ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ શું છે

દરેક પદાર્થ અથવા શરીર કે જે આપણી આસપાસ હોય છે તેમાં ચોક્કસ વિદ્યુત ગુણધર્મો હોય છે. આ પરમાણુ અને પરમાણુ બંધારણને કારણે છે: પરસ્પર બંધાયેલ અથવા મુક્ત સ્થિતિમાં ચાર્જ થયેલ કણોની હાજરી.

જ્યારે કોઈ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર પદાર્થ પર કાર્ય કરતું નથી, ત્યારે આ કણો એવી રીતે વિતરિત થાય છે કે તેઓ એકબીજાને સંતુલિત કરે છે અને સમગ્ર કુલ વોલ્યુમમાં વધારાનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવતા નથી. પરમાણુઓ અને અણુઓની અંદર વિદ્યુત ઊર્જાના બાહ્ય ઉપયોગના કિસ્સામાં, ચાર્જનું પુનઃવિતરણ થાય છે, જે બાહ્યની વિરુદ્ધ નિર્દેશિત તેના પોતાના આંતરિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની રચના તરફ દોરી જાય છે.

જો લાગુ કરેલ બાહ્ય ક્ષેત્રના વેક્ટરને «E0» તરીકે સૂચવવામાં આવે છે, અને આંતરિક એક «E'», તો કુલ ક્ષેત્ર «E» આ બે જથ્થાઓની ઊર્જાનો સરવાળો હશે.

વીજળીમાં, પદાર્થોને આમાં વિભાજિત કરવાનો રિવાજ છે:

• વાયર;

• ડાઇલેક્ટ્રિક્સ

આ વર્ગીકરણ લાંબા સમયથી અસ્તિત્વમાં છે, જો કે તે તદ્દન મનસ્વી છે, કારણ કે ઘણી સંસ્થાઓ વિવિધ અથવા સંયુક્ત ગુણધર્મો ધરાવે છે.

કંડક્ટર

કેરિયર્સ કે જેઓ મફત શુલ્ક ધરાવે છે તેનો ઉપયોગ કંડક્ટર તરીકે થાય છે.મોટેભાગે, ધાતુઓ વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે, કારણ કે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હંમેશા તેમની રચનામાં હાજર હોય છે, જે પદાર્થના સમગ્ર જથ્થામાં ખસેડવામાં સક્ષમ હોય છે અને તે જ સમયે થર્મલ પ્રક્રિયાઓમાં સહભાગીઓ હોય છે.

જ્યારે વાહકને બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોની ક્રિયાથી અલગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેમાં આયન જાળીઓ અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનથી હકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જનું સંતુલન બનાવવામાં આવે છે. જ્યારે આ સંતુલન તરત જ નાશ પામે છે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં વાહક - તે ઊર્જાને કારણે કે જેના પર ચાર્જ થયેલા કણોનું પુનઃવિતરણ શરૂ થાય છે અને સકારાત્મક અને નકારાત્મક મૂલ્યો સાથે અસંતુલિત ચાર્જ બાહ્ય સપાટી પર દેખાય છે.

આ ઘટનાને સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન કહેવામાં આવે છે... તે ધાતુઓની સપાટી પર જે ચાર્જ લે છે તેને ઇન્ડક્શન ચાર્જ કહેવામાં આવે છે.

કંડક્ટરમાં બનેલા પ્રેરક ચાર્જ સ્વ-ક્ષેત્ર E' બનાવે છે, જે કંડક્ટરની અંદરના બાહ્ય E0 ની અસરને વળતર આપે છે. તેથી, કુલ, કુલ ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રનું મૂલ્ય વળતર આપવામાં આવે છે અને તે 0 ની બરાબર છે. આ કિસ્સામાં, અંદર અને બહારના તમામ બિંદુઓની સંભવિતતા સમાન છે.

પ્રાપ્ત નિષ્કર્ષ દર્શાવે છે કે કંડક્ટરની અંદર, બાહ્ય ક્ષેત્ર જોડાયેલ હોવા છતાં, ત્યાં કોઈ સંભવિત તફાવત નથી અને કોઈ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રો નથી. આ હકીકતનો ઉપયોગ શિલ્ડિંગમાં થાય છે - પ્રેરિત ક્ષેત્રો, ખાસ કરીને ચોકસાઇ માપવાના સાધનો અને માઇક્રોપ્રોસેસર ટેક્નોલોજી પ્રત્યે સંવેદનશીલ લોકો અને ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનોના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક સંરક્ષણની પદ્ધતિનો ઉપયોગ.

