प्रहारच्या फेसबुक पेजला 'लाइक' करा

विजेची अनेक उपकरणं आपण दैनंदिन जीवनात वापरत असतो. पण तारेतून वीज कशी धावते, ती टीव्ही-मिक्सर कसे चालवते, याचं कोडं आपल्याला उलगडत नाही. याला कारणीभूत असते इलेक्ट्रॉन्सची करामत.

आपण रोज ‘त्या’ गोष्टीचा उपयोग करतो; पण ती गोष्ट कशी काम करते, काय करते व का करते याचा किंचितसाही गंध नसतो. तारेतून वीज कशी धावते, टीव्ही व मिक्सरला कशी ‘चालवते’ याचा जरासाही अभ्यास आपल्याला नसतो. पंखा का फिरतो, मोटर का पळते हे जाणून घेणं मनोरंजक ठरेल. टोस्टर गरम होणं किंवा गाडी सुरू होणं या सा-या क्रिया पार पाडण्यासाठी फक्त एकच आवश्यक बाब महत्त्वाची असते व ती आपण इलेक्ट्रॉन्सना कशा प्रकारे आपल्या इशा-यावर नाचवू शकतो याच्यावर अवलंबून असते.

जेव्हा आपण इलेक्ट्रॉन्सना सुसंगतपणे एका दिशेने कूच करण्यास भाग पाडतो तेव्हा ते वीज निर्माण करतात. याहून महत्त्वाची बाब म्हणजे ते ज्या तारेतून प्रवास करतात त्या तारेला चुंबक बनवतात. उष्णता पाण्याला उकळी आणते, बल्बला प्रकाशमान करते तर चुंबक काही विशिष्ट पदार्थाना आपण जागेपासून हलवू शकतात. या दोनच गोष्टी-उष्णता व चुंबकत्व, विद्युत उपकरणांना चालवण्याची जादू पार पाडतात.

विद्युत उपकरणांना जिवंत करण्याची किमया तारांची जी सारणी (सर्किट) असते व त्यात जे इलेक्ट्रॉन मार्गक्रमण करतात, त्यांच्यामुळे पार पडते. धातूपासून तार बनते व धातूमध्ये अनेक इलेक्ट्रॉन मुक्तपणे संचार करत असतात. या मुक्तपणे संचार करणाऱ्या इलेक्ट्रॉनना सुसंगतपणे एका दिशेने प्रवास करायला लावलं तर वीज निर्माण होतं व त्यात संघटितपणे, सुसंगतपणे, एका ‘पॅटर्न’मध्ये फिरण्याचं काम बॅटरी किंवा जनरेटर पार पाडतात.

याचाच अर्थ असा की, विद्युत प्रवाह किंवा  वीज निर्माण होते ती इलेक्ट्रॉनच्या मार्गक्रमणामुळे. पण हे पळणारे इलेक्ट्रॉन उष्णता कशी काय निर्माण करतात?

तारेतून जेव्हा इलेक्ट्रॉन पळतात तेव्हा ते तारेतील अणूंवर जोरदारपणे आढळतात. जेव्हा या दोघांची टक्कर होते तेव्हा इलेक्ट्रॉनची थोडी ऊर्जा बाहेर पडून तार गरम होते. आपण सामान्यपणे विद्युततार निर्माण करण्यासाठी तांबे वापरतो; कारण या धातूत इलेक्ट्रॉन जरा मोकळेप्रमाणे भ्रमण करतात व म्हणून त्यांची ऊर्जा कमी प्रमाणात वाया जाते, पण जर आपल्याला एखाद्या उपकरणातून फक्त उष्णता हवी असेल-उदाहरणार्थ, हेअर ड्रायर, टोस्टर, तर ते फार सोपं असतं. त्यासाठी आपल्याला एखादा कठीण धातू घ्यावा लागेल, ज्यातून इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह मोकळेप्रमाणे होणार नाही. असा धातू निकेल आहे. कारण तो कठीण असल्यामुळे इलेक्ट्रॉन त्याच्या अणूबरोबर अनेक वेळा ‘आदळआपट’ करतात व आपली ऊर्जा बाहेर फेकतात. हीच ऊर्जा मग आपले केस सुकवते किंवा ब्रेड गरम करते.

पण मग दुस-या जादूचं काय? गाड्या कशा धावतात? सगळ्या  ‘धावत्या’ उपकरणांमध्ये एक ‘विद्युत मोटर’ असते. हे विद्युत जनित्र अनेक जटील उपकरणात कार्यरत असतं. त्याचं कार्य एकच असतं. जेव्हा जेव्हा हे जनित्र ‘ऑन’ केलं जातं तेव्हा तेव्हा ते गोल फिरतं. त्यामुळेच या जनित्राला काहीही जोडलेलं असेल उदाहरणार्थ, पंखा, मिक्सर, गवत कापणी यंत्र, गाडी, तर तेही फिरतं.

या सा-या ‘स्पिनिंग’साठी आवश्यक असतो विद्युतप्रवाह. पण मग हे प्रवाही इलेक्ट्रॉन एखाद्या मोटरला कसे ‘फिरवतात?’ खरं तर इलेक्ट्रॉन ‘फिरवण्याचं’ काम करतच नाहीत. ते थोडंसं वेगळं जादूई काम करतात. ते त्या विशिष्ट तारेला चुंबक बनवतात. चुंबक धातूंना आपल्या जागेपासून अकल्पितरीत्या हलवू शकतो. एखादा पाच-दहा वर्षाचा मुलगा-मुलगीही आपल्याला सांगू शकेल.

विद्युत गुणधर्माप्रमाणे चुंबकाचं हे गुणवैशिष्ट्यदेखील इलेक्ट्रॉनच्या मेहेरबानीवर काही धातूंना बहाल होतं. आपल्याला माहिती आहेच की, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन हा एक छोटा चुंबक असतो. सामान्यपणे बहुतेक  इलेक्ट्रॉन जोडीने अस्तित्वात येतात. त्यामुळे ते एकमेकांची चुबकीय शक्ती खोडून काढतात. पण ‘लोह’सारख्या काही धातूंमध्ये इलेक्ट्रॉनच्या जोड्या नसतात. हे ‘जोडीहीन’ इलेक्ट्रॉन एकाच दिशेने नियंत्रित करण्यामध्ये यश आलं तर धातूचा तुकडा ‘चुंबक’ बनतो. जेव्हा आपण एखाद्या सुईला किंवा पेपरक्लिपला चुंबकाने घासतो, तेव्हा त्यांच्या ‘जोडीहीन’ इलेक्ट्रॉन एकाच दिशेला नियंत्रित होतात व त्यांच्यात चुंबकत्व जागृत होतं.

पण आपण कोणत्याही धातूला तात्पुरता चुंबक बनवू शकतो. त्यांच्यातून विद्युतप्रवाह सोडल्यास अशा तात्पुरत्या चुंबकाना आपण विद्युत चुंबक म्हणतो. हाच विद्युत चुंबक मोटर चालवतो व विमान उडवतो!

Marathi Online News