Monday, August 22, 2016

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 5

විදුලිය

විදුලිය යනුද ඉතා වැදගත් ශක්තියකි. සෑම ශක්ති වර්ගයකින්ම ප්‍රයෝජන ගත හැකියි. එහෙත් විදුලි ශක්තිය සියලු ශක්තින්ට වඩා ප්‍රයෝජනවත් යැයි සිතිය හැකියි. පහසුවෙන්ම විදුලිය නිපදවිය හැකියි. පහසුවෙන් හා ආරක්ෂාකාරිව විදුලි ශක්තිය ගබඩා කළ හැකියි. පහසුවෙන් හා ආරක්ෂාකාරීව විදුලි ශක්තිය සැතපුම් දහස් ගණන් දුරකට වුවත් ප්‍රවාහනය කළ හැකියි (කම්බි හරහා). විදුලි ශක්තිය ඉතා පහසුවෙන්ම ලාභදායකව වෙනත් ශක්ති බවට පරිවර්තනය කළ හැකියි. විදුලි ශක්තිය ඉතා විශාල අගයක සිට ඉතාම කුඩා අගයක දක්වා පාලනය කළ හැකියි (පරිපථවලදී මිලිඇම්පියර් තරම් කුඩා ප්‍රමාණවලින්නෙ වැඩ කරන්නේ). මේ ආදි ලෙස විදුලිය හා අනෙක් ශක්තින් සංසන්දනය කර බලන්න.

ඉතිං විදුලිය යනු ඇත්තෙන්ම කුමක්ද? පිළිතුර ඉතා සරලයි පහසුයි. යම් දෙයක් හරහා/තුලින් යම් ආරෝපණ ප්‍රමාණයක් ගලා යන්නේ නම්, එතැන විදුලියක් ගලා ගියා යැයි කියනවා. ආරෝපණය ආකාර කිහිපයකින් පැවතිය හැකියි. ධන හා ඍණ අයනවල ආරෝපණයක් ඇත. ප්‍රෝටෝනවලද ආරෝපණයක් ඇත. ඉලෙක්ට්‍රෝනද ආරෝපිතයි. එවිතරක් නොවෙයි, ට්‍රාන්සිස්ටර්/ඩයෝඩ ආදිය ගැන කතා කරන විට හමුවන "සිදුරු" පවා ධන ආරෝපණයක් ලෙසයි සලකන්නේ. එහෙත් විදුලියේදී අපට වැදගත් එකම ආරෝපණ ආකාරය ඉලෙක්ට්‍රෝන වේ. ඒ කෙසේද? ප්‍රෝටෝන යනු පරමාණුවක න්‍යෂ්ටියේ පවතින්නක් නිසා කිසිවිටක කෙලින්ම ප්‍රොටෝන අපට විදුලිය සදහා යොදාගත නොහැකියි. එනිසා විදුලිය ඇති වීමට ප්‍රෝටෝන නම් ආරෝපණය හවුල් නොවේ. අයන හා සිදුරු යනු ඉලෙක්ට්‍රෝනවල අඩු වැඩි වීම නිසා ඇතිවන තත්වයකි (මතකද ඉහතදී අයන ගැන කතා කරන විට පැවසුවා ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් වී යෑම හා ඉලෙක්ට්‍රෝන තවත් පරමාණුවකට සම්බන්ධ වීම නිසා අයන සෑදෙන බව). එනිසා ඉතාම පැහැදිලියි විදුලි ශක්තියේදී සලකා බලන ආරෝපණ යනු ඍජුවම හෝ වක්‍රව ඉලෙක්ට්‍රෝනම බව. එනිසාමයි ඉංග්‍රීසියෙන් විදුලිය යන්න සදහා ඇති electricity යන වචනය ඉලෙක්ට්‍රෝන යන වචනයෙන් සාදාගෙන තිබෙන්නේ.

විදුලිය ගැන කතා කරන විට, එහි දත්තයන් හෙවත් ලක්ෂණ 3ක් අපට වැදගත් වෙනවා - විදුලි ධාරාව (electric current), විදුලි විභවය (electric potential) හෙවත් වෝල්ටියතාව (voltage), ක්ෂමතාව හෙවත් ජවය (power). මේ තුන ඉතා හොදින් නිරවුල්ව අවබෝධ කර ගත යුතුයි විදුලිය හා ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් ඉගෙන ගන්නට නම්.

යම් දෙයක් හරහා විදුලිය ගමන් කළ හැකි නම්, එය විදුලි සන්නායකයක් (electric conductor) ලෙසත්, විදුලිය සන්නයනය කළ නොහැකි නම්, විදුලි පරිවාරකයක් (electric insulator) ලෙසත් හැදින්වෙනවා.

ලෝහ (metal) යනු ඉතාම හොද විදුලි සන්නායක වේ. ඊට අමතරව, අයන සහිත ඕනෑම දියරයක්ද විදුලිය සන්නයනය කරයි (ලුණු වැනි ලවනද, අම්ල හා භෂ්මද ඒ අනුව විදුලිය ගමන් කරවයි). සත්ව හා ශාක කොටස්ද විදුලිය සන්නයන කරනවා. ඊට හේතුව එම ජීවි කොටස්වල නොයෙක් ආකාරයේ ලවන පැවතීමයි. මිනිස් සිරුර හරහාද විදුලිය ගමන් කිරීමට හේතුව මේ බැව් දැන් පැහැදිලියි. සාමාන්‍යයෙන් ඉතාම පිරිසිදු ජලය (එනම් PH අගය 7.0 වන ජලය) හො පරිවාරකයක් වුවත්, සාමාන්‍යයෙන් හමුවන ජලයේ පීඑච් අගය හැමවිටම/අනිවාර්යෙන්ම 7 ට වඩා වෙනස්ය (ඊට හේතුව ජලයේ නොයෙක් අපද්‍රව්‍ය දියවී පැවතීමයි; කුනු මෙන්ම, ඔක්සිජන්, කාබන් ඩයෝකසයිඩ් වැනි වායුද හැමවිටම ජලයේ දිය වී තිබෙනවාමයි). එනිසා ජලයේ යම් යම් ප්‍රමාණවලින් අයන පැවතීම නිසා සාමාන්‍ය ජලය හරහා විදුලිය ගමන් කරනවා. මීටත් අමතරව, මහපොලොවද (Earth) විදුලි සන්නායකයකි.


ඉහත සදහන් කළ (හා නොකළ) සෑම සන්නායකයකටම පොදු ලක්ෂණය නම්, එම ද්‍රව්‍ය තුල එහා මෙහා යා හැකි ආරෝපණ පැවතීමයි. විශේෂයෙන් අපට විදුලියේදී සන්නායක ලෙස යොදා ගන්නේ විවිධ ලෝහ වර්ග නිසා, ලෝහයකට එම සන්නායක ගුණය ලැබුණු ආකාරය ගැන කෙටියෙන් බලමු. ලෝහයක පවතින පරමාණු යම් නිශ්චිත හැඩයකට/රටාවකට එකිනෙකා හා බැදී පවතිනවා. එම රටාව දැලිසක් (lattice) ලෙස හඳුන්වනවා. පහත රූපය බලන්න (මෙය ලිතියම් ක්ලෝරයිඩ් යන සංයෝගය සාදන දැලිසකි).


මෙම දැලිසේ පවතින පරමාණුවල න්‍යෂ්ඨි හැමවිටම නිශ්චිත තැන්වල ස්ථාවරව (fixed) පවතින අතර, ඒ එක් එක් පරමාණුවකට අයිති ඉලෙක්ට්‍රෝන තම තමන්ගේ න්‍යෂ්ඨි වටා කැරකි කැරකි තිබෙනවා. මෙලෙස ඉලෙක්ට්‍රෝනත් න්‍යෂ්ඨිවලට “ගැටගැසී” ස්ථාවරව නිශ්චිත තැන්වලම පවතිනවා නම්, ඒ කියන්නේ නිදහසේ තිබෙන ඉලෙක්ට්‍රෝන එවැනි ද්‍රව්‍යයක පවතන්නේ නැහැ. විදුලිය යනු නිදහසේ ගලා යන ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහයක් නිසා, ඒ කියන්නේ ඉහත ආකාරයේ ද්‍රව්‍යයකට බැහැ විදුලිය සන්නයනය කරන්නට (එය එබැවින් පරිවාරක විය යුතුය). එහෙත් භාහිරින් යම් ශක්තියක් සැපයිය හැකි නම්, ඉහත ද්‍රව්‍යයේ ස්ථාවරව තිබෙන ඉලෙක්ට්‍රෝනවලින් යම් ප්‍රමාණයක් එම ශක්ති මට්ටම්වලින් ගලවා දැමිය හැකියි (එනම් අයණීකරණය සිදු වේ). එවිට එම ගැලවී ගිය ඉලෙක්ට්‍රෝන එම ද්‍රව්‍යයේ “ඔහේ එහා මෙහා” ගමන් කරමින් තිබේවි. මෙවැනි ඉලෙක්ට්‍රෝන මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන (free electrons) ලෙසයි හැඳින්වෙන්නේ.