હાઇ-વોલ્ટેજ સાધનો દ્વારા બનાવેલ વધેલા વોલ્ટેજની સ્થિતિમાં કામ કરતા કર્મચારીઓને સુરક્ષિત કરવા માટે, ટોપીઓ સહિત વાહક થ્રેડોવાળા કાપડમાંથી બનેલા કવચવાળા કપડાં અને ફૂટવેરનો ઉપયોગ વીજળીમાં થાય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક્સ

આ એવા પદાર્થોનું નામ છે જેમાં અવાહક ગુણધર્મો હોય છે. તેઓ માત્ર ઇન્ટરકનેક્ટેડ ફી ધરાવે છે, મફતમાં નહીં. તેઓ બધા સકારાત્મક અને નકારાત્મક કણો ધરાવે છે જે તટસ્થ અણુમાં બંધાયેલા છે, જે ચળવળની સ્વતંત્રતાથી વંચિત છે. તેઓ ડાઇલેક્ટ્રિકની અંદર વિતરિત થાય છે અને લાગુ બાહ્ય ક્ષેત્ર E0 ની ક્રિયા હેઠળ આગળ વધતા નથી.

જો કે, તેની ઉર્જા હજુ પણ પદાર્થની રચનામાં ચોક્કસ ફેરફારોનું કારણ બને છે - અણુઓ અને પરમાણુઓની અંદર, હકારાત્મક અને નકારાત્મક કણોનો ગુણોત્તર બદલાય છે, અને પદાર્થની સપાટી પર, અતિશય, અસંતુલિત સંકળાયેલ ચાર્જ દેખાય છે, જે આંતરિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે. ઇ'. તે બહારથી લાગુ પડતા તણાવ સામે નિર્દેશિત છે.

આ ઘટનાને ડાઇલેક્ટ્રિક ધ્રુવીકરણ કહેવામાં આવે છે... તે હકીકત દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે કે પદાર્થની અંદર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર E દેખાય છે, જે બાહ્ય ઊર્જા E0 ની ક્રિયા દ્વારા રચાય છે, પરંતુ આંતરિક E' ના વિરોધને કારણે નબળી પડી જાય છે.

ધ્રુવીકરણના પ્રકારો

તે ડાઇલેક્ટ્રિક્સની અંદર બે પ્રકારના હોય છે:

1. ઓરિએન્ટેશન;

2. ઇલેક્ટ્રોનિક.

પ્રથમ પ્રકારમાં દ્વિધ્રુવ ધ્રુવીકરણનું વધારાનું નામ છે. તે નકારાત્મક અને હકારાત્મક ચાર્જ પર સ્થાનાંતરિત કેન્દ્રો સાથે ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં સહજ છે, જે માઇક્રોસ્કોપિક દ્વિધ્રુવોના પરમાણુઓ બનાવે છે - બે ચાર્જનો તટસ્થ સમૂહ. આ પાણી, નાઇટ્રોજન ડાયોક્સાઇડ, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડની લાક્ષણિકતા છે.

બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્રની ક્રિયા વિના, આવા પદાર્થોના પરમાણુ દ્વિધ્રુવો ઓપરેટિંગ તાપમાન પર પ્રક્રિયાઓના પ્રભાવ હેઠળ અસ્તવ્યસ્ત રીતે લક્ષી હોય છે. તે જ સમયે, આંતરિક વોલ્યુમના કોઈપણ બિંદુએ અને ડાઇલેક્ટ્રિકની બાહ્ય સપાટી પર કોઈ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ નથી.

બાહ્ય રીતે લાગુ ઊર્જાના પ્રભાવ હેઠળ આ ચિત્ર બદલાય છે, જ્યારે દ્વિધ્રુવો સહેજ તેમની દિશા બદલી નાખે છે અને બિન-કમ્પેન્સેટેડ મેક્રોસ્કોપિક બાઉન્ડ ચાર્જના ક્ષેત્રો સપાટી પર દેખાય છે, લાગુ E0 ની વિરુદ્ધ દિશા સાથે ક્ષેત્ર E' બનાવે છે.

આવા ધ્રુવીકરણ સાથે, તાપમાન પ્રક્રિયાઓ પર ખૂબ પ્રભાવ પાડે છે, થર્મલ ગતિનું કારણ બને છે અને અવ્યવસ્થિત પરિબળો બનાવે છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક ધ્રુવીકરણ, સ્થિતિસ્થાપક પદ્ધતિ

તે બિન-ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે - દ્વિધ્રુવીય ક્ષણ વિનાના પરમાણુઓ સાથે એક અલગ પ્રકારની સામગ્રી, જે, બાહ્ય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, વિકૃત થાય છે જેથી હકારાત્મક ચાર્જ E0 વેક્ટરની દિશામાં લક્ષી હોય, અને નકારાત્મક ચાર્જ વિરુદ્ધ દિશામાં લક્ષી છે.

