पारगम्यता क्या है

कूलम्ब के नियम द्वारा निर्धारित विभिन्न शक्तियों के साथ चार्ज अलग-अलग मीडिया में एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। इन माध्यमों के गुणों का निर्धारण परावैद्युत पारगम्यता नामक मात्रा द्वारा किया जाता है।

ढांकता हुआ पारगम्यता क्या है

के अनुसार कूलम्ब का नियमदो बिंदु जैसे स्थिर आवेश q₁ और क्यू₂ निर्वात में सूत्र F . द्वारा दिए गए बल के साथ परस्पर क्रिया करता है_{क्लोरीन}= ((1/4)*π*)*(|क्यू₁|*|क्यू₂|/r²), कहाँ पे:

• एफ_{क्लोरीन} - कूलम्ब बल, एन;
• क्यू₁, क्यू₂ - शुल्क के मॉड्यूल, केएल;
• r आवेशों के बीच की दूरी है, m;
• मैं₀ - विद्युत स्थिरांक, 8.85*10^-12 एफ/एम (फैराड प्रति मीटर)।

यदि बातचीत निर्वात में नहीं होती है, तो सूत्र में एक और मात्रा शामिल होती है जो कूलम्ब बल पर पदार्थ के प्रभाव को निर्धारित करती है, और कूलम्ब के नियम का संकेतन इस तरह दिखता है:

एफ=((1/4)*π** )*(|q₁|*|क्यू₂|/r²).

इस मात्रा को ग्रीक अक्षर ε (एप्सिलॉन) द्वारा दर्शाया गया है, यह आयाम रहित है (इसमें माप की कोई इकाई नहीं है)। ढांकता हुआ पारगम्यता पदार्थ में आवेशों की परस्पर क्रिया के क्षीणन का गुणांक है।

अक्सर भौतिकी में ढांकता हुआ पारगम्यता का उपयोग विद्युत स्थिरांक के संयोजन में किया जाता है, इस मामले में पूर्ण ढांकता हुआ पारगम्यता की अवधारणा को पेश करना सुविधाजनक होता है। यह . द्वारा निरूपित किया जाता है_एक और . के बराबर है_एक=* . इस मामले में पूर्ण पारगम्यता का आयाम एफ/एम है। सामान्य पारगम्यता ε को सापेक्ष भी कहा जाता है, इसे . से अलग करने के लिए_एक.

ढांकता हुआ पारगम्यता की प्रकृति

ढांकता हुआ पारगम्यता की प्रकृति एक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत ध्रुवीकरण की घटना पर आधारित है। अधिकांश पदार्थ आमतौर पर विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, हालांकि उनमें आवेशित कण होते हैं। ये कण पदार्थ के द्रव्यमान में अव्यवस्थित रूप से व्यवस्थित होते हैं और उनके विद्युत क्षेत्र औसतन एक दूसरे को बेअसर करते हैं।

डाइलेक्ट्रिक्स में ज्यादातर बाउंड चार्ज होते हैं (जिन्हें द्विध्रुव कहा जाता है)। ये द्विध्रुव पारंपरिक रूप से दो असमान कणों के बंडलों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो स्वचालित रूप से ढांकता हुआ की मोटाई के साथ उन्मुख होते हैं और औसतन, शून्य विद्युत क्षेत्र की ताकत बनाते हैं। बाहरी क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, द्विध्रुव स्वयं को लागू बल के अनुसार उन्मुख करते हैं। नतीजतन, एक अतिरिक्त विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है। इसी तरह की घटनाएं गैर-ध्रुवीय डाइलेक्ट्रिक्स में होती हैं।

कंडक्टरों में, प्रक्रियाएं समान होती हैं, केवल मुक्त शुल्क होते हैं जो बाहरी क्षेत्र की कार्रवाई के तहत अलग होते हैं और अपना स्वयं का विद्युत क्षेत्र भी बनाते हैं। यह क्षेत्र बाहरी क्षेत्र की ओर निर्देशित होता है, आवेशों को परिरक्षित करता है और उनकी परस्पर क्रिया के बल को कम करता है। किसी पदार्थ की ध्रुवीकरण क्षमता जितनी अधिक होगी, ε उतना ही अधिक होगा।

विभिन्न पदार्थों की ढांकता हुआ पारगम्यता

विभिन्न पदार्थों में अलग-अलग ढांकता हुआ पारगम्यता होती है। उनमें से कुछ के लिए का मान तालिका 1 में दिखाया गया है। जाहिर है, ये मान एकता से अधिक हैं, इसलिए निर्वात की तुलना में आवेशों की परस्पर क्रिया हमेशा घटती है।यह भी ध्यान रखना आवश्यक है कि हवा के लिए एकता से थोड़ा अधिक है, इसलिए हवा में आवेशों की परस्पर क्रिया व्यावहारिक रूप से निर्वात में परस्पर क्रिया से भिन्न नहीं होती है।

तालिका 1. विभिन्न पदार्थों के लिए विद्युत पारगम्यता के मान।

संधारित्र ढांकता हुआ स्थिरांक और समाई

व्यवहार में के मूल्य को जानना महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए विद्युत कैपेसिटर के डिजाइन में। उनका समाई गोले के आयामों, उनके बीच की दूरी और ढांकता हुआ के ढांकता हुआ स्थिरांक पर निर्भर करता है।

अगर आप बनाना चाहते हैं एक संधारित्र यदि इलेक्ट्रोड की धारिता अधिक है, तो आवरणों का क्षेत्रफल बढ़ने से आकार में वृद्धि होती है। इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी को कम करने की व्यावहारिक सीमाएँ भी हैं। इस मामले में, बढ़े हुए ढांकता हुआ स्थिरांक वाले इन्सुलेटर का उपयोग मदद कर सकता है। यदि उच्च वाली सामग्री का उपयोग किया जाता है, तो इलेक्ट्रोड के आकार को कई बार कम किया जा सकता है, या उनके बीच की दूरी को बिना नुकसान के बढ़ाया जा सकता है विद्युत समाई.

