നാട്ടുകാരെ കാണിച്ചപ്പോൾ അവരിലൊരാൾ ചോദിച്ചുവെത്രെ.

ഇങ്ങനെയുണ്ടാക്കുന്ന ഈ മിന്നാമിന്നി വൈദ്യുതികൊണ്ട് (നിസാരമായ കറണ്ടുകൊണ്ട്) എന്താണ് ഗുണം?

ഇതിനുള്ള ഫാരഡെയുടെ മറുപടി, ഒരു മറുചോദ്യമായിരുന്നു. "ഇന്നു ജനിച്ച ഒരു കുഞ്ഞിനെക്കൊണ്ട് ഇന്നെന്താ പ്രയോജനമുണ്ടാകുക?’ അതുതന്നെ സംഭവിച്ചു. ആ കുഞ്ഞ് വളർന്നു. യുവാവായി. നിത്യയൗവനത്തിലൂടെ ഇന്നും വിലസുന്നു. അതായത് AD 1831ൽ ഫാരഡെ കണ്ടെത്തിയ ഈ തത്വമനുസരിച്ചുതന്നെയാണ് ഇന്നും ലോകത്ത് വൻതോതിൽ വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിച്ച് വിതരണം ചെയ്യുന്നത്.

ഫാരഡെയുടെ കന്പിച്ചുറ്റും കാന്തവും ഉപയോഗിച്ചുള്ള പരീക്ഷണത്തിലൂടെ ലഭിച്ച വൈദ്യുതിയുടെ പ്രധാന ന്യൂനതകളെന്തായിരുന്നു?

ഒന്നാമതായി വളരെ ചെറിയ അളവിലുള്ള വൈദ്യുതിമാത്രമാണ് ഈ പരീക്ഷണത്തിലൂടെ ലഭിച്ചത്. രണ്ടാമതായി നിസാരമായ ഈവൈദ്യുതിയാകട്ടെ തുടർച്ചയായി ലഭിച്ചതുമില്ല. ഇതിനുള്ള പരിഹാരമായിരുന്നു ’വൈദ്യുത ജനറേറ്റർ’.

ഉപയോഗയോഗ്യമായ അളവിൽ തുടർച്ചയായി വൈദ്യുതി ലഭ്യമാക്കുന്ന ഉപകരണമാണ് ജനറേറ്റർ. ജനറേറ്ററിലേക്കു നല്കുന്ന യാന്ത്രികോർജത്തെ അത് വൈദ്യുതോർജമാക്കിമാറ്റും.

ചതുരാകൃതിയിൽ ചുറ്റിയെടുത്ത ഒരു കന്പിച്ചുറ്റും (ആർമേച്ചറും) ഒരു ഫീൽഡ്കാന്തവുമാണ് ഒരു ജനറേറ്ററിന്‍റെ പ്രധാനഭാഗങ്ങൾ. കാന്തികധ്രുവങ്ങൾക്കിടയിൽ സ്വതന്ത്രമായി കറങ്ങാൻ കഴിയുന്ന വിധത്തിലാണ് ആർമേച്ചർ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്. കാറ്റ്, ജലപ്രവാഹം, നീരാവി എന്നിവ ഏതെങ്കിലും ഉപയോഗിച്ച് ആർമേച്ചറിനെ തുടർച്ചയായി കറക്കുന്നു. അപ്പോൾ ആർമേച്ചറിന്‍റെ പ്രതലത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന കാന്തികഫ്ലക്സിന് തുടർച്ചയായ വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുകയും തത്ഫലമായി വൈദ്യുതകാന്തികപ്രേരണതത്വമനുസരിച്ച് ആർമേച്ചറിൽ വൈദ്യുതിപ്രേരിതമാകുകയും ചെയ്യും. ഈ വൈദ്യുതിയെ ബാഹ്യസർക്യൂട്ടിലെത്തിച്ച് ആവശ്യത്തിന് ഉപയോഗപ്പെടുത്താം. ഇത്തരം ജനറേറ്ററിൽനിന്നും ലഭിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ പരിമാണത്തിന് തുടർച്ചയായ വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുകയും കൃത്യമായ ഇടവേളകളിൽ ദിശമാറുകയും ചെയ്യും. അതായത് പ്രത്യാവർത്തിധാരാവൈദ്യുതിയാണ് (AC) ഈ ജനറേറ്ററിൽനിന്നും ലഭിക്കുന്നത്.