ඉතිං කෙසේද ඉහත ද්‍රව්‍යයට භාහිර ශක්තිය සපයන්නේ? කවුද එම ශක්තිය සපයන්නේ? ඇත්තටම පරිසරයේ සාමාන්‍යයෙන් පවතින උෂ්ණත්වය තමයි ඉබේම එම ශක්තිය බවට පත් වන්නේ (සත්‍ය ලෙසම කිවහොත් පරිසරයේ යම් උෂ්ණත්වයක් පවතිනවා යනු එම පරිසරයේ යම් තාප ශක්තියක් පවතිනවා යන්නයි). ලංකාව වැනි රටක සාමාන්‍ය පරිසර උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් 27ක් පමණ වේ. සමහර රටවල එම උෂ්ණත්වය 0 හෝ ඊටත් අඩු විය හැකියි. ඔබ අසාවි එවැනි 0 හෝ ඊටත් අඩු උෂ්ණත්වයක් පවතින රටවලදී, ඒ අනුව, ලෝහවලට භාහිර ශක්තියක් ලැබෙන්නේ නැහැ නේද කියා; එවිට ලෝහ පරිවාරක විය යුතුයි නේද කියා. නැත. ඇත්තෙන්ම, සෙල්සියස් 0 යනු “කිසිදු උෂ්ණත්වයක් නැත” යන මට්ටම ලෙස සැලකීම වැරදිය. භෞතික විද්‍යාව අනුව කිසිදු උෂ්ණත්වයක් නැතැයි කියා කියන්නේ සෙල්සියස් අංශක ඍණ 273 දී පමණ වේ. මෙම ඍණ 273 උෂ්ණත්වය තමයි විශ්වයේ තිබිය හැකි අඩුම උෂ්ණත්වය.

ටහන
උෂ්ණත්වය මැනීමට ඒකක කිහිපයක්ම ඇත. ඉන් ඇමරිකාව වැනි රටවල බහුලවම භාවිතා කරන්නේ ෆාරන්හයිට් හෙවත් ෆැරන්හයිට් (Fahrenheit - oF) නම් ඒකකයයි. එහෙත් අපේ වැනි රටවල සෙල්සියස් (Celcius) හෙවත් සෙන්ටිග්‍රේඩ් (centrigrade) යන ඒකකයයි (oC) ප්‍රචලිතව ඇත්තේ. ෆැරන්හයිට් විද්‍යාඥයා විසින් ෆැරන්හයිට් හඳුන්වාදුන් අතර, සෙල්සියස් නම් විද්‍යාඥයා විසිනුයි මෙම සෙල්සියස් ඒකකය හදුන්වා දුන්නේ. එහිදී ඔහු යම් සිහින් නලයකට (කේශක නලය – capillary tube) රසදිය (Mercury) ටිකක් පුරවා එම නලයේ දෙපැත්තෙන්ම සීල් කළා. ඉන්පසු එම රසදිය සහිත සිහින් නලය ජලය අයිස් බවට පත් වන අවස්ථාවේදී එම අයිස් භාජනයට දමා නලයේ කොපමණ උසක් දක්වා රසදිය මට්ටම පවතිනවාද යන්න ලකුණු කළා (කේෂික නලය මත). ඉන්පසු ජලය වාෂ් වන අවස්ථාවේදීත් එලෙසම එම නලය බදුන තුලට දමා රසදිය මට්ටම කොතෙක් නලය තුල ඉහල නැග්ගාදැයි සොයා එයද ලකුණු කළා (රත්වන විට ප්‍රසාරණය සිදු වන නිසා රසදිය කේෂික නලය දිගේ ඉහලට නගිනවානෙ). මෙම අවස්ථා දෙක 0 හා 100 ලෙස ඔහු ලකුණු කළා. එය නිකංම අහඹු ලකුණු කිරීමකි. ඔහුට තිබුණා එය -20 හා 200 ලෙස ලකුණු කරන්නත්. එය ඔහුගේ කැමැත්තයි. එහෙත් ගණනය කිරීමේ හා ප්‍රායෝගික පහසුව නිසා 0 හා 100 ලෙස ලකුණු කළා. එනිසා ඔබට පැහැදිලි විය යුතුයි සෙල්සියස් 0 යනු උෂ්ණත්ව පරාසයක් තවත් එක් තැනක් පමණක් බව.

මෙලෙසමයි ෆැරන්හයිට් විද්‍යාඥයාත් සිදු කළේ; එහෙත් ජලය වෙනුවට ඔහු යොදා ගත්තේ වෙනත් ද්‍රවයකි. එනිසා මෙම ඒකක දෙක එකිනෙකට සමපාත නොවේ (ඒ කියන්නේ සෙල්සියස් 0 හා ෆැරන්හයිට් 0 යනු වෙනස් උෂ්ණත්වය මට්ටම් දෙකකි).

පසුකාලිනව විද්‍යාව දියුණුවත්ම ඔවුන් සොයා ගත්තා ඇත්තටම උෂ්ණත්වය ශූන්‍ය යැයි සැලකිය හැකි අවස්ථාවක් තිබෙන බව. එය විශ්වයේ අවම උෂ්ණත්වයයි. එය සෙල්සියස්වලින් ඍණ 273.15 වේ. මෙම උෂ්නත්වයේ යමක් පවතී නම් පමණි කිසිදු තාප ශක්තියක් එහි නැති බව පවසන්නේ. ඒ අනුව සෙල්සියස් 0 යනු මෙම උෂ්ණත්වයේ සිට 273 ක් පමණ ඉහලින් පවතින අගයක් නේද? ඒ කියන්නේ සෙල්සියස් 0 විටත්, විශාල තාප ශක්තියක් එතැන පවතිනවා නේද?

ඉහත සඳහන් කළ කුඩාම උෂ්නත්වය නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය (absolute temperature) ලෙස නම් කරනවා. මෙම නිරපේක්ෂ අගය පදනම් කරගෙන තවත් අලුත් උෂ්ණත්වය මනින ඒකකයක් හඳුන්වාදී තිබෙනවා කෙල්වින් (Kelvin) නමින්. විද්‍යාවේදී උෂ්ණත්වය මනින සම්මත ඒකකය කෙල්වින් වේ. අර්ථ දැක්වීම අනුව 0K යනු නිරපේක්ෂ උෂ්නත්වයයි. එම උෂ්නත්වයේ අගය එකකින් ඉහල ගිය විට 1K , දහයකින් ඉහල ගිය විය 10K , 1000කින් ඉහල ගිය විට 1000K ආදී ලෙස නිරූපණය කළ හැකියි. ඒ අනුව කෙල්වින් 273 යනු සෙල්සියස් 0 නේද? කෙල්වින් එකක් ඉහල යන විට සෙල්සියස්වලින්ද අංශක එකක් ඉහල යයි. සෙල්සියස් හා කෙල්වින් අතර තිබෙන ගණිතමය වෙනස නම්, කෙල්වින් 0 යන අගය සෙල්සියස් 0ට වඩා 273කින් ඉදිරියෙන් තිබීමයි. කෙල්වින්වල ඍණ අගයන් නැත මොකද කෙල්වින් 0ට වඩා අඩු උෂ්ණත්ව විශ්වයේ කොතනවත් නොපවතින නිසා. පහත සූත්‍රයෙන් කෙල්වින් හා සෙල්සියස් අගයන්වලින් එකක් දන්නා විට අනෙක සොයා ගත හැකියි.

කෙල්වින් අගය = සෙල්සියස් අගය + 273

උදාහරණයක් ලෙස, කෙල්වින් 300 නම්, සෙල්සියස්වලින් එය 300 – 273 = 27 වේ. තවද, පහත සූත්‍රයෙන් ඔබට හැකියි සෙල්සියස් හා ෆැරන්හයිට් යන ඒකක දෙකෙන් එකක් දන්නා විට අනෙකෙහි අගය සෙවීමට.

ෆැරන්හයිට් අගය = (සෙල්සියස් අගය) x 9/5 + 32

උදාහරණයක් ලෙස සෙල්සියස් 0 නම්, ෆැරන්හයිට් 0 x 9/5 + 32 = 32F වේ. සෙල්සියස් 100 ෆැරන්හයිට්වලින් 100 x 9/5 + 32 = 212F වේ.

මේ අනුව පෙනෙනවා උෂ්ණත්වය යම් මට්ටමකට වඩා වැඩි වූ විට ලෝහයක් සන්නායක බවට පත් වන බව (මෙම උෂ්ණත්වය බොහෝවිට සෙල්සියස්වලින් ඍණ ගණනකි). මීට හේතුව මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන වේ. ඇත්තටම උෂ්ණත්වය හා ලෝහ (හෝ වෙනත් ඕනෑම ද්‍රව්‍යයක්) අතර ක්‍රමවත් සම්බන්ධතාවක් පවතින අතර පසුව ඒ ගැන කෙටියෙන් පෙන්වා දෙන්නම්. ඉතිං, මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෝහය සිසාරා ගමන් කරමින් පවතී. එය ආකෘතියක් ලෙස ගත් විට, ලෝහය “ඉලෙක්ට්‍රෝන තටාකයක” ගිලී පවතිනවා යනුවෙන් සිතිය හැකියි. පහත රූපයෙන් දැක්වෙන්නේ එම ආකෘතියයි.


