વિશિષ્ટ ગુણધર્મો સાથે ડાઇલેક્ટ્રિક્સ - ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સ અને ઇલેક્ટ્રિક્સ

શબ્દના સામાન્ય અર્થમાં ડાઇલેક્ટ્રિક્સ એ એવા પદાર્થો છે જે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ઇલેક્ટ્રિક મોમેન્ટ મેળવે છે. ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં, જો કે, ત્યાં એવા છે જે સંપૂર્ણપણે અસામાન્ય ગુણધર્મો દર્શાવે છે. વિશિષ્ટ ગુણધર્મો ધરાવતા આ ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સ અને ડાઇલેક્ટ્રિક્સનો સમાવેશ થાય છે. આ વિશે વધુ ચર્ચા કરવામાં આવશે.

ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સ

દ્રવ્યનું સ્વયંસ્ફુરિત અથવા સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણ સૌપ્રથમ 1920 માં રોશેલ મીઠાના સ્ફટિકોમાં અને પછીથી અન્ય સ્ફટિકોમાં શોધાયું હતું. જો કે, રોશેલ મીઠાના માનમાં, આ ગુણધર્મ પ્રદર્શિત કરનાર પ્રથમ ઓપન ડાઇલેક્ટ્રિક, આવા પદાર્થોના સમગ્ર જૂથને ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સ અથવા ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સ કહેવાનું શરૂ થયું. 1930-1934 માં, ઇગોર વાસિલીવિચ કુર્ચોટોવના નેતૃત્વ હેઠળ લેનિનગ્રાડ ભૌતિકશાસ્ત્ર વિભાગમાં ડાઇલેક્ટ્રિક્સના સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણનો વિગતવાર અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો.

તે બહાર આવ્યું છે કે તમામ ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સ શરૂઆતમાં ફેરોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મોની ઉચ્ચારણ એનિસોટ્રોપી દર્શાવે છે, અને ધ્રુવીકરણ માત્ર એક સ્ફટિક અક્ષ સાથે જોઇ શકાય છે.આઇસોટ્રોપિક ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં તેમના તમામ પરમાણુઓ માટે સમાન ધ્રુવીકરણ હોય છે, જ્યારે એનિસોટ્રોપિક પદાર્થો માટે, ધ્રુવીકરણ વેક્ટર જુદી જુદી દિશામાં અલગ હોય છે. હાલમાં, સેંકડો ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સની શોધ કરવામાં આવી છે.

ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સ નીચેના વિશિષ્ટ ગુણધર્મો દ્વારા અલગ પડે છે. ચોક્કસ તાપમાન શ્રેણીમાં તેમનું ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક e 1000 થી 10000 ની રેન્જમાં હોય છે અને લાગુ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રની મજબૂતાઈના આધારે બદલાય છે અને બિન-રેખીય રીતે પણ બદલાય છે. આ કહેવાતા એક અભિવ્યક્તિ છે ડાઇલેક્ટ્રિક હિસ્ટેરેસિસ, તમે ફેરોઇલેક્ટ્રિકના ધ્રુવીકરણ વળાંકને પણ પ્લોટ કરી શકો છો - એક હિસ્ટેરેસિસ વળાંક.

ફેરોઇલેક્ટ્રિકનો હિસ્ટેરેસિસ વળાંક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરોમેગ્નેટ માટે હિસ્ટેરેસિસ લૂપ જેવો જ છે. અહીં એક સંતૃપ્તિ બિંદુ છે, પરંતુ તમે એ પણ જોઈ શકો છો કે બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં પણ, જ્યારે તે શૂન્યની બરાબર હોય છે, ત્યારે સ્ફટિકમાં કેટલાક અવશેષ ધ્રુવીકરણ જોવા મળે છે જેને દૂર કરવા માટે વિપરીત નિર્દેશિત બળજબરી બળ હોવું જોઈએ. નમૂના પર લાગુ.

