कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्स हे भौतिक पदार्थ आहेत ज्यांची विद्युत चालकता भिन्न प्रमाणात असते आणि विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावांना भिन्न प्रतिक्रिया देतात. विद्युत अभियांत्रिकीच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये विरोधी सामग्री गुणधर्मांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.
सामग्री
कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्स काय आहेत
कंडक्टर - मुक्त विद्युत शुल्क असलेले पदार्थ आहेत, जे बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली दिशानिर्देशित होण्यास सक्षम आहेत. अशी वैशिष्ट्ये आहेत:
- धातू आणि त्यांचे वितळणे;
- नैसर्गिक कार्बन (हार्ड कोळसा, ग्रेफाइट);
- इलेक्ट्रोलाइट्स - क्षार, ऍसिड आणि अल्कली यांचे समाधान;
- आयनीकृत वायू (प्लाझ्मा).
सामग्रीची मुख्य मालमत्ताफ्री चार्जेस - घन कंडक्टरमधील इलेक्ट्रॉन आणि सोल्युशनमधील आयन आणि वितळतात, कंडक्टरच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममधून विद्युत प्रवाह चालवतात. कंडक्टरला लागू केलेला विद्युत व्होल्टेज एक वहन प्रवाह तयार करतो. विशिष्ट प्रतिकार आणि विद्युत चालकता हे साहित्याचे मुख्य निर्देशक आहेत.
डायलेक्ट्रिक सामग्रीचे गुणधर्म कंडक्टरच्या विरुद्ध आहेत वीज. डायलेक्ट्रिक्स (इन्सुलेटर) तटस्थ अणू आणि रेणूंनी बनलेले असतात. विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली चार्ज केलेले कण हलवण्याची क्षमता त्यांच्याकडे नसते. इलेक्ट्रिक फील्डमधील डायलेक्ट्रिक्स त्यांच्या पृष्ठभागावर भरपाई न केलेले शुल्क जमा करतात. ते इन्सुलेटरच्या आत निर्देशित इलेक्ट्रिक फील्ड तयार करतात, डायलेक्ट्रिकचे ध्रुवीकरण होते.
ध्रुवीकरणाच्या परिणामी, डायलेक्ट्रिक पृष्ठभागावरील शुल्क विद्युत क्षेत्र कमी करते. इलेक्ट्रिकल इन्सुलेट सामग्रीच्या या गुणधर्माला डायलेक्ट्रिकची डायलेक्ट्रिक परमिटिव्हिटी म्हणतात.
सामग्रीची वैशिष्ट्ये आणि भौतिक गुणधर्म
कंडक्टरचे मापदंड त्यांच्या अनुप्रयोगाचे क्षेत्र निर्धारित करतात. मुख्य शारीरिक वैशिष्ट्ये:
- विशिष्ट विद्युत प्रतिकार - विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह रोखण्यासाठी पदार्थाची क्षमता दर्शवते;
- प्रतिरोधक तापमान गुणांक - तापमानावर अवलंबून निर्देशांकातील बदल दर्शविणारे मूल्य;
- थर्मल चालकता - वेळेच्या प्रति युनिट सामग्रीच्या थरातून जाणारे उष्णतेचे प्रमाण;
- संपर्क संभाव्य फरक - जेव्हा दोन भिन्न धातू संपर्कात येतात तेव्हा उद्भवते, वापरले जाते थर्मोकूपल्स तापमान मोजण्यासाठी;
- तन्य शक्ती आणि वाढ - धातूच्या प्रकारावर अवलंबून असते.
गंभीर तापमानाला थंड केल्यावर, कंडक्टरचा विशिष्ट प्रतिकार शून्याकडे झुकतो. या घटनेला सुपरकंडक्टिव्हिटी म्हणतात.
कंडक्टरचे वैशिष्ट्य असे गुणधर्म आहेत:
- विद्युत - प्रतिकार आणि विद्युत चालकता;
- रासायनिक - पर्यावरणाशी संवाद, गंज प्रतिकार, वेल्डिंग किंवा सोल्डरिंगद्वारे कनेक्ट करण्याची क्षमता;
- भौतिक - घनता, वितळण्याचा बिंदू.