යම් විදුලි සන්නායකයක් හරහා විදුලිය ගමන් කරන්නේ යැයි සිතන්න. එම සන්නායකයේ යම් ලක්ෂයක් දැන් ලකුණු කරමු. එම ලක්ෂ්‍යය හරහා එක් තත්පරයක් තුලදි ගලා යන ආරෝපණ ප්‍රමාණය තමයි විදුලි ධාරාව ලෙස සලකන්නේ (සිංහලෙන් ධාරාව යනුවෙන්ද ඉංග්‍රිසියෙන් current යනුවෙන්ද පවසන වචනයන්හි තේරුම වන්නේ “ගලා යෑම” යන්නයි). ධාරාව මනින සම්මත ඒකකය ඇම්පියර් (Ampere) වන අතර, එහි සංඛේතය A වේ.


 ඒ අනුව ආරෝපණය හා ධාරාව අතර පහත දැක්වෙන සම්බන්ධතාව ගොඩනැගිය හැකියි නේද?

ධාරාව = ආරෝපණය / කාලය (I = Q / t)

උදාහරණයක් ලෙස, තත්පර 4ක් තුළ ගලා ගිය ආරෝපණ ප්‍රමාණය කූලෝම් 10 නම්, ධාරාව වන්නේ 10/4 = 2.5 ඇම්පියර් වේ.

දැන් මං සරල ප්‍රශ්නයක් අසනවා. සන්නායකයක් දිගේ ආරෝපණයක් ගලා ගියේ ඇයි? සන්නායකයක් දිගේ ධාරාවක් ගැලුවේ ඇයි කියාද එම ප්‍රශ්නය ඇසිය හැකියි. සුලග ගැන සිතන්න. සුලං හමන්නේ වායුගෝලයේ එක් තැනක පීඩනය තවත් තැනක පීඩනයට වඩා වැඩි වූ විටයි. එවිට වැඩි පීඩනය තිබූ තැන සිට අඩු පීඩන කලාපයට වාතය ගමන් කිරීමයි සුලං ලෙස අප දකින්නේ. එලෙසම වතුර පාරක් ගලා යෑම ගැනද සිතන්න. උස් තැනක සිට පහල තැනකට වතුර ගලා යයි. ඇත්තටම විදුලි ධාරාවද එක් තැනක සිට තවත් තැනකට ගලා යන්නේ එක් තැනක "පීඩනය" අනෙක් තැන "පීඩනයට" වඩා වැඩි නිසාය. මෙම පීඩනය නිකං පීඩනයක් නොව, “විදුලි පීඩනයකි". එය තමයි වෝල්ටියතාව ලෙස හදුන්වන්නේ. ඒ අනුව, විදුලි ධාරාවක් ගලා යන්නට නම්, එම ධාරාව ගලා යන ථාන දෙක අතර විදුලි විභව වෙනසක් හෙවත් වෝල්ටියතා වෙනසක් පැවතිය යුතුය.


යම් අග්‍ර දෙකක් අතර විභව වෙනස 0 නම්, ධාරාවක් ගලා යන්නේ නැත. විභවය මනින ඒකකය වෝල්ට් (Volt) වන අතර, එහි සංඛේතය V වේ. ධාරාවක් නම් මනින්නේ හැමවිටම එක් ස්ථානයකයි. එහෙත් විභවය හැමවිටම මනින්නේ ස්ථාන දෙකක් අතරයි (මොකද විභවය හැමවිටම ස්ථාන දෙකක් අතර තිබෙන අගය හෙවත් “විදුලි පීඩන” වෙනසකි). සමහරවිට ඔබ අසාවි අපි යම් උපාංගයක එක් අග්‍රයක පමණක් විභවය මනින අවස්ථා තිබෙනවා නේද කියා. ඔව්. එහෙත් එහිදී අනෙක් අග්‍රය ලෙස ඉබේම පත් වූයේ එම පරිපථයේ 0V හෙවත් භූගත අග්‍රය (ground හෝ earth) වේ. එවිට භූගතයට සාපේක්ෂව එම උපාංග අග්‍රයේ විභවයයි ඔබ ඒ සොයා ඇත්තේ.


විදුලිය සම්බන්ධ අනෙක් වැදගත් මිම්ම නම් ක්ෂමතාවයි. ඔබ දන්නවා විදුලිය යනු ශක්තියක් බව. ශක්තිය මනින සම්මත ඒකකය ජූල් (Joule – J) වේ. යම් දෙයක් ශක්තිය නිපදවන විට හෝ ශක්තිය පාවිච්චි කරන විට අපට පුලුවන් එය විසින් කොතරම් ශක්තියක් නිපදවූවාද නැතහොත් භාවිතා කළාද යන්න ජූල් වලින් කියන්නට. උදාහරණයක් ලෙස, යම් A නම් උපකරණයක් එක් දවසක් තුල ජූල් 100ක් වැය කළා යැයි සිතමු. තවත් B නම් උපකරණයකට එක් පැයක් ඇතුලත ජූල් 20ක් වැය කරනවා යැයිද සිතමු. මේ දෙකෙන් වැඩි ශක්තියක් වැය කරන උපකරණය කුමක්ද? එය B වේ. A මුලු දවසටම වැය කළේ ජූල් 100ක් වුවද, B එක් පැයකට ජූල් 20ක් වැය කරන නිසා එය පැය 24කදී හෙවත් එක දවසකදී ජූල් 20 x 24 = 480 ක් වැය කරාවි. මේ අනුව අපට වැදගත් වනවා වැය කළ ශක්ති ප්‍රමාණය මෙන්ම එය වැය කරපු කාල පරාසයත්. සම්මතයක් ලෙස, අප තත්පරයට වැය කරන (හෝ නිපදවන) ශක්තිය තමයි එලෙස ප්‍රයෝජනයට ගන්නේ. තත්පරයට ශක්තිය තමයි ක්ෂමතාව කියන්නේ. ඒ අනුව ක්ෂමතාව තත්පරයට ජූල් යන ඒකකයෙන් මැනිය හැකියි. ඊටම වොට් (Watt) කියා කියනවා. එහි සංඛේතය W වේ.

ධාරාවට ඉංග්‍රිසියෙන් current කියා මෙන්ම amperage (ඇම්පියරේජ්) කියාද කියනවා. ඇම්පියරේජ් යනු “ඇම්පියර් ගණන” යන්නයි. අච්චර ප්‍රමාණයක කරන්ට් එකක් යනවා යනු එච්චර ප්‍රමාණයේම ඇම්පියර් ගණනයක් ගලා යෑමම නේද? ඒ අනුව එම වචන දෙක සමානයි නේද? මෙලෙසම, වෝල්ටියතාවට ඉංග්‍රිසියෙන් electric potential මෙන්ම voltage (වෝල්ටේජ්) කියා කියනවා. දැන් පැහැදිලියිනෙ වෝල්ටේජ් යනු “වෝල්ට් ගණන” යන්න කියා. ඊටම විද්‍යුත් ගාමක බලය (electromagntic force – emf) කියා කියනවා. මෙලෙසම ක්ෂමතාවට power කියා මෙන්ම Wattage (වොටේජ්) කියා කිව හැකියි.

ශක්තිය හා ක්ෂමතාව අතර පහත සම්බන්ධතාව ගොඩනැගිය හැකියි.

ක්ෂමතාව = ශක්තිය/කාලය (P = E/t)

උදාහරණයක් යම් විදුලි බල්බයක් තත්පර 10ක කාලයක් තුල වැය කළ ශක්ති ප්‍රමාණය ජූල් 1000 හෙවත් කිලෝජූල් 1ක් නම්, එම බල්බයේ ක්ෂමතාව වන්නේ 1000/10 = 100 වොට් වේ. තත්පරයට වැයවන ශක්තිය දන්නා විට, පැයට ශක්තිය, දවසකට ශක්තිය, ආදී ලෙස වෙනත් ඕනෑම කාල පරාසයක් තුල වැය කරන ශක්තිය පහසුවෙන් සෙවිය හැකියිනෙ. තවද, ක්ෂමතාව, ධාරාව, හා වෝල්ටියතාව අතර පහත සම්බන්ධතාව පවතී.

ක්ෂමතාව = වෝල්ටියතාව x ධාරාව (P = VI)

උදාහරණයක් ලෙස විදුලි බල්බයක් සලකමු. එම බල්බයට වෝල්ට් 100ක් ලබා දුන් විට, ඒ හරහා ගලා යන ධාරාව මිලිඇම්පියර 10ක් නම්, එම බල්බයේ ක්ෂමතාව හෙවත් වොට් ගණන වන්නේ 100 x 0.01 = 1 W වේ. සාමාන්‍යයෙන් සෑම විදුලි උපකරණයකම වොට් ගණන එම උපකරණයේම සටහන් කර තිබෙනවා. ඒ සමගම ඊට දිය යුතු වෝල්ටියතාවත් සටහන් කර තිබෙනවා. මෙවිට ඉහත සූත්‍රය අනුව එම උපකරණය හරහා ගලා යන ධාරාව සොයා ගත හැකියි.



