ධාරාවල චුම්බක ක්ෂේත්‍ර
දකුණු අත් ග්‍රහණ නීතිය, බියෝ–සවා නියමය, දිගු කම්බියක, වෘත්තාකාර දඟරයක හා පරිනාලිකාවක ක්ෂේත්‍ර, ඇම්පියර් නියමය, සමාන්තර ධාරා අතර බල හා ඇම්පියරයේ අර්ථ දැක්වීම.
ධාරා වටා ක්ෂේත්‍ර
සෑම ධාරාවක් ම චුම්බක ක්ෂේත්‍රයක් ඇති කරයි. චුම්බක ක්ෂේත්‍ර රේඛා සැම විට ම සංවෘත ලූප සාදයි: ඒවාට ආරම්භයක් හෝ අවසානයක් නැත.
දකුණු අත් ග්‍රහණ නීතිය (Right-hand Grip Rule): මාපටැඟිල්ල ධාරාව දිගේ තබා කම්බිය අල්ලා ගන්න. ඇඟිලි නැමෙන දිශාව ක්ෂේත්‍රයේ දිශාව යි. දඟරයක් හෝ පරිනාලිකාවක් සඳහා ඇඟිලි ධාරාව ගලන දිශාවට නැමූ විට මාපටැඟිල්ල උතුරු ධ්‍රැවය පෙන්වයි.
බියෝ–සවා නියමය (Biot–Savart Law)
$I$ ධාරාවක් ගෙන යන කෙටි $dl$ කොටසක් එයින් $r$ දුරින් පිහිටි ලක්ෂ්‍යයක ඇති කරන ක්ෂේත්‍රය: $$dB = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{I,dl\sin\theta}{r^2}$$ මෙහි $\theta$ යනු $dl$ හා ලක්ෂ්‍යයට ඇති රේඛාව අතර කෝණය වන අතර $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\ \text{T m A}^{-1}$ නිදහස් අවකාශයේ පාරගම්‍යතාව (Permeability) යි. මෙවැනි කොටස් සියල්ල එකතු කළ විට සම්මත ප්‍රතිඵල ලැබේ:
| සන්නායකය | ක්ෂේත්‍රය |
|---|---|
| දිගු සෘජු කම්බිය, දුර $r$ | $B = \dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}$ |
| වට $N$, අරය $r$ වූ පැතලි වෘත්තාකාර දඟරයක කේන්ද්‍රය | $B = \dfrac{\mu_0 NI}{2r}$ |
| මීටරයකට වට $n$ ඇති දිගු පරිනාලිකාවක් තුළ | $B = \mu_0 nI$ (ඒකාකාර, අරයෙන් ස්වාධීන) |
| දිගු පරිනාලිකාවක කෙළවර | $B = \tfrac{1}{2}\mu_0 nI$ |
ඇම්පියර් නියමය (Ampère's Law)
ඕනෑම සංවෘත මාර්ගයක් වටා, මාර්ගය දිගේ $B$ හි එකතුව එය හරහා යන ධාරාව $\mu_0$ න් ගුණ කළ අගයට සමාන ය: $\oint B,dl = \mu_0 I$. දිගු කම්බියක් වටා වෘත්තයක් සඳහා $B(2\pi r) = \mu_0 I$; එයින් නැවත කම්බි සූත්‍රය ලැබේ. පරිනාලිකාවක් සඳහා යෙදූ විට $B = \mu_0 nI$ ලැබේ.
සමාන්තර ධාරා අතර බල
1 කම්බිය මගින් 2 කම්බිය අසල $\dfrac{\mu_0 I_1}{2\pi d}$ ක්ෂේත්‍රයක් ඇති වන බැවින්, 2 කම්බියේ ඒකක දිගක් මත ක්‍රියා කරන බලය: $$\frac{F}{l} = \frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi d}$$ එක ම දිශාවට ඇති ධාරා ආකර්ෂණය වේ. ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවලට ඇති ධාරා විකර්ෂණය වේ. ධාරා වෙනස් වුව ද කම්බි දෙක මත බල සමාන හා ප්‍රතිවිරුද්ධ ය (නිව්ටන්ගේ තෙවන නියමය).
ඇම්පියරයේ (සාම්ප්‍රදායික) අර්ථ දැක්වීම: රික්තයක $1\ \text{m}$ පරතරයකින් තබා ඇති අනන්ත දිගැති සෘජු සමාන්තර සන්නායක දෙකක ගලන විට, ඒවා අතර මීටරයකට $2 \times 10^{-7}\ \text{N}$ බලයක් ඇති කරන ධාරාව.
උදාහරණය: $5\ \text{cm}$ දුරින් ඇති දිගු කම්බි දෙකක් එක ම දිශාවට $10\ \text{A}$ හා $20\ \text{A}$ ගෙන යයි. සෑම මීටරයක් මත ක්‍රියා කරන බලය $\dfrac{4\pi \times 10^{-7} \times 10 \times 20}{2\pi \times 0.05} = 8 \times 10^{-4}\ \text{N}$, ආකර්ෂණීය ය.
චුම්බක ද්‍රව්‍ය
පරිනාලිකාවක් තුළ ඇති මෘදු යකඩ (Soft Iron) හරයක් ප්‍රබල ලෙස චුම්බකනය වී ක්ෂේත්‍රය බොහෝ ගුණයකින් වැඩි කරයි. ධාරාව නැවැත්වූ විට එය චුම්බකත්වය නැති කර ගනී. මෙය විද්‍යුත් චුම්බකයකි (Electromagnet); රිලේ, දොඹකර හා සීනුවල භාවිත වේ. වානේ චුම්බකත්වය රඳවා ගන්නා බැවින් ස්ථිර චුම්බක සඳහා යොදා ගනී.
පෘථිවි ක්ෂේත්‍රයට තිරස් සංරචකයක් ඇත (ශ්‍රී ලංකාවේ ආසන්න වශයෙන් $3 \times 10^{-5}\ \text{T}$); එය මාලිමාවක් චුම්බක මධ්‍යාහ්න රේඛාව දිගේ පිහිටුවයි. උදාසීන ලක්ෂ්‍යයක (Neutral Point) දී චුම්බකයක හෝ කම්බියක ක්ෂේත්‍රය පෘථිවියේ තිරස් ක්ෂේත්‍රය හරියට ම නිෂ්ප්‍රභ කරයි.