ફેરોઈલેક્ટ્રીક્સ પણ આંતરિક ક્યુરી પોઈન્ટ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, એટલે કે, તાપમાન કે જેના પર ફેરોઈલેક્ટ્રીક તેના શેષ ધ્રુવીકરણને ગુમાવવાનું શરૂ કરે છે કારણ કે બીજા ક્રમના તબક્કામાં સંક્રમણ થાય છે. રોશેલ મીઠું માટે, ક્યુરી પોઈન્ટ તાપમાન +18 થી +24ºC ની રેન્જમાં છે.

ડાઇલેક્ટ્રિકમાં ફેરોઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મોની હાજરીનું કારણ પદાર્થના કણો વચ્ચેની મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણ છે. પદાર્થ ન્યૂનતમ સંભવિત ઉર્જા માટે પ્રયત્ન કરે છે, જ્યારે કહેવાતા માળખાકીય ખામીઓની હાજરીને કારણે, ક્રિસ્ટલ કોઈપણ રીતે પ્રદેશોમાં વિભાજિત થાય છે.

પરિણામે, જ્યારે કોઈ બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્ર હોતું નથી, ત્યારે ક્રિસ્ટલનો કુલ વિદ્યુત ગતિ શૂન્ય હોય છે, અને જ્યારે બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે આ પ્રદેશો તેની સાથે પોતાની જાતને દિશામાન કરે છે. ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સનો ઉપયોગ રેડિયો એન્જિનિયરિંગ ઉપકરણોમાં થાય છે જેમ કે વેરિકોન્ડ્સ — વેરિયેબલ કેપેસીટન્સવાળા કેપેસિટર.

ઈલેક્ટ્રેટ્સ

ડાઇલેક્ટ્રિક્સને ડાઇલેક્ટ્રિક્સ કહેવામાં આવે છે જે ધ્રુવીકરણનું કારણ બનેલા બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રને બંધ કર્યા પછી પણ લાંબા સમય સુધી ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ જાળવી શકે છે. શરૂઆતમાં, ડાઇલેક્ટ્રિક પરમાણુઓ સતત દ્વિધ્રુવી ક્ષણો ધરાવે છે.

પરંતુ જો આવા ડાઇલેક્ટ્રિકને ઓગાળવામાં આવે છે અને તે પીગળતી વખતે મજબૂત કાયમી ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે, તો પીગળેલા પદાર્થના અણુઓનો નોંધપાત્ર અપૂર્ણાંક લાગુ કરેલ ક્ષેત્ર અનુસાર લક્ષી હશે. હવે પીગળેલા પદાર્થને જ્યાં સુધી તે સંપૂર્ણપણે નક્કર ન થાય ત્યાં સુધી તેને ઠંડુ કરવું આવશ્યક છે. , પરંતુ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રને પદાર્થ સખત ન થાય ત્યાં સુધી કાર્ય કરવાની મંજૂરી છે. જ્યારે પીગળેલા પદાર્થ સંપૂર્ણપણે ઠંડુ થાય છે, ત્યારે ક્ષેત્રને બંધ કરી શકાય છે.

આ પ્રક્રિયા પછી ઘન બનેલા પદાર્થમાં પરમાણુઓનું પરિભ્રમણ મુશ્કેલ બનશે, જેનો અર્થ છે કે પરમાણુઓ તેમની દિશા જાળવી રાખશે. આ રીતે ઇલેક્ટ્રિશિયન બનાવવામાં આવે છે, જે થોડા દિવસોથી ઘણા વર્ષો સુધી ધ્રુવીકરણની સ્થિતિ જાળવી રાખવામાં સક્ષમ છે. જાપાની ભૌતિકશાસ્ત્રી યોગુચી દ્વારા કાર્નોબા મીણ અને રોઝીનમાંથી પ્રથમ વખત ઈલેક્ટ્રેટ (થર્મોઈલેક્ટ્રેટ) બનાવવામાં આવ્યું હતું, આ 1922 માં બન્યું હતું.

ડાઇલેક્ટ્રિકનું અવશેષ ધ્રુવીકરણ સ્ફટિકોમાં અર્ધ-દ્વિધ્રુવને દિશામાન કરીને ચાર્જ કરેલા કણોને ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં સ્થાનાંતરિત કરીને અથવા, ઉદાહરણ તરીકે, ધ્રુવીકરણ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડ્સમાંથી અથવા આંતર-ઇલેક્ટ્રોડ ગાબડામાંથી ચાર્જ થયેલા કણોને ઇન્જેક્શન કરીને મેળવી શકાય છે. ચાર્જ કેરિયર્સને નમૂનામાં કૃત્રિમ રીતે દાખલ કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે ઇલેક્ટ્રોન બીમ ઇરેડિયેશન દ્વારા. સમય જતાં, આરામ પ્રક્રિયાઓ અને ઇલેક્ટ્રેટના આંતરિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ ચાર્જ કેરિયર્સની હિલચાલને કારણે ઇલેક્ટ્રેટના ધ્રુવીકરણની ડિગ્રી ઘટે છે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે, કોઈપણ ડાઇલેક્ટ્રિકને ઇલેક્ટ્રીટ સ્થિતિમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. સૌથી વધુ સ્થિર ઈલેક્ટ્રેટ્સ રેઝિન અને મીણમાંથી, પોલિમર અને અકાર્બનિક ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાંથી પોલિક્રિસ્ટલાઇન અથવા મોનોક્રિસ્ટલાઇન માળખું, ચશ્મા, ચાળણી વગેરેમાંથી મેળવવામાં આવે છે.

ડાઇલેક્ટ્રિકને સ્થિર ઇલેક્ટ્રિટ બનાવવા માટે, તેને મજબૂત ઇલેકટ્રોસ્ટેટિક ફિલ્ડમાં ગલનબિંદુ સુધી ગરમ કરવું જોઇએ અને પછી ફિલ્ડને બંધ કર્યા વિના ઠંડું કરવું જોઇએ (આવા ઇલેક્ટ્રેટ્સને થર્મોઇલેક્ટ્રેટ્સ કહેવામાં આવે છે).

તમે નમૂનાને મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં પ્રકાશિત કરી શકો છો, આમ ફોટોઇલેક્ટ્રિક્સ ઉત્પન્ન થાય છે. અથવા કિરણોત્સર્ગી અસરો - રેડિયોઇલેક્ટ્રિક્સ સાથે ઇરેડિયેટ કરો. ફક્ત તેને ખૂબ જ મજબૂત ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ફીલ્ડમાં મૂકો - તમને ઈલેક્ટ્રેક્ટ્રેટ મળે છે. અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં - એક મેગ્નેટોઈલેક્ટ્રેટ. વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં કાર્બનિક દ્રાવણનું ઘનકરણ ક્રાયોઈલેક્ટ્રેટ છે.

મિથેનોલ ઈલેક્ટ્રેટ્સ પોલિમરના યાંત્રિક વિકૃતિ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. ઘર્ષણ દ્વારા - ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક્સ. કોરોના ઈલેક્ટ્રેટ્સ કોરોના ડિસ્ચાર્જની ક્રિયાના ક્ષેત્રમાં છે. ઈલેક્ટ્રેટ પર પ્રાપ્ત થયેલ સ્થિર સપાટી ચાર્જ 0.00000001 C/cm2 ના ક્રમનો છે.

વાઇબ્રેશન સેન્સર, માઇક્રોફોન, સિગ્નલ જનરેટર, ઇલેક્ટ્રોમીટર, વોલ્ટમીટર વગેરેમાં સતત ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્રના સ્ત્રોત તરીકે વિવિધ મૂળના ઇલેક્ટ્રેટ્સનો ઉપયોગ થાય છે. તેઓ ડોસીમીટર, મેમરી ઉપકરણોમાં સંવેદનશીલ તત્વો તરીકે સંપૂર્ણ રીતે સેવા આપે છે. ગેસ ફિલ્ટર્સ, બેરોમીટર અને હાઇગ્રોમીટર્સમાં ફોકસિંગ ડિવાઇસ તરીકે. ખાસ કરીને, ઇલેક્ટ્રોફોટોગ્રાફીમાં ફોટોઇલેક્ટ્રેટ્સનો ઉપયોગ થાય છે.