සටහන
යම් යම් දේවල් හා ගතිගුණ මැනීමට ඒකක අර්ථ දක්වාගෙන තිබෙනවා. විවිධ රටවල විවිධ කාලවල එකම දේ මැනීමට විවිධ ඒකක මෙලෙස ගොඩනගා ගෙන තිබෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස, දිග මැනීමට සැතපුම්, නාවුක සැතපුම්, අඩි, අඟල්, බඹ, රියන් හෙවත් යාරය, නක්ෂත්‍ර ඒකක, ආලෝක වර්ෂ, පාසෙක් ආදී ලෙස විවිධ ඒකක තිබෙනවා. කාලය මැනීමට එලෙසම, තත්පර, විනාඩි, පැය, දවස්, සති, වර්ෂ ආදී විවිධ ඒකක තිබේ. ඇත්තෙන්ම නිතර භාවිතයට ගැනෙන මෙවැනි විවිධ ඒකක අතර ඇති අනුපාතය/සම්බන්ධතාව ඔබ දත යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස, අඟල් 12 = අඩි 1 කි; අඩි 3 = යාර 1 කි; යාර 2 = අඩි 6 = බඹ 1කි; සැතපුම් 1 = කිලෝමීටර් 1.6කි.

විද්‍යා තාක්ෂණය දියුණුවත් සමග එකම දේ මැනීමට විවිධ ඒකක භාවිතා කිරීම කරදරයක් වූවා. එනිසා සියලු රටවල් ඒකරාශි වී ඒ ඒ ගතිගුණය සදහා සම්මත ඒකක අර්ථ දක්වා තිබෙනවා. මෙම ඒකක තමයි SI ඒකක කියා හඳුන්වන්නෙත්. මෙහිදී එම ඒකක හිතුමතේ අර්ථ දක්වන්නේ නැතිව යම් විද්‍යාත්මක පදනමක් මතයි ගොඩනඟා තිබෙන්නේ. මූලික ඒකක කිහිපයක් (7ක්) මුලින්ම අර්ථ දක්වා, සෙසු සියලුම සිය ගණනක් වූ ඒකක ගොඩනඟා තිබෙන්නේ මෙම මූලික ඒකක 7 ආශ්‍රයෙනි. දිග (length) මැනීමට මීටර්ද (meter - m), ස්කන්ධය (mass) මැනීමට කිලෝග්‍රෑම්ද (kilogram - kg), කාලය (time) මැනීමට තත්පරද (second - s), විදුලි ධාරාව (electric current) මැනීමට ඇම්පියර්ද (Ampere - A), ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය හෙවත් මවුල ගණන මැනීමට මවුලද (mole), ආලෝක දීප්ත ත්‍රීව්‍රතාව මැනීමට කැන්ඩෙලාද (candela – cd), උෂ්ණත්වය මැනීමට කෙල්වින්ද (Kelvin - K) යනු එම මූලික ඒකක 7 වේ.

වර්ගඵලය යනු “දිග x දිග” ලෙසද, පරිමාව යනු “දිග x දිග x දිග” ලෙසද, වේගය යනු “දිග බෙදීම කාලය” ලෙසද, බලය යනු “ස්කන්ධය වැඩි කිරීම දිග බෙදීම කාලයේ වර්ගය” ආදී ලෙස අනෙක් සියලු ඒකකයන් ඉහත මූලික ඒකක 7න් ව්‍යුත්පන්න කරගනී. බොහෝවිට මෙලෙස ව්‍යුත්පන්න කළ ඒකක දිගින් වැඩිය. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත දැක්වූ බලය සඳහා වන ඒකකය බලන්න. එය “ස්කන්ධය x දිග / (කාලය)2වේ. මෙවැනි අවස්ථාවලදී ඒවාට කෙටි ඒකක නාමයන් හඳුන්වාදී තිබෙනවා. ඉහත බලය සඳහා වන කෙටි ඒකක නාමය වන්නේ නිව්ටන් (Newton – N) වේ. වොට් යන කෙටි නාමයේ දිගු ව්‍යුත්පන්න ඒකකය වන්නේ “ස්කන්ධය x (දිග)2 / (කාලය)3 වේ. වෝල්ට්, කූලෝම්, ඕම්, ෆැරඩ්, හෙන්රි ආදී ලෙස හමුවන ඒකක සියල්ලම මෙලෙස යෙදූ කෙටි ඒකක නාමයන් වේ.

මේ සමගම ඒකකයන්ගේ කුඩා ප්‍රමාණයන් හා විශාල ප්‍රමාණයන් දැක්වීමට උපක්‍රමයක්ද පවතිනවා. ඒකක නාමය ඉදිරියන් යම් සමානුපාත අගයක් දක්වන උපසර්ගයක් දැමීමයි මෙම උපක්‍රමය වන්නේ. එම උපසර්ග පදද, ඒවායේ කෙටි අකුරද (මේවායේ සිම්පල් කැපිටල් භේදය එලෙසම පිළිපැදිය යුතුය), ඒවායේ සාපෙක්ෂ අනුපාතයද සමග පහත දැක්වේ.

පිකෝ (pico – p) – 10-12                            කිලෝ (kilo – k) - 103
නැනෝ (nano – n) – 10-9                          මෙගා (mega – M) - 106
මයික්‍රෝ (micro – u) – 10-6                       ගිගා (giga – G) – 109
මිලි (milli – m) – 10-3                                         ටෙරා (tera – T) – 103
සෙන්ටි (centi – c) – 10-2                           හෙක්ටො (hecto – H) – 102
ඩෙසි (deci – d) – 10-1                               ඩෙකා (deca – D) – 10

උදාහරණයක් ලෙස, මීටර් 1000 (1m) යන්න කිලෝමීටර් 1 (1km) ලෙස ලිවිය හැකියි. හර්ට්ස් 20,000,000 (20000000Hz) යන්න මෙගාහර්ට්ස් 20 (20MHz) ලෙසද, තත්පර දහසෙන් පංගුව හෙවත් තත්පර 0.001 (0.001 s) යන්න මිලිතත්පර 1 (1ms) ලෙසද ලිවිය හැකියි. පිකෝෆැරඩ් 4ක් යනු ෆැරඩ් 0.000000000004 වේ.

විදුලි සන්නායකයක් දෙපසට වෝල්ටියතාවක් ලබා දුන් විට, ඒ හරහා විදුලි ධාරාවක් ගලා යන බව දන්නවානෙ. එහෙත් එසේ ගලා යන ධාරාවේ ප්‍රමාණය වෙනස් වෙනවා එම සන්නායකය අනුව. උදාහරණයක් ලෙස, යම් ගනකමක් සහිත යම් දිගක් සහිත තඹ කම්බියක් හරහා යම් වෝල්ටියතාවක් යෙදූ විට ගමන් කළ ධාරාව සටහන් කර ගත්තා යැයි සිතමු. දැන් එම ගනකමම හා එම දිගම සහිත ඇලුමිනියම් කම්බියක් එතැනට ආදේශ කළ විට ගලා යන ධාරාව තඹ කම්බිය හරහා ගලා ගිය ධාරාවට වඩා අඩු බව පෙනේවි. මීට හේතුව සන්නායකයේ ප්‍රතිරෝධයයි (resistance – R). විභවයක් යෙදූ විට, සන්නායකයක් ඔස්සේ ධාරාවක් ගලා යන විට එම සන්නායකය විසින් එම ගලා යන ධාරාවට ප්‍රතිරෝධයක් හෙවත් "හතුරුකමක්" පෙන්වයි. විවිධ සන්නායකවල ප්‍රතිරෝධකතාව වෙනස් වේ. මෙම ප්‍රතිරෝධය ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස්හි කරදරයක් වන්නා සේම, ඉන් ඉතාම ප්‍රයෝජනවත් කාර්යන්ද සිදු කරගනී (මේ ගැන පසුවට බලමු). ප්‍රතිරෝධය මනින සම්මත ඒකකය ඕම් (Ohm) වන අතර, එහි සංඛේතය ලෙස ඇත්තේ Ω යන ග්‍රීක අකුරයි. ප්‍රතිරෝධයට “ඕම් ගණන” යන අරුත ඇතිව Ohmage (ඕමේජ්) යන වචනයද සමාන වචනයක් සේ යෙදිය හැකිය.


ිදුලි ප්‍රතිරෝධයට හේතුව කුමක්ද? විදුලිය යනු ආරෝපණ/ඉලෙක්ට්‍රෝන ගලා යෑමනෙ. මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝන ගලා යෑමේදී යම් බාධාවක් පවතිනවා. එම බාධාව වන්නේද ඉලෙක්ට්‍රෝනමයි. ඉලෙක්ට්‍රෝන සන්නායකය දිගේ ගමන් කරන්නේ කම්පනය වෙමින්ය. හරියට බීපු මනුස්සයෙක් පාරේ යන්නා සේය. එවිට ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කරන්නේ අහල පහල ඇති තවත් ඉලෙක්ට්‍රෝනවල “හැප්පෙමින්ය”. එවිට ගමන අඩාල වේ. එය හරියට උත්සව කාලයකදී පාරේ යන විට අපට කැමති වේගයෙන්ම ගමන් කිරීමට බැරි වන්නා සේය. මෙය තමයි ප්‍රතිරෝධය ලෙස අප පිටත සිට දකින්නේ. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ එක් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ගමන් කරන අක්‍රමවත් ගමනයි.