डायलेक्ट्रिक्सचे वैशिष्ट्य म्हणजे विद्युत प्रवाहाच्या प्रभावाचा प्रतिकार करणे. इलेक्ट्रिकल इन्सुलेट सामग्रीचे भौतिक गुणधर्म:
- dielectric permittivity - विद्युत क्षेत्रात ध्रुवीकरण करण्याची इन्सुलेटरची क्षमता;
- विशिष्ट व्हॉल्यूमेट्रिक प्रतिकार;
- विद्युत शक्ती;
- डायलेक्ट्रिक नुकसानाच्या कोनाची स्पर्शिका.
इन्सुलेट सामग्री खालील पॅरामीटर्सद्वारे दर्शविले जाते:
- इलेक्ट्रिकल - ब्रेकडाउन व्होल्टेज मूल्य, विद्युत शक्ती;
- भौतिक - थर्मल प्रतिकार;
- रासायनिक - आक्रमक घटकांमध्ये विद्राव्यता, आर्द्रता प्रतिरोध.
डायलेक्ट्रिक सामग्रीचे प्रकार आणि वर्गीकरण
इन्सुलेटर अनेक निकषांनुसार गटांमध्ये विभागलेले आहेत.
पदार्थाच्या एकूण स्थितीनुसार वर्गीकरण:
- घन - काच, सिरेमिक, एस्बेस्टोस;
- द्रव - भाजीपाला आणि कृत्रिम तेले, पॅराफिन, द्रवीभूत वायू, सिंथेटिक डायलेक्ट्रिक्स (सिलिकॉन आणि ऑर्गनोफ्लोरिन संयुगे, शीतलक, फ्रीॉन);
- वायू - हवा, नायट्रोजन आणि हायड्रोजन.
डायलेक्ट्रिक्स नैसर्गिक किंवा कृत्रिम मूळ, सेंद्रिय किंवा कृत्रिम स्वरूपाचे असू शकतात.
सेंद्रिय नैसर्गिक इन्सुलेट सामग्रीमध्ये वनस्पती तेले, सेल्युलोज, रबर यांचा समावेश होतो. ते कमी थर्मल आणि आर्द्रता प्रतिरोध, जलद वृद्धत्व द्वारे दर्शविले जातात. सिंथेटिक सेंद्रिय साहित्य - विविध प्रकारचे प्लास्टिक.
नैसर्गिक उत्पत्तीच्या अजैविक डायलेक्ट्रिक्समध्ये हे समाविष्ट आहे: अभ्रक, एस्बेस्टोस, मस्कोविट, फ्लोगोपाइट. पदार्थ रासायनिक आक्रमणास प्रतिरोधक असतात आणि उच्च तापमानाला तोंड देतात. कृत्रिम अजैविक डायलेक्ट्रिक सामग्री म्हणजे काच, पोर्सिलेन आणि सिरॅमिक्स.
डायलेक्ट्रिक्स विद्युत प्रवाह का चालवत नाहीत
कमी चालकता डायलेक्ट्रिक रेणूंच्या संरचनेमुळे आहे. पदार्थाचे कण एकमेकांशी घट्ट बांधलेले असतात, अणूच्या सीमा सोडू शकत नाहीत आणि पदार्थाच्या संपूर्ण खंडात फिरू शकत नाहीत. विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, अणू कण किंचित सैल होण्यास सक्षम आहेत - ध्रुवीकरण.
ध्रुवीकरणाच्या यंत्रणेवर अवलंबून, डायलेक्ट्रिक सामग्रीचे विभाजन केले जाते:
- नॉन-ध्रुवीय - इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरणासह वेगवेगळ्या एकूण अवस्थेतील पदार्थ (अक्रिय वायू, हायड्रोजन, पॉलिस्टीरिन, बेंझिन);
- ध्रुवीय - द्विध्रुव-विश्रांती आणि इलेक्ट्रॉन ध्रुवीकरण (विविध रेजिन, सेल्युलोज, पाणी);
- आयनिक - अजैविक उत्पत्तीचे घन डायलेक्ट्रिक्स (काच, सिरेमिक).
पदार्थाचे डायलेक्ट्रिक गुणधर्म स्थिर नसतात. उच्च तापमान किंवा उच्च आर्द्रतेच्या प्रभावाखाली, इलेक्ट्रॉन न्यूक्लियसपासून वेगळे केले जातात आणि विनामूल्य विद्युत शुल्काचे गुणधर्म प्राप्त करतात. या प्रकरणात, डायलेक्ट्रिकचे इन्सुलेट गुणधर्म कमी होतात.