પરિણામે, દરેક પરમાણુ એપ્લાઇડ ફીલ્ડની અક્ષ સાથે ઇલેક્ટ્રિક દ્વિધ્રુવ લક્ષી તરીકે કાર્ય કરે છે. આ રીતે, તેઓ બાહ્ય સપાટી પર તેમના ક્ષેત્ર E' વિરુદ્ધ દિશામાં બનાવે છે.

આવા પદાર્થોમાં, પરમાણુઓની વિકૃતિ અને તેથી બાહ્ય ક્ષેત્રની ક્રિયાને કારણે ધ્રુવીકરણ તાપમાનના પ્રભાવ હેઠળ તેમની હિલચાલ પર આધારિત નથી. મિથેન CH4 ને બિન-ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિકના ઉદાહરણ તરીકે ટાંકી શકાય છે.

બે પ્રકારના ડાઇલેક્ટ્રિક્સના આંતરિક ક્ષેત્રનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય પ્રથમ બાહ્ય ક્ષેત્રના વધારાના સીધા પ્રમાણમાં તીવ્રતામાં બદલાય છે, અને પછી, જ્યારે સંતૃપ્તિ પહોંચી જાય છે, ત્યારે બિનરેખીય અસરો દેખાય છે. જ્યારે તમામ પરમાણુ દ્વિધ્રુવો ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિક્સના બળની રેખાઓ સાથે ગોઠવાયેલા હોય અથવા બિન-ધ્રુવીય દ્રવ્યની રચનામાં ફેરફાર થાય ત્યારે તે ઉદ્ભવે છે, બહારથી લાગુ પડેલી મોટી ઉર્જા દ્વારા અણુઓ અને પરમાણુઓના મજબૂત વિકૃતિને કારણે.

વ્યવહારમાં, આવા કિસ્સાઓ દુર્લભ છે - સામાન્ય રીતે નિષ્ફળતા અથવા ઇન્સ્યુલેશનની નિષ્ફળતા અગાઉ થાય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક

ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીઓમાં, વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓ અને ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક જેવા સૂચકાંકો દ્વારા મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવવામાં આવે છે... તેને બે અલગ અલગ લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા માપી શકાય છે:

1. સંપૂર્ણ મૂલ્ય;

2. સંબંધિત મૂલ્ય.

કુલોમ્બના કાયદાના ગાણિતિક સંકેતનો ઉલ્લેખ કરતી વખતે સંપૂર્ણ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિર પદાર્થો εa શબ્દનો ઉપયોગ થાય છે. તે, ગુણાંક εα ના સ્વરૂપમાં, ઇન્ડક્શન D અને તીવ્રતા E ના વેક્ટરને જોડે છે.

ચાલો આપણે યાદ કરીએ કે ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ચાર્લ્સ ડી કુલોમ્બે, તેમના પોતાના ટોર્સિયન સંતુલનનો ઉપયોગ કરીને, નાના ચાર્જ થયેલા શરીર વચ્ચેના ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય દળોના નિયમોની તપાસ કરી હતી.

માધ્યમની સંબંધિત અભેદ્યતાના નિર્ધારણનો ઉપયોગ પદાર્થના અવાહક ગુણધર્મોને દર્શાવવા માટે થાય છે. તે બે જુદી જુદી પરિસ્થિતિઓ હેઠળ બે બિંદુ શુલ્ક વચ્ચેના ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બળના ગુણોત્તરનો અંદાજ કાઢે છે: શૂન્યાવકાશમાં અને કાર્યકારી વાતાવરણમાં. આ કિસ્સામાં, શૂન્યાવકાશ સૂચકાંકો 1 (εv = 1) તરીકે લેવામાં આવે છે, જ્યારે વાસ્તવિક પદાર્થો માટે તેઓ હંમેશા ઊંચા હોય છે, εr> 1.

સંખ્યાત્મક અભિવ્યક્તિ εr એ ડાયલેક્ટ્રિક્સમાં ધ્રુવીકરણની અસર દ્વારા સમજાવાયેલ પરિમાણહીન જથ્થા તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ તેમની લાક્ષણિકતાઓનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે થાય છે.

વ્યક્તિગત માધ્યમોના ડાઇલેક્ટ્રિક સતત મૂલ્યો (ઓરડાના તાપમાને)

પદાર્થ ε પદાર્થ ε સેગ્નેટ મીઠું 6000 ડાયમંડ 5.7 રુટાઇલ (ઓપ્ટિકલ ધરી પર) 170 પાણી 81 પોલિઇથિલિન 2.3 ઇથેનોલ 26.8 સિલિકોન 12.0 મીકા 6 ગ્લાસ બીકર 5-16 કાર્બન ડાયોક્સાઇડ 1.000191 બેન્ઝે 1.000191.0001 બેન્ઝ 1.00001959. 2.322 હવા (760 mmHg) 1.00057