पदार्थों की एक अलग श्रेणी को सेगमेंटइलेक्ट्रिक्स कहा जाता है, जिसमें कुछ शर्तों के तहत सहज ध्रुवीकरण होता है। विचाराधीन क्षेत्र में उन्हें दो चीजों की विशेषता है:

• ढांकता हुआ पारगम्यता के बड़े मूल्य (विशेषता मूल्य - सैकड़ों से कई हजारों तक);
• बाहरी विद्युत क्षेत्र को बदलकर ढांकता हुआ पारगम्यता के मूल्य को नियंत्रित करने की क्षमता।

इन गुणों का उपयोग छोटे द्रव्यमान और आयामों के साथ उच्च क्षमता (इन्सुलेटर की बढ़ी हुई ढांकता हुआ पारगम्यता के कारण) के कैपेसिटर के निर्माण के लिए किया जाता है।

ऐसे उपकरण केवल कम-आवृत्ति वाले एसी सर्किट में काम करते हैं - बढ़ती आवृत्ति के साथ उनका ढांकता हुआ स्थिरांक कम हो जाता है। फेरोइलेक्ट्रिक्स का एक अन्य अनुप्रयोग चर संधारित्र है, जिसकी विशेषताएँ अलग-अलग मापदंडों के साथ लागू विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में बदलती हैं।

ढांकता हुआ पारगम्यता और ढांकता हुआ नुकसान

ढांकता हुआ नुकसान, यानी ऊर्जा का वह हिस्सा जो ढांकता हुआ गर्मी में खो जाता है, वह भी ढांकता हुआ स्थिरांक पर निर्भर करता है। पैरामीटर tg , ढांकता हुआ नुकसान के कोण के स्पर्शरेखा, आमतौर पर इन नुकसानों का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है। यह एक संधारित्र में ढांकता हुआ नुकसान की शक्ति को दर्शाता है जिसमें ढांकता हुआ एक सामग्री से बना होता है जिसमें tg होता है। और प्रत्येक पदार्थ के लिए हानि की विशिष्ट शक्ति को सूत्र द्वारा परिभाषित किया जाता है p=E²*ώ*ε*ε*tg , जहां:

• पी - नुकसान की विशिष्ट शक्ति, डब्ल्यू;
• ώ=2*π*f - विद्युत क्षेत्र की वृत्ताकार आवृत्ति;
• ई - विद्युत क्षेत्र की ताकत, वी / एम।

जाहिर है, ढांकता हुआ पारगम्यता जितनी अधिक होगी, ढांकता हुआ नुकसान उतना ही अधिक होगा, अन्य सभी शर्तें समान होंगी।

बाहरी कारकों पर ढांकता हुआ पारगम्यता की निर्भरता

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ढांकता हुआ पारगम्यता का मूल्य विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति पर निर्भर करता है (इस मामले में, फेसिंग पर लागू वोल्टेज की आवृत्ति)। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, कई पदार्थों में का मान घटता जाता है। यह प्रभाव ध्रुवीय डाइलेक्ट्रिक्स के लिए स्पष्ट है। इस घटना को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि आरोपों (द्विध्रुवों) के पास अब क्षेत्र का अनुसरण करने का समय नहीं है। आयनिक या इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण की विशेषता वाले पदार्थों के लिए, आवृत्ति पर ढांकता हुआ पारगम्यता की निर्भरता कम होती है।

यही कारण है कि संधारित्र को ढांकता हुआ बनाने के लिए सामग्री का चयन इतना महत्वपूर्ण है। कम आवृत्तियों पर जो काम करता है वह जरूरी नहीं कि उच्च आवृत्तियों पर गुणवत्ता इन्सुलेशन का उत्पादन करे। अधिक बार नहीं, गैर-ध्रुवीय डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग उच्च आवृत्तियों पर एक इन्सुलेटर के रूप में किया जाता है।

इसके अलावा, ढांकता हुआ स्थिरांक तापमान पर निर्भर करता है, और यह एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में भिन्न होता है। गैर-ध्रुवीय डाइलेक्ट्रिक्स में, यह बढ़ते तापमान के साथ गिरता है। इस मामले में, ऐसे इन्सुलेटर से बने कैपेसिटर के लिए, हम कैपेसिटेंस (टीकेई) के नकारात्मक तापमान गुणांक की बात करते हैं - समाई के बाद बढ़ते तापमान के साथ गिरता है। अन्य पदार्थों में बढ़ते तापमान के साथ उच्च पारगम्यता होती है, और सकारात्मक TKE के साथ कैपेसिटर प्राप्त करना संभव है। विपरीत टीकेई के साथ कैपेसिटर को जोड़कर, थर्मोस्टेबल कैपेसिटेंस प्राप्त किया जा सकता है।

विभिन्न पदार्थों के ढांकता हुआ स्थिरांक के सार और ज्ञान को समझना व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए महत्वपूर्ण है। और ढांकता हुआ पारगम्यता के स्तर को नियंत्रित करने की क्षमता अतिरिक्त तकनीकी दृष्टिकोण प्रदान करती है।

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