සාමාන්‍යයෙන් සන්නායකයක උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට එහි ඉලෙක්ට්‍රෝන වැඩි වැඩියෙන් කම්පනය වේ. එවිට, ඉලෙක්ට්‍රෝනවල ගැටීම් තව තවත් වැඩි වී ප්‍රතිරෝධය වැඩි වේ. ඒ කියන්නේ සන්නායකයක උෂ්ණත්වය අඩු කළ විට එහි ප්‍රතිරෝධය අඩු කළ හැකි බව නේද? ඔව්, එයයි පරිපථ හැකි තරම් සිසිල්ව තබන්නට එක් හේතුවක් වන්නේ. එහෙත් පරිවාරකවලදී (හා අර්ධ සන්නායකවල) තත්වය තරමක් වෙනස්ය. මේවායේ මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන එක්කෝ ඇත්තෙම නැත; නැතිනම් ඉතාම සුලු ප්‍රමාණයක් පමණි තිබෙන්නේ. මේවාට තාපය ලබා දෙන විට, අයණීකරණය වැඩි වැඩියෙන් සිදු වී, මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන අවශ්‍ය ප්‍රමාණය දක්වා වැඩි වේවි. එවිට ප්‍රතිරෝධය අඩු වී විදුලිය සන්නයනය කරන තත්වයට පත් වේවි.

විභවය වැඩි කරගෙන යන විට, ධාරාවද සාමාන්‍යයෙන් සමානුපාතිකව වැඩි වේ (ඒ කියන්නේ විභවය දෙගුණයකින් වැඩි කළ විට ධාරාවද දෙගුණයකින් වැඩි වේ; විභවය පස් ගුණයකින් අඩු කළ විට ධාරාවද පස් ගුණයකින් අඩු වේ). මෙම සමානුපාතක බව සූත්‍රයක් ලෙස ඉදිරිපත් කළේ ඕම් නම් විද්‍යාඥයා විසින් නිසා එම සූත්‍රය ඕම් සූත්‍රය/නියමය (Ohm’s law) හැදින්වේ. ඕම් නියමය පහත ඇත. මුලු විදුලි හා ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් ක්ෂේත්‍රයේම ඉතාම වැදගත්ම සූත්‍රය මෙය බව කිව හැකිය. මෙම නියමය වලංගු වන්නේ නියත (එනම්, විචලනය නොවන) උෂ්ණත්වයක් පවතී නම් පමණි.

වෝල්ටියතාව = ධාරාව x ප්‍රතිරෝධය (V = IR හෝ E=IR)


උදාහරණයක් ලෙස, යම් කම්බියක් දෙපස ඇති වෝල්ටියතාව වෝල්ට් 10 විට, ඒ හරහා ඇම්පියර 1ක ධාරාවක් ගලා ගියේ නම්, එම කම්බි කැබැල්ලේ ප්‍රතිරෝධය ඉහත සූත්‍රයට අනුව, (වෝල්ට් 10) / (ඇම්පියර් 1) = ඕම් 10 වේ.

එම කම්බි කැබැල්ලම දැන් තිබෙන දිග මෙන් දෙගුණයක දිගක් බවට පත් කළ විට, එහි ප්‍රතිරෝධය දැන් වෙනස් වේ. මෙවිට ඉහත ආකාරයටම වෝල්ට් 10ක් වන විට, ධාරාව ඇම්පියර් 0.5ක් බව පෙනේවි. එවිට, ප්‍රතිරෝධය 10/0.5 = 20 ඕම් වේ. ඒ කියන්නේ සන්නායකයක දිග වැඩිවන විට, එහි ප්‍රතිරෝධයද ඊට සමානුපාතිකව වැඩි වේ. මේ ආකාරයටම දිග නොවෙනස්ව තබා සන්නායකයේ හරස්කඩ වර්ගපලය (cross-sectional area) වැඩි කළ විට එහි ප්‍රතිරෝධය ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතක වේ (ඒ කියන්නේ හරස්කඩ වර්ගඵලය වැඩි වන විට, ප්‍රතිරෝධ අගය අඩු වේ; හරස්කඩ වර්ගඵලය අඩු වන විට, ප්‍රතිරෝධ අගය වැඩි වේ). දිග හා හරස්කඩ වර්ගඵලය යන සාධක දෙක මත ප්‍රතිරෝධ අගය වෙනස් වීම පහත ආකාරයේ සූත්‍රයකට මග පාදනවා.


ප්‍රතිරෝධය = ප්‍රතිරෝධකතාව x දිග / හරස්කඩ වර්ගඵලය

ප්‍රතිරෝධකතාව (resistivity – ρ) යනුවෙන් අලුත් සාධකයක්ද දැන් පැමිණ තිබේ. ඉන් කියන්නේ යම් සන්නායකයක ඇති ආවේණික ගුණයකි. උදාහරණයක් ලෙස, තඹ ගත් විට, හැමවිටම තඹවල ප්‍රතිරෝධකතාව නියත අගයකි. එලෙසමයි අනෙක් සන්නායකවලටත් ඊටම ආවේණික වූ නියත ප්‍රතිරෝධතා අගයක් පවතී. පහත වගුවේ දැක්වෙන්නේ ප්‍රධාන සන්නායක කිහිපයක ප්‍රතිරෝධකතා අගයන්ය.


ඉහත සූත්‍රය අනුව දැන් අපට පුලුවන් ඕනෑම දිගක් හා ඕනෑම හරස්කඩ වර්ගඵලයක් සහිත කම්බියක ප්‍රතිරෝධය නිවැරදිව සොයා ගන්නට (ඉහත වගුව ඇසුරින්). උදාහරණයක් ලෙස, දිග මීටර 10ක්ද, හරස්කඩ වර්ගඵලය වර්ගමිලිමීටර් 1ක්ද වන තඹ කම්බි කැබැල්ලක පවතින ප්‍රතිරෝධය ගණනය කරමු. තඹවල ප්‍රතිරෝධකතාව ඉහත වගුවෙන් ලබා ගන්න.

ප්‍රතිරෝධය = (1.68 x 10-8 ohm-meter) x 10m / (o.ooooo1) m2 = 168,000 Ohms වේ.

ප්‍රතිරෝධය හැමවිටම සන්නායකයේ දිග හා හරස්කඩ වර්ගඵලය වෙනස් කිරීමෙන් විචලනය වුවත්, ප්‍රතිරෝධකතාව එසේ නොවන බව පැහැදිලියිනෙ. ප්‍රතිරෝධකතාව රදා පවතින්නේ අප යොදා ගන්නා ද්‍රව්‍ය මතයි. ඉහත වගුව අනුව පැහැදිලි වෙනවා අඩුම ප්‍රතිරෝධකතාව පවතින්නේ රදී (Silver) නම් ලෝහයට බව. ඊට පසුව ඇති අඩුම ප්‍රතිරෝධය තිබෙන්නේ තඹ (Copper) වලටයි. ඉන්පසුව රත්තරං (Gold) , ඉන්පසුව ඇලුමිනියම් (Aluminium හෝ Aluminum) ලෝහයද, ඊටත් පසුව යකඩ (Iron) ඇත. මේ සියල්ලටම පසුවයි අප පෑස්සීමට ගන්නා ඊයම් (Lead – ලෙඩ්) තිබෙන්නේ (ඇත්තටම පෑස්සීමට යොදා ගන්නා ද්‍රව්‍ය (soldering wire) තනිකරම ඊයම් නොව ඊයම් හා ටින් යන මූලද්‍රව්‍ය දෙකෙහි මිශ්‍රණයකි).

විදුලිය ගමන් කරවීමට අප සන්නායක (වයර්) යොදා ගන්නවානෙ. මේ සදහා අප හැමවිටම උත්සහ දැරිය යුත්තේ අඩුම ප්‍රතිරෝධය තිබෙන සන්නායක වර්ගයක් යොදා ගන්නටයි. ඒ අනුව අප වයර් සදහා භාවිතා කළ යුත්තේ රදී ලෝහයෙන් තැනූ වයර් නේද? එහෙත් එය කළ නොහැකියිනෙ මොකද රිදී යනු මිල අධික වටිනා ලෝහයකි. එබැවින් වියදම වැනි ප්‍රායෝගික කරුණුද අපගේ පරිපථ ආදිය ගොඩනගන විට මතු වන බව පෙනේ. ඒ අනුව ඊළගට හොදම සන්නායකය වන තඹ අපේ පරිපථවලදී හැමවිටම භාවිතා කරනවා. තඹ යනුද එන්න එන්නම ක්ෂය වී ගෙන යන සම්පතක් නිසා, කාලයත් සමග එහි මිලද සීඝ්‍රයෙන් ඉහල යමින් පවතිනවා. මේ නිසා, අධික ප්‍රමාණවලින් කම්බි ඇදිය යුතු අවස්ථාවලදී ඇලුමිනම් තමයි යොදා ගන්නේ. ඇලුමිනම් යනු ඉතා බහුලවම හමුවන ලෝහයක් වන අතර එහි මිල අනෙක් ඒවාට වඩා අඩුද වේ. ඊට අමතරව ඇලුමිනියම් යනු ඉතා සැහැල්ලු හා ශක්තිමත් ලෝහයක් වීමද වාසියකි (මෙම ගතිගුණය නිසයි ගුවන්යානා තැනීමට ඇලුමිනම් යොදාගන්නේ). දළ වශයෙන් ඇලුමිනයම්වල ප්‍රතිරෝධකතාව තඹවල ප්‍රතිරෝධකතාවට වඩා 33%ක් හෙවත් 1/3ක් වැඩිය.