विश्वसनीय डायलेक्ट्रिक ही कमी गळती करंट असलेली सामग्री आहे जी गंभीर मूल्यापेक्षा जास्त नाही आणि सिस्टम ऑपरेशनमध्ये व्यत्यय आणत नाही.
जेथे डायलेक्ट्रिक्स आणि कंडक्टर वापरले जातात
मानवी क्रियाकलापांच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये सामग्री वापरली जाते जी विद्युत प्रवाह वापरते: उद्योग, शेती, उपकरणे बनवणे, इलेक्ट्रिक नेटवर्क आणि घरगुती उपकरणे.
कंडक्टरची निवड त्याच्या तांत्रिक वैशिष्ट्यांद्वारे निश्चित केली जाते. चांदी, सोने आणि प्लॅटिनमपासून बनवलेल्या उत्पादनांमध्ये सर्वात कमी विशिष्ट प्रतिकार असतो. त्यांची किंमत जास्त असल्यामुळे त्यांचा वापर जागा आणि लष्करी हेतूंपुरता मर्यादित आहे. तांबे आणि अॅल्युमिनियम हे चांगले कंडक्टर नाहीत, परंतु त्यांच्या सापेक्ष स्वस्ततेमुळे त्यांचा व्यापक वापर झाला आहे. वायर आणि केबल उत्पादने.
अशुद्धता नसलेले शुद्ध धातू विद्युत् प्रवाह चांगले चालवतात, परंतु काही प्रकरणांमध्ये उच्च प्रतिरोधकतेसह कंडक्टर वापरणे आवश्यक आहे - रिओस्टॅट्स, इलेक्ट्रिक फर्नेस, इलेक्ट्रिक हीटिंग डिव्हाइसेसच्या उत्पादनासाठी. यासाठी निकेल, तांबे, मॅंगनीज (मॅंगॅनिन, कॉन्स्टंटन) मिश्र धातु वापरतात. टंगस्टन आणि मॉलिब्डेनमची विद्युत चालकता तांब्याच्या तुलनेत 3 पट कमी आहे, परंतु त्यांचे गुणधर्म इलेक्ट्रिक दिवे आणि रेडिओ उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
सॉलिड डायलेक्ट्रिक्स - अशी सामग्री जी वर्तमान-संवाहक घटकांची सुरक्षितता आणि सुरळीत ऑपरेशन सुनिश्चित करते. ते विद्युत इन्सुलेट सामग्री म्हणून वापरले जातात, वर्तमान गळती रोखतात, कंडक्टर एकमेकांपासून, उपकरणाच्या शरीरातून, जमिनीपासून इन्सुलेट करतात. अशा उत्पादनाचे उदाहरण डायलेक्ट्रिक हातमोजे आहेत, ज्याबद्दल आमच्यामध्ये लिहिलेले आहे लेख.
मध्ये लिक्विड डायलेक्ट्रिक्स वापरले जातात कॅपेसिटर, पॉवर केबल्सटर्बाइन जनरेटर आणि हाय-व्होल्टेज ऑइल सर्किट ब्रेकर्सच्या कूलिंग सिस्टममध्ये फिलिंग आणि गर्भाधान एजंट म्हणून सामग्री वापरली जाते. साहित्य भरणे आणि गर्भाधान म्हणून वापरले जाते.
वायू इन्सुलेट सामग्री. हवा ही एक नैसर्गिक विद्युतरोधक आहे जी उष्णता नष्ट करते. नायट्रोजनचा वापर अशा ठिकाणी केला जातो जेथे ऑक्सिडेशन प्रक्रिया अस्वीकार्य आहे. उच्च उष्णता क्षमता असलेल्या शक्तिशाली जनरेटरमध्ये हायड्रोजनचा वापर केला जातो.
कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्सचे समन्वित ऑपरेशन उपकरणे आणि वीज पुरवठा नेटवर्कचे सुरक्षित आणि स्थिर ऑपरेशन सुनिश्चित करते. कार्यासाठी विशिष्ट घटकाची निवड पदार्थाच्या भौतिक गुणधर्मांवर आणि तांत्रिक मापदंडांवर अवलंबून असते.
संबंधित लेख:
