અનુમતિ શું છે

કુલોમ્બના કાયદા દ્વારા નિર્ધારિત વિવિધ શક્તિઓ સાથે વિવિધ માધ્યમોમાં ચાર્જ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આ માધ્યમોના ગુણધર્મો ડાઇલેક્ટ્રિક પરમિટિવિટી નામના જથ્થા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક પરમિટિવિટી શું છે

અનુસાર કુલોમ્બનો કાયદોબે બિંદુ જેવા સ્થિર શુલ્ક q₁ અને q₂ શૂન્યાવકાશમાં ફોર્મ્યુલા F દ્વારા આપવામાં આવેલા બળ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે_cl= ((1/4)*π* ε)*(|q₁||*|q₂|/આર²), ક્યાં:

• એફ_cl - કુલોમ્બ ફોર્સ, એન;
• q₁, પ્ર₂ - શુલ્કના મોડ્યુલો, kl;
• r એ શુલ્ક વચ્ચેનું અંતર છે, m;
• ε₀ - વિદ્યુત સ્થિરાંક, 8.85*10^-12 F/m (ફરાદ પ્રતિ મીટર).

જો ક્રિયાપ્રતિક્રિયા શૂન્યાવકાશમાં થતી નથી, તો સૂત્રમાં અન્ય એક માત્રાનો સમાવેશ થાય છે જે કુલોમ્બ બળ પર પદાર્થની અસર નક્કી કરે છે, અને કુલોમ્બના કાયદાનું સૂચન આના જેવું દેખાય છે:

F=((1/4)*π* ε*ε)*(|q₁||*|q₂|/આર²).

આ જથ્થાને ગ્રીક અક્ષર ε (એપ્સીલોન) દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, તે પરિમાણહીન છે (માપનું કોઈ એકમ નથી). ડાઇલેક્ટ્રિક પરમિટિવિટી એ પદાર્થમાં ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના એટેન્યુએશનનો ગુણાંક છે.

ઘણીવાર ભૌતિકશાસ્ત્રમાં ડાઇલેક્ટ્રિક પરમિટિવિટીનો ઉપયોગ વિદ્યુત સ્થિરાંક સાથે જોડાણમાં થાય છે, આ કિસ્સામાં સંપૂર્ણ ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીની વિભાવના રજૂ કરવી અનુકૂળ છે. આ ε દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે_a અને ε બરાબર છે_a= ε* ε. આ કિસ્સામાં સંપૂર્ણ અભેદ્યતાનું પરિમાણ F/m છે. સામાન્ય અભેદ્યતા ε ને સાપેક્ષ પણ કહેવાય છે, તેને ε થી અલગ પાડવા માટે_a.

ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીની પ્રકૃતિ

ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીની પ્રકૃતિ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ધ્રુવીકરણની ઘટના પર આધારિત છે. મોટાભાગના પદાર્થો સામાન્ય રીતે વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે, જો કે તેમાં ચાર્જ કણો હોય છે. આ કણો પદાર્થના સમૂહમાં અસ્તવ્યસ્ત રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે અને સરેરાશ તેમના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો એકબીજાને તટસ્થ કરે છે.

ડાઇલેક્ટ્રિકમાં મોટે ભાગે બાઉન્ડ ચાર્જ હોય ​​છે (જેને ડીપોલ્સ કહેવાય છે). આ દ્વિધ્રુવો પરંપરાગત રીતે બે અલગ-અલગ કણોના બંડલનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જે સ્વયંભૂ રીતે ડાઇલેક્ટ્રિકની જાડાઈ સાથે લક્ષી હોય છે અને સરેરાશ, શૂન્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત બનાવે છે. બાહ્ય ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ, દ્વિધ્રુવ પ્રયોજિત બળ અનુસાર પોતાની જાતને દિશામાન કરે છે. પરિણામે, એક વધારાનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવવામાં આવે છે. બિન-ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં સમાન ઘટના જોવા મળે છે.