සාමාන්‍යයෙන් අපි පරිපථවලදී යොදාගන්නා වයර්වල ප්‍රතිරෝධය 0 ලෙස සලකාගෙනයි වැඩ කටයුතු කරන්නේ. මෙහිදී කම්බිය තුලින් ගලන ධාරා ප්‍රමාණයට අනුවයි කම්බියේ මහත (හරස්කඩ වර්ගඵලය) තීරණය කළ යුත්තේ. ගලා යා යුතු ධාරා ප්‍රමාණය වැඩි වන විට, කම්බියේ හරස්කඩ වර්ගඵලය වැඩි කළ යුතුය (නැතහොත් කම්බියේ ප්‍රතිරෝධය වැඩි වී ගිනියම් වේවි). ට්‍රාන්ස්මිටරයේ සිට ඇන්ටනාව දක්වා යන ෆීඩර් වයරයේ තිබිය යුතු හරස්කඩ වර්ගඵලයද මේ විදියටමයි සොයන්නේ. එක් එක් ධාරා ප්‍රමාණයන් සඳහා කම්බියේ “ගේජ් එක” දක්වා තිබෙන වගුවක් මෙහිදී භාවිතා කිරීමට සිදු වේ.

කෙසේ වුවත්, සමහර අවස්ථාවලදී වයර්වල ප්‍රතිරෝධය ශූන්‍ය ලෙස සැලකීමට බැරි වෙනවා. මෙවිට ඉහත ප්‍රතිරෝධකතා වගුව හා සූත්‍රය යොදා ගැනීමට සිදු වෙනවා ඒ ඒ අවස්ථාවල ප්‍රතිරෝධය සෙවීම සඳහා.

එක් එක් ධාරා ප්‍රමාණයන් සඳහා ම්බිවල ගේජ් දැක්වීමට ක්‍රම කිහිපයක්ම තිබෙනවා. කෙලින්ම හරස්කඩ වර්ගඵලය හෝ විශ්කම්භය හෝ අරය දැක්විය හැකියි. කම්බි සාමාන්‍යයෙන් වෘත්තාකාර නිසා වෘත්තයේ විශ්කම්භය (හෝ අරය) දන්නා විට එහි වර්ගඵලය (එනම් හරස්කඩ වර්ගඵලය) පහසුවෙන්ම සෙවිය හැකියි “හරස්කඩ වර්ගඵලය = π x (අරය)2යන සූත්‍රයට අනුව (විශ්කම්භය = 2 x අරය).

මේ සමගම ගේජ් යම් ක්‍රමවේදයකට අංක කර තිබෙන ක්‍රමද තිබේ. ඒ අතර දැනට ලෝකයේ ප්‍රචලිත එවැනි අංකිත ක්‍රම දෙකක් තමයි AWG (American Wire Gauge) හා SWG (Standard Wire Gauge) යන ක්‍රම දෙක. මේ ක්‍රම දෙකම එකම ක්‍රමවේදය අනුගමනය කළත්, මෙම වගුවල අගයන් එකිනෙකට ගැලපෙන්නේ නැත. එනිසා ගේජ් එකක් අංකයක් මගින් දී ඇති විට, එය AWGSWGද වග සොයා බැලිය යුතුය. පහත දැක්වෙන්නේ එම වගු දෙකයි. උදාහරණයක් ලෙස බලන්න AWG 20 හා SWG 20 යන අගයන් දෙක වගු දෙකෙහි. ගලා යා හැකි උපරිම ධාරා ප්‍රමාණයන් (max amp) වෙනස් බව පෙනේවි. තවද, ගේජ් අංකය වැඩිවන විට ඒ හරහා ගලා යා හැකි ධාරා ප්‍රමාණය අඩුවන බවද වගු නිරීක්ෂණය කරන විට පෙනේවි. මෙම වගු දෙක ප්‍රින්ට් කරගෙන නිතර වැඩකරන තැන තබා ගැනීමට තරම් වටිනවා.

හත වගුවල ගේජ් අංකයත්, ඒ ගේජ් අංකයට හිමි විශ්කම්භය අඟල්වලිනුත් (inch) මිලිමීටර්වලිනුත් දක්වා තිබෙනවා. ඊට අමතරව එම ගේජ් එක සහිත වයරයක මීටර් 1000කට හෙවත් කිලෝමීටරයකට තිබෙන ඕම් ගණනත් අඩි දහකට (1kft) තිබෙන ඕම් ගණනත් වෙන වෙනම තීරු දෙකක දක්වා තිබෙනවා. ඉන්පසුව එම ගේජ් එකේ වයරයක් හරහා ගලා යා හැකි උපරිම ධාරා ප්‍රමාණය දක්වන තීරුවක් තිබෙනවා. අවසානයේ යම් සංඛ්‍යාතයක් දක්වන තීරුවක්ද තිබෙන අතර මෙම තීරුව ගැන පසුවට චර්මීය ආචරණය ගැන කතා කරන විට විමසා බලමු.

සාමාන්‍යයෙන් කම්බි මහත් වන විට එහි මිලද වැඩි වේ (මොකද වැඩිපුර ලෝහ ප්‍රමාණයක් කම්බි මහත වන විට වැය වන නිසා). එනිසා කවුරුත් බලන්නේ තමන්ගේ වැඩේට අවශ්‍ය අවම ගේජ් එක සහිත වයරයක් යොදා ගැනීමටයි. එහෙත් කිසිවිටක තමන් යැවීමට බලාපොරොත්තුවන ධාරාවට වඩා අඩු ධාරාවක් සඳහා සුදුසු අඩු ගේජ් සහිත වයරයක් නම් යොදන්න එපා. කම්බි රත්වී ගිනි ගැනීමට පවා පුලුවන. හැමවිටම තමන් යැවීමට බලාපොරොත්තු වන ධාරා ප්‍රමාණයට ගැලපෙන ගේජ් එකක්ම යොදන්න. සමහරවිට උපරිම ධාරාව ගලන්නේ ඉදහිට වෙන්නට පුලුවන්; බොහෝ වේලාවක් තුල ගලන්නේ එම උපරිම ධාරාවට වඩා අඩු ධාරා ප්‍රමාණයක් වීමට පුලුවන්. එසේ වුවත්, ඉදහිට හෝ ගමන් කරන එම උපරිම ධාරාවට ගැලපෙන ගේජ් එකක් තමයි යොදන්නට ඕන. තවද, එම වයර් යොදන්නේ සුළං බිඳක්වත් නොවදින තැනක නම්, ඉහත කියා දුන් ආකාරයට ලබා ගත් ගේජ් එකටත් වඩා අඩුම ගණනේ එක ඉලක්කමක් අඩු ගේජ් එකක් සහිත වයරයක් යෙදිය හැකි නම් වඩා සුදුසු වේ. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත ගණනය කිරීම අනුව අපට අවශ්‍ය ගේජ් එක AWG 30 නම්, එම වයරය යොදන්නේ සුළංවත් වදින්නේ නැති සංවෘත ප්‍රදේශයක නම්, AWG 29 ගේජ් එක හෝ ඊටත් අඩු ගේජ් එකක් සහිත වයරය ගන්න.




තඹවල සැලකිලිමත් විය යුතු කරුණක් තිබේ. එනම්, තඹ මල කෑමයි (තඹ ඔක්සයිඩ් සෑදීම ලෙසද මෙය හැදින්විය හැකියි). ඒ කියන්නේ තඹ අවට වාතය සමග ප්‍රතික්‍රියා කරනවා. තඹවල ප්‍රතිරෝධයට වඩා තඹ ඔක්සයිඩයේ ප්‍රතිරෝධය වැඩිය. ඉතිං ඔක්සයිඩ බැදුණු තඹ කම්බි දෙකක් එකිනෙකට අමුණන විට දැන් එම කම්බි දෙකෙන් එකක සිට අනෙකට විදුලිය ගමන් කරන විට, එම විදුලිය ගමන් කරන්නේ වැඩි ප්‍රතිරෝධයක් තිබෙන ඔක්සයිඩ ස්ථර (layer) හරහාය.

මෙම ප්‍රශ්නය තවත් උග්‍ර වෙනවා ඇලුමිනම්වලදී. ඇලුමිනම්ද වාතයේ ඇති ඔක්සිජන් සමග ප්‍රතික්‍රියා කර ඇලුමිනම් ඔක්සයිඩ් සාදනවා . තඹ ඔක්සයිඩය මෙන් නොව, ඇලුමිනම් ඔක්සයිඩය පරිවාරක වේ (ඒ කියන්නේ විදුලි ධාරාව ගලා යෑම අඩපන කරනවා). මෙනිසා ඇලුමිනියම් කම්බි යොදා ගන්නා විට, විශේෂයෙන් සැලකිලිමත් විය යුතු වෙනවාමයි මොකද ඇලුමිනයම් කම්බි දෙකක් එකට සම්බන්ධ කරන විට, එම කම්බිවල ඔක්සයිඩ තිබුණොත් හරියට එය රබර් ආවරණය සහිත වයර් දෙකක් රබර් ආවරණය ඉවත් නොකරම එකට සම්බන්ධ කරනවා වැනිය.

යකඩ ගැන නම් කවුරුත් දන්නවානෙ. යකඩ මලකඩ කන විට, ලෝහයද ක්‍රමයෙන් විනාශ වී යනවා (ඇලුමනියම්, තඹ ආදී ලෝහ නම් යකඩ මෙන් ක්‍රමයෙන් මලකා විනාශ නොවේ). එනිසා හැකි තරම් යකඩ භාවිතාව අඩු කළ යුතුය විදුලිය සන්නයනය කිරීම සදහා.

මෙම ලෝහ සියල්ල හැකි තරම් වාතයට නිරාවරණය වීම අවම කළ යුතුය. එහෙත් එය සිතන තරම් පහසු නැත. අඩුම තරමේ මෙවැනි වයර් දෙකක් එකිනෙකට අමුණන විට, එම කම්බි අග්‍රවල ඔක්සයිඩ ඉවත් වන තෙක් සූරා දැමිය යුතුයි. ඉන්පසු ඔක්සයිඩ රහිත අග්‍ර දෙක වැඩි කල් නොයවා (කල් ගත වුවොත් නැවත ඔක්සයිඩ් බැදේවි) එකිනෙකට හොදින් අමුණා එම අමුණපු තැන ඊයම්වලින් පෑස්සීම සුදුසුය. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ ඔක්සයිඩ බැදුනු හා නොබැදුනු තඹ පෙනෙන ආකාරයයි (ඔක්සයිඩ් නොබැඳුනු විට ඒවායෙන් දිස්නයක් පෙනේ).


සමහර අවස්ථාවලදී තඹ ඔක්සයිඩය නොසලකා හැරිය නොහැකිය. එවැනි භාවිතාවන්වලදී තඹ අග්‍ර රිදී ලෝහය ආලේප (ලෝහාලේප – electroplating) කර ඇත. රිදී හා රන් යනු ඉතාම අඩුවෙන් ඔක්සයිඩ සාදන ලෝහ දෙකකි. උසස් ක්‍රියාකාරිත්වයක් සහිත අයිසීවල පින් රන්වලින් ලෝහාලේප කෙරේ. රිදී ලෝහාලේප කිරීම නිසා රේඩියො සංඛ්‍යාත තරංගවලට අමතරව වාසියක්ද අත් වේ (ඒ ගැන පසුවට පැහැදිලි කරන්නම්).

පරිපථවලදී සමහරවිට හමුවේවී වෙනස් ලෝහවලින් සෑදූ කම්බි/වයර්. එය සාමාන්‍ය දෙයකි (එහෙත් බොහෝවිට හමුවන්නේ තඹ කම්බිය). මෙය තරමක ගැටලුවක් ඇති කළ හැකිය. ඊට හේතුව මෙයයි. විවිධ ලෝහ දෙකක් එකිනෙකට ස්පර්ශව ඇති විට, “අමුතු ජාතියේ” මලකඩ කෑමක් සිදු වේ. මෙය ගැල්වානික් මලකෑම (Galvanic corrosion) හෙවත් ගැල්වානික් ප්‍රතික්‍රියාව (Galvanic reaction)ලෙස හැඳින්වේ.

මෙය වැලැක්වීමට හොඳ ක්‍රම කිහිපයක් තිබේ. ලෝහ දෙක විද්‍යුත් වශයෙන් එකිනෙකට ස්පර්ශ නොවන සේ තැබීම පහසුම ක්‍රමයයි. එහෙත් මෙම ක්‍රමය විදුලිය සම්බන්ධ භාවිතාවන්හි යොදා ගන්නට බැහැනෙ මොකද අපට සිදු වෙනවා කම්බි එකිනෙකට අමුනන්නට. ඇත්තෙන්ම, ගැල්වානික් මලකෑම සිදු වන්නේ අයන සහිත මාධ්‍යක එම ලෝහ දෙක ස්පර්ශව පවතින විට පමණි. ඒ අනුව මුහුදු ජලය මෙන්ම සාමාන්‍ය ජලයද එවැනි මාධ්‍ය ලෙස ක්‍රියා කළ හැකියි. වාතයේ තිබෙන ජලවාෂ්පද යම් පමණකට එවැනි මාධ්‍යයකි. ඉතිං අපට පුලුවන් කම්බි දෙක අමුනපු තැන හොඳින් ආවරණය කරන්නට ජලවාෂ්පවත් ඇතුලු නොවන පරිදි. එවිට මලකෑම සිදු නොවේ (ප්‍රතික්‍රියාව සිදුවීමට අවශ්‍ය මාධ්‍යය නොමැති නිසා). මේ සඳහා ග්‍රීස්, වාර්නිෂ් වැනි ද්‍රව්‍යයක් ආලේප කළ හැකියි වයර් දෙක හොඳින් අමුණා පෑස්සුවාට පසුව. සාමාන්‍යයෙන් ග්‍රීස් විදුලි පරිවාරකයකි. එහෙත් විදුලි සන්නයනය කරන විශේෂිත ග්‍රීස් පවා නිපදවා තිබෙනවා මෙවැනි අවශ්‍යතා සඳහා. එවිට එම ග්‍රීස් කම්බිවල ආලේප කර, ඉන්පසුව කම්බ් දෙක එකිනෙකට ඇමිනිය හැකියි. තවත් හොඳ උපක්‍රමයක් නම්, රිදී, රන් වැනි ලෝහයකින් කම්බි ලෝහාලේප කිරීමයි. රන් රිදී යන ලෝහ ඉතාම අඩුවෙනුයි ගැල්වානික් ප්‍රතික්‍රියාවට සහභාගි වන්නේ (වයර් කම්බි අග්‍ර හෝ කනෙක්ටර් රිදී වැනි ලෝහයකින් ලෝහාලේප කරන්නට තවත් හේතුවක් නම් මෙය තමයි). අවශ්‍ය නම්, මේ ගැන රසායනික විද්‍යාත්මක හොඳ පැහැදිලි කිරීම් අන්තර්ජාලයෙන් කියවා ඉගෙන ගත හැකියි.

වයරයක/සන්නායකයක ප්‍රතිරෝධය වැඩි වුවොත් කුමක් වේද? ප්‍රතිරෝධය වැඩි වන්නට වන්නට එය රත් වීමද වැඩි වේ. එය වටිනා විදුලි ශක්තිය හානි වීමකි. අපට වයර් අවශ්‍ය වන්නේ විදුලි ශක්තිය අවශ්‍ය විදුලි උපාංග/උපකරණ වෙත රැගෙන යාමට මිස, එලෙස ගමන් කරන විදුලිය හානි කිරීමට නොවෙයිනෙ. එනිසයි ඉහතදී පැවසුවේ පුලුවන් තරම් අඩු ප්‍රතිරෝධයක් තිබෙන ලෝහයක් භාවිතා කරන්න කියා. යම් ප්‍රතිරෝධයක් තිබෙන සන්නායකයක් හරහා යම් විදුලි ධාරාවක් ගලා යන විට, අපට පහසුවෙන්ම එම සන්නායකය විසින් අපතේ යවන විදුලි ශක්ති ප්‍රමාණය ගණනය කළ හැකියි පහත දැක්වෙන සූත්‍රයෙන්. මෙම හානිවන ශක්තිය ඇත්තටම තාපය බවට පත් වේ. මෙලෙස යම් සන්නායකක් ඔස්සේ ගලා යන විදුලි ශක්තියෙන් කොටසක් තාප ශක්තිය බවට පත් වීම තාප උත්සර්ජනය (heat dissipation) ලෙස හැදින්වෙනවා. තවද, මෙලෙස තාප උත්සර්ජනය සිදුවීමේ ක්‍රියාවලිය ජූල් තාපනය (Joule heating) ලෙස හැදින්වෙනවා (මේ පිළිබද පර්යේෂණ පැවැත්වූ ජූල් නම් විද්‍යාඥයාගේ නමින්ම එය නම් කර ඇත).

තාපය ලෙස හානිවන ශක්තිය = (ප්‍රතිරෝධය) x (විදුලි ධාරාව)2 (P = RI2)

උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රතිරෝධය ඕම් 100ක් වන සන්නායකයක් හරහා ධාරාව මිලිඇම්පියර් 200ක් ගලා යන්නේ නම්, උත්සර්ජනය වන ශක්තිය වනනේ 100 x (0.2)2 = 4 ජූල් වේ. සෑම සන්නායකයකම කිසියම් හෝ ප්‍රතිරෝධයක් පවතින නිසා අනිවාර්යෙන්ම සෑම සන්නායකයක් හරහාම ධාරාව ගමන් කරන විට තාප උත්සර්ජනය ඇති වෙනවාමයි. වයර්/සන්නායක පමණක් නොව, රෙසිස්ටර්, කැපෑසිටර්, ඉන්ඩක්ටර්, ඩයෝඩ්, ට්‍රාන්සිස්ටර්, රේඩියෝ වෑල්ව්, ඇන්ටනා ආදී සෑම විදුලි උපාංගයකමත් යම් හෝ ප්‍රතිරෝධයක් තිබෙනවා. එනිසා විදුලිය සපයා මෙම උපාංග ක්‍රියාත්මක වන විට ක්‍රමයෙන් රත් වනවා. ඕනෑම විදුලි උපාංගයක් ක්‍රියාත්මකව පවතින විට රත්වන බව ඔබ අත්දැකීමෙන්ම දන්නවානෙ. ඊට හේතුව දැන් පැහැදිලියිනෙ.

