रचना व कार्य सांगा, व्यवस्थित आकृती काढून भागांना नावे द्या.
अ) विद्युतचलित्र ब) विद्युतजनित्र (प्रत्यावर्ती)
उत्तर :
विद्युतचलित्र - विद्युत ऊर्जेचे यांत्रिक ऊर्जेत रूपांतर करणारे यंत्र म्हणजे विद्युतचलित्र होय.
तत्त्व - चुंबकीय क्षेत्रातून विद्युतधारा वाहून नेणाऱ्या तारेवर 'बल' कार्य करते. ह्या बलाची दिशा, चुंबकीय क्षेत्राची दिशा व विद्युत धारेची दिशा यावर अवलंबून असते. जर विद्युत धारेची दिशा व चुंबकक्षेत्राची दिशा परस्पर लंब असतील तर विद्युत वाहक तारेवर कार्य करणाऱ्या बलाची दिशा ही ह्या दोहोंशी लंब असते. हे फ्लेमिंग या शास्त्रज्ञाने स्पष्ट केले याच तत्त्वावर विद्युतचलित्र कार्य करते.
रचना - आकृतीत दाखविल्याप्रमाणे विद्युतरोधक आवरण असलेले तांब्याच्या तारेचे आयताकृती कुंडल N व S या प्रबळ चुंबक ध्रुवामध्ये ठेवलेले असते. ह्या बाजू चुंबकीय क्षेत्राच्या दिशेला लांब असतात.
कुंडलाची दोन टोके X व Y या दुभंगलेल्या कड्याला जोडलेली असतात. विद्युतरोधक आवरण असलेले कड्याचे दोन भाग चलित्राच्या आसावर पक्के बसविले असतात. दोन विदयुत वाहक कार्बन ब्रश (E व F) हे X व Y ह्या कड्यांना स्पर्श करून ठेवलेले असतात.
E व F ही ब्रशची टोके विद्युत स्त्रोताला जोडलेली असतात. K ही कळ चालू करताच विद्युत प्रवाह A → B → C → D या दिशेने वाहू लागतो व चलित्राचा आस म्हणजेच विदयुत वाहक तारेचे कुडल, घड्याळाच्या काट्याच्या विरुद्ध दिशेने फिरू लागते. अशारितीने विद्युत ऊर्जेचे रूपांतर यांत्रिक ऊर्जेत होते.
कार्य - विद्युतधारा, कार्बन ब्रश मार्फत कुंडलात A→ B→ C→ D या दिशेने वाहू लागते. येथे चुंबकीय क्षेत्राची दिशा N → S आहे व विद्युतधारेची दिशा A → B आहे. ह्या परस्पर लंब आहेत. कुंडलावर कार्य करणाऱ्या बलाची दिशा या दोहोंना लंब असते.
कुंडलावर कार्य करणाऱ्या बलाची दिशा फ्लेमिंगच्या डाव्या हाताच्या नियमानुसार ठरविता येते.
या नियमानुसार AB ही कुंडलाची बाजू विद्युत चुंबकीय बलामुळे खालच्या दिशेने ढकलली जाईल व तारेचे कुंडल व आस दोन्ही घड्याळाच्या काट्याच्या विरुद्ध दिशेने फिरू लागतील.
अर्धे परिवलन होताच, दुभंगलेल्या कड्याचे X व Y हे भाग अनुक्रमे F व E या कार्बन ब्रशला स्पर्श करतात, त्यामुळे विद्युत प्रवाहाची दिशा पूर्वीच्या दिशेच्या उलट होते. त्यामुळे आता BA शाखेवर, वरच्या दिशेने बल कार्य करते व विद्युत वाहक कुंडल सतत घड्याळाच्या काट्याच्या उलट दिशेने फिरू लागते.
विद्युतजनित्र (प्रत्यावर्ती) - यांत्रिक ऊर्जेचे रूपांतर विद्युत ऊर्जेत करणाऱ्या यंत्राला विदयुत जनित्र म्हणतात.
तत्त्व - कुंडलातून जाणाऱ्या चुंबकीय बलरेषेच्या संख्येत बदल झाला की कुंडलामध्ये विद्युतधारा प्रवर्तीत होते. अर्थात वाहक तारेची कुंडल चुंबकीय क्षेत्रात फिरविल्यास त्यात विद्युतनिर्मिती होते. या फॅरडेच्या विद्युत प्रवर्तनाच्या तत्त्वावर विदयुत जनित्र कार्य करते.
रचना- आकृतीत दाखविल्याप्रमाणे ABCD हे तांब्याच्या तारेचे कुंड आसाभोवती फिरेल असे दोन प्रबळ चुंबकीय ध्रुवामध्ये ठेवले आहे. कुंडलाची दोन टोके R1 व R2 ही विदयुत वाहक कड्यांना (slip rings) ब्रशेस B1 व B2 मार्फत जोडलेली असतात. आस बाहेरील यंत्रणेद्वारे फिरविला असता त्याला जोडलेले ABCD हे तारेचे कुंडल सुद्धा प्रबळ चुंबकीय क्षेत्रात फिरू लागते. कुंडल फिरताच बाह्यपरिपथात जोडलेल्या गॅल्व्हॅनोमीटरचा काटा फिरू लागतो. त्यामुळे विद्युतधारेची दिशा लक्षात येते.
कार्य - बाह्य ऊर्जेद्वारे (पाणी, वायू, डिझेल) आस फिरविला असत ABCD कुंडल फिरायला लागते. AB शाखा वर जाते तर CD शाखा खाली येते. (कुंडल घड्याळाच्या काट्याच्या दिशेने फिरू लागते)
फ्लेमिंगच्या उजव्या हाताच्या नियमाप्रमाणे AB व CD या शाखांमध्ये प्रवर्तनाने विद्युतधारा वाहू लागते. विद्युतधारेची दिशा A → B → C → D अशी असते. त्यामुळे गॅल्व्हॅनोमीटरचा काटा फिरतो व हालचाल दाखवून विद्युतधारेचे अस्तित्व दर्शवितो.
कुंडलाच्या अर्ध्या परिवलनानंतर AB ही शाखा CD च्या जागी व CD ही शाखा AB च्या जागी येते. त्यामुळे प्रवर्तित विदयुत धारा D → C → B → A अशी पूर्वीच्या उलट दिशेने जाते.
BA ही शाखा कड्यामार्फत सतत B1 या ब्रशच्या संपर्कात असते व CD ही शाखा B2 या ब्रशच्या संपर्कात असते. त्यामुळे बाहेरील परिपथात विदयुतधारा B1 कडून B2 कडे (पूर्वीच्या उलट दिशेने वाहते)
प्रत्येक अर्धपरिवलनानंतर हे घडते व प्रत्यावर्ती धारा निर्माण होते.