કંડક્ટરમાં, પ્રક્રિયાઓ સમાન હોય છે, ફક્ત ત્યાં મફત શુલ્ક છે જે બાહ્ય ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ અલગ પડે છે અને પોતાનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર પણ બનાવે છે. આ ક્ષેત્ર બાહ્ય ક્ષેત્ર તરફ નિર્દેશિત છે, શુલ્કને રક્ષણ આપે છે અને તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના બળને ઘટાડે છે. પદાર્થની ધ્રુવીકરણ ક્ષમતા જેટલી વધારે છે, તેટલી ઊંચી ε.

વિવિધ પદાર્થોની ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગી

વિવિધ પદાર્થોમાં વિવિધ ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીઓ હોય છે. તેમાંના કેટલાક માટે ε નું મૂલ્ય કોષ્ટક 1 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. દેખીતી રીતે, આ મૂલ્યો એકતા કરતા વધારે છે, તેથી શૂન્યાવકાશની તુલનામાં શુલ્કની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા હંમેશા ઘટે છે.એ પણ નોંધવું જરૂરી છે કે હવા માટે ε એ એકતા કરતા થોડું વધારે છે, તેથી હવામાં શુલ્કની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વ્યવહારીક રીતે શૂન્યાવકાશમાં થતી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાથી અલગ નથી.

કોષ્ટક 1. વિવિધ પદાર્થો માટે વિદ્યુત અભેદ્યતાના મૂલ્યો.

કેપેસિટર ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ અને કેપેસીટન્સ

વ્યવહારમાં ε નું મૂલ્ય જાણવું મહત્વપૂર્ણ છે, ઉદાહરણ તરીકે વિદ્યુત કેપેસિટરની ડિઝાઇનમાં. તેમના ક્ષમતા શેલ્સના પરિમાણો, તેમની વચ્ચેનું અંતર અને ડાઇલેક્ટ્રિકના ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ પર આધાર રાખે છે.

જો તમે બનાવવા માંગો છો એક કેપેસિટર જો ઇલેક્ટ્રોડ્સની ક્ષમતા વધારે હોય, તો કવરનો વિસ્તાર વધારવાથી કદમાં વધારો થાય છે. ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેનું અંતર ઘટાડવા માટે વ્યવહારુ મર્યાદાઓ પણ છે. આ કિસ્સામાં, વધેલા ડાઇલેક્ટ્રિક સતત સાથે ઇન્સ્યુલેટરનો ઉપયોગ મદદ કરી શકે છે. જો ઉચ્ચ ε ધરાવતી સામગ્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો, ઇલેક્ટ્રોડનું કદ ઘણી વખત ઘટાડી શકાય છે, અથવા તેમની વચ્ચેનું અંતર નુકસાન વિના વધારી શકાય છે. વિદ્યુત ક્ષમતા.

પદાર્થોની એક અલગ શ્રેણીને સેગમેન્ટઈલેક્ટ્રિક્સ કહેવામાં આવે છે, જે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણ ધરાવે છે. વિચારણા હેઠળના ક્ષેત્રમાં તેઓ બે વસ્તુઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:

• ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીના મોટા મૂલ્યો (લાક્ષણિક મૂલ્યો - સેંકડોથી હજારો સુધી);
• બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને બદલીને ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીના મૂલ્યને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા.

આ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ નાના સમૂહ અને પરિમાણો સાથે ઉચ્ચ ક્ષમતાના (ઇન્સ્યુલેટરની ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીને કારણે) કેપેસિટર બનાવવા માટે થાય છે.