උපාංග රත් වන විට සාමාන්‍ය පරිසරය තුලදී ඒවා ඉබේම සිසිල් වෙනවා (උනු තේ කෝප්පයක් මේසය උඩ තැබූ විට එය ඉබේම කූල් වෙනවා). එහෙත් සිසිල් වන වේගයට වඩා රත්වන වේගය වැඩි වුවොත් උපාංග ක්‍රමක්‍රමයෙන් රත්වීම වැඩි වී පිලිස්සී යෑම හෝ ගිනි ගැනීම විය හැකියි. රත් වූ විට පුපුරන ද්‍රව්‍ය තිබෙන බැටරි වැනි උපාංග නම් පිපිරී යෑමටද හැකියි. එනිසා හීට්සින්ක් යොදා හෝ ෆෑන් සවිකර හෝ වෙනත් උපක්‍රමවලින් හෝ උපාංග සිසිල් කළ යුතුමයි. එකවර පිලිස්සී නොගියත්, නිරන්තරයෙන්ම උපාංග ඉහල උෂ්ණත්වයේ පවතී නම්, එම උපාංගවල ජීව කාලය සීඝ්‍රයෙන් අඩු වේ.

ඉහත විස්තර අනුව ඔබට පැහැදිලි විය යුතුයි තාපය යනු පරිපථවලදී හතුරෙකු බව. එහෙත් එම තාපයෙන්ම අපට ප්‍රයෝජවත් දේවල් සිදු කර ගත හැකි බවද සිහිතබා ගත යුතුය. වතුර උනු කරන හීටර්, විදුලි උදුන්/අවන්, රෙදි මදින උපකරණ, තාපදීප්ත විදුලි බල්බ (incandescent electric bulbs), පරිපථ පාස්සන උපකරණය (“බවුතය") ඊට හොද උදාහරණ වේ. පරිපථවලදී නැතිවම බැරි උපාංගයක් වන රෙසිස්ටරයද ප්‍රතිරෝධ ගුණයෙන් වැඩ ගන්නා තවත් හොද අවස්ථාවකි.

ප්‍රතිරෝධය යන ගුණයේ ප්‍රතිවිරුද්ධ ගුණය සන්නයනය (conductance - G) ලෙස හැදින්වෙනවා. සන්නයනය මනින ඒකකය සීමන් (Siemen) හෙවත් මෝ (mho) වේ (mho යනු ohm යන අකුරු 3 අනෙක් පසට ලිවීමෙන් ලැබෙන වචනයකි). මෙම ප්‍රතිරෝධය හා සන්නයනය යන ගුණ දෙක එකිනෙකට ප්‍රතිලෝම ගුණ දෙකකි. ඒ කියන්නේ මේ දෙකෙන් එක් අගයක් දන්නේ නම්, අනෙක් අගය පහසුවෙන්ම සොයාගත හැකියි එම අගය 1 යට භාග සංඛ්‍යාවක් බවට පත් කිරීමෙන්. උදාහරණයක් ලෙස, යම් වයර් කැබැල්ලක ප්‍රතිරෝධය ඕම් 10 නම්, එම වයර් කැබැල්ලෙහි සන්නයනය 1/10 = 0.1 සීමන් වේ. එලෙසම යම් වයර් කැබැල්ලක සන්නයනය සීමන් 25 ක් නම්, එහි ප්‍රතිරෝධය 1/25 = 0.04 ඕම් වේ.

ප්‍රතිරෝධය හා සන්නයනය යනුවෙන් එකිනෙකට ප්‍රතිවිරුද්ධ සංකල්ප දෙක පවතින්නාක් සේම, ප්‍රතිරෝධකතාවට ප්‍රතිවිරුද්ධව සන්නායකතාව (conductivity - σ) යනුවෙන්ද ගතිගුණයක් පවතී. පෙර සේම, 1 යට භාග සංඛ්‍යාවක් බවට පත් කළ විට එකක් අනෙකට පරිවර්තනය කළ හැකියි. මේ අනුව, යම් ද්‍රව්‍යයක සන්නායකතාව වැඩි නම්, එය හොඳ සන්නායකයකි.

ධාරාව හා විභවය යන දෙක එකට ගුණ කිරීමෙන් ජවය ලැබෙන බව ඉහතදී පැවසුවා (P = VI යනුවෙන් එම සූත්‍රය සාමාන්‍යයෙන් දක්වනවා). මෙම සූත්‍රයට ඕම් සූත්‍රය ආදේශ කළ හැකියි. එවිට පහත ආකාරයේ තවත් ආකාර 2ක් අපට ලබා ගත හැකි වෙනවා.

P = VI හා V = IR
P = (IR).I → P = I2R
P = V.(V/R) → P = V2/R

මේ අනුව ජවය මැනීමට සූත්‍ර 3ක්ම තිබෙනවා නේද? ඇත්තටම වෙනස් වෙනස් සූත්‍ර 3ක් නොවේ ඒවා. එකම සුත්‍රයේ වෙනස් ආකාර 3ක් පමණි. උදාහරණයක් ලෙස, යම් උපකරණයක් ක්‍රියාත්මක කිරීමට වෝල්ට් 10ක්ද ධාරාව ඇම්පියර් 2ක්ද ලබා දිය යුතු නම්, එම උපාංගය වැය කරන ක්ෂමතාව 10x2 = 20 වොට් වේ (P=VI යෙදීමෙන්). එලෙසම, යම් උපකරණයක ප්‍රතිරෝධය ඕම් 10 නම් හා එය ක්‍රියාත්මක කිරීමට වෝල්ට් 10ක් ලබා දිය යුතු නම්, එම උපකරණයේ ජවය 102/10 = 10 වොට් වේ (P = V2/R). තවත් උදාහරණයක් ගමු. යම් උපාංගයකට සපයන ධාරාව ඇම්පියර් 2ක් නම් හා එම උපකරණයේ ප්‍රතිරෝධය ඕම් 10 නම්, එම උපාංගයේ ජවය වන්නේ 22 x 10 = 40 වොට් වේ (P=I2R යන සූත්‍රයට අනුව).

බලන්න P=I2R යන සූත්‍රයම නේද ජූල් තාපන සූත්‍රය ලෙස ලිව්වෙත්? ඒ කියන්නේ ජූල් තාපනයත් අපට මෙම සූත්‍ර 3න්ම සොයා ගත හැකියි. මෙහි පුදුම වන්නට දෙයක් නැහැ මොකද ජූල් තාපනය යනුද ශක්තිය වැය වූ තවත් එක් ක්‍රමයක් පමණි.

සටහන
විදුලියේදී හා ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස්වලදී විවිධ ගතිගුණ හා උපාංග අප කෙටි අකුරකින් සංඛේතවත් කරනවා. ඇත්තෙන්ම සෑම ක්ෂේත්‍රයකම මෙම සම්ප්‍රදාය පවතිනවා මොකද ඉන් අපට කෙටියෙන් හා පහසුවෙන් පරිපථ හෝ සැලසුම් නිරූපණය කළ හැකි වෙනවානෙ. විදුලියේදී අපට නිතර හමුවන මෙවැනි සංඛේත අකුරු කිහිපයක් පහත දැක්වේ. ඇත්තෙන්ම මෙම අක්ෂරම යොදා ගත යුතු නැති වුවත්, කවුරුත් සම්මත කරගෙන තිබෙන මෙම අක්ෂර යොදා ගත් විට කාටත් වැඩ පහසු වේ. සම්මතයන් (standards) ඇති කර ගැනීමෙහි තිබෙන ප්‍රධාන වාසියකි එය.

voltage – v               current – I                           time – t
resistance – r            power – p                           length – l
capacitance – c        inductance – L                    mass – m
conductance – G      reactance – x                      area – a
impedance – z          admittance – y                   frequency – f
Susceptance – B

ඉහත අක්ෂර සිම්පල් හෝ කැපිටල් අක්ෂරවලින් දැක්විය හැකියි. ඊට අමතරව, එම අක්ෂරවලට පසුව යටිකුරක්ද (subscript) යෙදිය හැකියි. උදාහරණ ලෙස, V1, Xc ගමු. එවිට, එම යටිකුරෙන් එම ගතිගුණය අයිති කාටද කියා කියැවේ (Xc හිදී කැපෑසිටරයට අයත් රියැක්ටන්ස් කියා හැඟවේ); නැතහොත් එකම ගති ගුණය කිහිප සැරයක් ලියන විට, ඒවා එකින් එක වෙන් කිරීමට එම යටිකුර ප්‍රයෝජනවත් වේ (V1 හිදී පළමු වෝල්ටියතා අගය යන්න හැඟවේ; වෙනත් වෝල්ටියතා අගයන් v2, v3 ආදී ලෙස දැක්විය හැකියි දැන්).

No comments:

Post a Comment