આવા ઉપકરણો ફક્ત ઓછી-આવર્તન એસી સર્કિટમાં જ કાર્ય કરે છે - વધતી આવર્તન સાથે તેમના ડાઇલેક્ટ્રિક સતત ઘટે છે. ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સનો બીજો ઉપયોગ વેરિયેબલ કેપેસિટર્સ છે, જેની લાક્ષણિકતાઓ વિવિધ પરિમાણો સાથે લાગુ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ બદલાય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક પરમિટિવિટી અને ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાન

ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાન, એટલે કે, ઉર્જાનો ભાગ જે ડાઇલેક્ટ્રિકમાં ગરમીમાં ખોવાઈ જાય છે, તે પણ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક પર આધાર રાખે છે. પરિમાણ tg δ, ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનના કોણની સ્પર્શક, સામાન્ય રીતે આ નુકસાનનું વર્ણન કરવા માટે વપરાય છે. તે કેપેસિટરમાં ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનની શક્તિને દર્શાવે છે જેમાં ડાઇલેક્ટ્રિક એક tg δ સાથે સામગ્રીથી બનેલું છે. અને દરેક પદાર્થ માટે નુકશાનની ચોક્કસ શક્તિ સૂત્ર p=E દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે²*ώ*ε*ε*tg δ, જ્યાં:

• p - નુકસાનની ચોક્કસ શક્તિ, W;
• ώ=2*π*f - ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ગોળાકાર આવર્તન;
• ઇ - ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ, V/m.

દેખીતી રીતે, ડાઇલેક્ટ્રિક પરમિટિવિટી જેટલી ઊંચી હશે, ડાઇલેક્ટ્રિકમાં નુકસાન તેટલું વધારે છે, અન્ય તમામ સ્થિતિઓ સમાન છે.

બાહ્ય પરિબળો પર ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીની નિર્ભરતા

એ નોંધવું જોઇએ કે ડાઇલેક્ટ્રિક પરમિટિવિટીનું મૂલ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની આવર્તન પર આધારિત છે (આ કિસ્સામાં, ફેસિંગ્સ પર લાગુ વોલ્ટેજની આવર્તન). જેમ જેમ આવર્તન વધે છે તેમ, ઘણા પદાર્થોમાં ε નું મૂલ્ય ઘટતું જાય છે. આ અસર ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિક્સ માટે ઉચ્ચારવામાં આવે છે. આ ઘટના એ હકીકત દ્વારા સમજાવી શકાય છે કે ચાર્જિસ (દ્વિધ્રુવો) પાસે હવે ક્ષેત્રને અનુસરવાનો સમય નથી. આયનીય અથવા ઇલેક્ટ્રોનિક ધ્રુવીકરણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ પદાર્થો માટે, આવર્તન પર ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીની અવલંબન ઓછી છે.

આ કારણે કેપેસિટર ડાઇલેક્ટ્રિક બનાવવા માટે સામગ્રીની પસંદગી એટલી મહત્વપૂર્ણ છે. જે ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામ કરે છે તે જરૂરી નથી કે ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર ગુણવત્તાયુક્ત ઇન્સ્યુલેશન ઉત્પન્ન થાય. ઘણી વાર, બિન-ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિક્સનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર ઇન્સ્યુલેટર તરીકે થાય છે.

ઉપરાંત, ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક તાપમાન પર આધાર રાખે છે, અને તે પદાર્થથી પદાર્થમાં બદલાય છે. બિન-ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં, તે વધતા તાપમાન સાથે ઘટે છે. આ કિસ્સામાં, આવા ઇન્સ્યુલેટર સાથે બનેલા કેપેસિટર્સ માટે, અમે કેપેસીટન્સ (TKE) ના નકારાત્મક તાપમાન ગુણાંક વિશે વાત કરીએ છીએ - ક્ષમતા ε પછી વધતા તાપમાન સાથે ઘટે છે. અન્ય પદાર્થોમાં વધતા તાપમાન સાથે ઉચ્ચ અભેદ્યતા હોય છે, અને હકારાત્મક TKE સાથે કેપેસિટર્સ મેળવવાનું શક્ય છે. વિરોધી TKEs સાથે કેપેસિટર જોડીને, થર્મોસ્ટેબલ કેપેસીટન્સ મેળવી શકાય છે.

વ્યવહારિક હેતુઓ માટે વિવિધ પદાર્થોના ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટના સાર અને જ્ઞાનને સમજવું મહત્વપૂર્ણ છે. અને ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીના સ્તરને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા વધારાના તકનીકી દ્રષ્ટિકોણ પ્રદાન કરે છે.

સંબંધિત લેખો: