పర్మిటివిటీ అంటే ఏమిటి

కూలంబ్ యొక్క చట్టం ద్వారా నిర్ణయించబడిన వివిధ బలాలతో ఛార్జీలు ఒకదానితో ఒకటి పరస్పరం పరస్పరం పరస్పరం పరస్పరం పరస్పరం పరస్పరం పరస్పరం పరస్పరం పరస్పరం పరస్పరం సంకర్షణ చెందుతాయి. ఈ మీడియా యొక్క లక్షణాలు విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ అని పిలువబడే పరిమాణం ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి.

విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ అంటే ఏమిటి

ప్రకారం కూలంబ్ చట్టంరెండు పాయింట్ల వంటి స్టేషనరీ ఛార్జీలు q₁ మరియు q₂ శూన్యంలో F ఫార్ములా ఇచ్చిన శక్తితో సంకర్షణ చెందుతుంది_cl= ((1/4)*π* ε)*(|q₁|*|q₂|/r²), ఎక్కడ:

• ఎఫ్_cl - కూలంబ్ ఫోర్స్, N;
• q₁, q₂ - ఛార్జీల మాడ్యూల్స్, kl;
• r అనేది ఛార్జీల మధ్య దూరం, m;
• ε₀ - విద్యుత్ స్థిరాంకం, 8.85*10^-12 F/m (మీటరుకు ఫరాడ్).

శూన్యంలో పరస్పర చర్య జరగకపోతే, ఫార్ములా కూలంబ్ ఫోర్స్‌పై పదార్ధం యొక్క ప్రభావాన్ని నిర్ణయించే మరొక పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు కూలంబ్ చట్టం యొక్క సంజ్ఞామానం ఇలా కనిపిస్తుంది:

F=((1/4)*π* ε* ε)*(|q₁|*|q₂|/r²).

ఈ పరిమాణం గ్రీకు అక్షరం ε (ఎప్సిలాన్) ద్వారా సూచించబడుతుంది, ఇది పరిమాణం లేనిది (కొలత యూనిట్ లేదు). విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ అనేది పదార్థంలోని ఛార్జీల పరస్పర చర్య యొక్క అటెన్యుయేషన్ యొక్క గుణకం.

తరచుగా భౌతిక శాస్త్రంలో విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీని విద్యుత్ స్థిరాంకంతో కలిపి ఉపయోగిస్తారు, ఈ సందర్భంలో సంపూర్ణ విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ భావనను పరిచయం చేయడం సౌకర్యంగా ఉంటుంది. ఇది ε చే సూచించబడుతుంది_a మరియు εకి సమానం_a= ε* ε. ఈ సందర్భంలో సంపూర్ణ పారగమ్యత F/m పరిమాణం కలిగి ఉంటుంది. సాధారణ పారగమ్యతను ε నుండి వేరు చేయడానికి సాపేక్షంగా కూడా పిలుస్తారు_a.

విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ యొక్క స్వభావం

విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ యొక్క స్వభావం విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో ధ్రువణ దృగ్విషయం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. చాలా పదార్థాలు సాధారణంగా విద్యుత్ తటస్థంగా ఉంటాయి, అయినప్పటికీ అవి చార్జ్డ్ కణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ కణాలు పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశిలో అస్తవ్యస్తంగా అమర్చబడి ఉంటాయి మరియు వాటి విద్యుత్ క్షేత్రాలు సగటున ఒకదానికొకటి తటస్థీకరిస్తాయి.

విద్యుద్వాహకాలు ఎక్కువగా బౌండ్ ఛార్జీలను కలిగి ఉంటాయి (డైపోల్స్ అని పిలుస్తారు). ఈ ద్విధ్రువాలు సాంప్రదాయకంగా రెండు అసమాన కణాల కట్టలను సూచిస్తాయి, ఇవి విద్యుద్వాహకము యొక్క మందంతో ఆకస్మికంగా ఉంటాయి మరియు సగటున సున్నా విద్యుత్ క్షేత్ర బలాన్ని సృష్టిస్తాయి. బాహ్య క్షేత్రం యొక్క చర్యలో, ద్విధ్రువాలు అనువర్తిత శక్తి ప్రకారం తమను తాము ఓరియంట్ చేస్తాయి. ఫలితంగా, అదనపు విద్యుత్ క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది. నాన్-పోలార్ డైలెక్ట్రిక్స్‌లో ఇలాంటి దృగ్విషయాలు సంభవిస్తాయి.

కండక్టర్లలో, ప్రక్రియలు సారూప్యంగా ఉంటాయి, బాహ్య క్షేత్రం యొక్క చర్యలో విడిపోయే ఉచిత ఛార్జీలు మాత్రమే ఉన్నాయి మరియు వాటి స్వంత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని కూడా సృష్టిస్తాయి. ఈ ఫీల్డ్ బాహ్య క్షేత్రం వైపు మళ్ళించబడుతుంది, ఛార్జీలను రక్షించడం మరియు వాటి పరస్పర చర్య యొక్క శక్తిని తగ్గిస్తుంది. ఒక పదార్ధం యొక్క ధ్రువణ సామర్ధ్యం ఎక్కువ, అధిక ε.

వివిధ పదార్ధాల విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ

వేర్వేరు పదార్థాలు వేర్వేరు విద్యుద్వాహక అనుమతులను కలిగి ఉంటాయి. వాటిలో కొన్నింటికి ε విలువ టేబుల్ 1లో చూపబడింది. సహజంగానే, ఈ విలువలు ఐక్యత కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి, కాబట్టి వాక్యూమ్‌తో పోలిస్తే ఛార్జీల పరస్పర చర్య ఎల్లప్పుడూ తగ్గుతుంది.గాలికి ε ఐక్యత కంటే కొంచెం ఎక్కువ అని గమనించడం అవసరం, కాబట్టి గాలిలో ఛార్జీల పరస్పర చర్య ఆచరణాత్మకంగా వాక్యూమ్‌లో పరస్పర చర్య నుండి భిన్నంగా ఉండదు.

టేబుల్ 1. వివిధ పదార్ధాల కోసం విద్యుత్ పారగమ్యత యొక్క విలువలు.

కెపాసిటర్ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు కెపాసిటెన్స్

ఆచరణలో ε విలువను తెలుసుకోవడం ముఖ్యం, ఉదాహరణకు ఎలక్ట్రికల్ కెపాసిటర్ల రూపకల్పనలో. వారి కెపాసిటెన్స్ షెల్స్ యొక్క కొలతలు, వాటి మధ్య దూరం మరియు విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

మీరు తయారు చేయాలనుకుంటే ఒక కెపాసిటర్ ఎలక్ట్రోడ్లు అధిక కెపాసిటెన్స్ కలిగి ఉంటే, అప్పుడు కవర్ల ప్రాంతాన్ని పెంచడం పరిమాణంలో పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య దూరాన్ని తగ్గించడంలో ఆచరణాత్మక పరిమితులు కూడా ఉన్నాయి. ఈ సందర్భంలో, పెరిగిన విద్యుద్వాహక స్థిరాంకంతో ఇన్సులేటర్ ఉపయోగం సహాయపడుతుంది. అధిక ε ఉన్న పదార్థాన్ని ఉపయోగించినట్లయితే, ఎలక్ట్రోడ్ల పరిమాణాన్ని అనేక సార్లు తగ్గించవచ్చు లేదా వాటి మధ్య దూరం కోల్పోకుండా పెంచవచ్చు విద్యుత్ కెపాసిటెన్స్.

పదార్ధాల యొక్క ప్రత్యేక వర్గాన్ని సెగ్మెంటెలెక్ట్రిక్స్ అని పిలుస్తారు, ఇది కొన్ని పరిస్థితులలో ఆకస్మిక ధ్రువణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. పరిశీలనలో ఉన్న ఫీల్డ్‌లో అవి రెండు విషయాల ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి:

• విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ యొక్క పెద్ద విలువలు (లక్షణ విలువలు - వందల నుండి అనేక వేల వరకు);
• బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని మార్చడం ద్వారా విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ విలువను నియంత్రించే సామర్థ్యం.

ఈ లక్షణాలు చిన్న ద్రవ్యరాశి మరియు పరిమాణాలతో అధిక సామర్థ్యం (ఇన్సులేటర్ యొక్క పెరిగిన విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ కారణంగా) కెపాసిటర్లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

ఇటువంటి పరికరాలు తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ AC సర్క్యూట్లలో మాత్రమే పని చేస్తాయి - పెరుగుతున్న ఫ్రీక్వెన్సీతో వాటి విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం తగ్గుతుంది. ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ యొక్క మరొక అప్లికేషన్ వేరియబుల్ కెపాసిటర్లు, దీని లక్షణాలు వివిధ పారామితులతో అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రభావంతో మారుతాయి.

విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ మరియు విద్యుద్వాహక నష్టాలు

విద్యుద్వాహక నష్టాలు, అనగా విద్యుద్వాహకము వేడికి కోల్పోయే శక్తి యొక్క భాగం కూడా విద్యుద్వాహక స్థిరాంకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. పారామితి tg δ, విద్యుద్వాహక నష్టాల కోణం యొక్క టాంజెంట్, సాధారణంగా ఈ నష్టాలను వివరించడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఇది కెపాసిటర్‌లోని విద్యుద్వాహక నష్టాల శక్తిని వర్ణిస్తుంది, దీనిలో విద్యుద్వాహకము tg δతో కూడిన పదార్థంతో తయారు చేయబడింది. మరియు ప్రతి పదార్ధానికి నష్టం యొక్క నిర్దిష్ట శక్తి p=E సూత్రం ద్వారా నిర్వచించబడుతుంది²*ώ*ε*ε*tg δ, ఎక్కడ:

• p - నష్టాల నిర్దిష్ట శక్తి, W;
• ώ=2*π*f - విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క వృత్తాకార ఫ్రీక్వెన్సీ;
• E - విద్యుత్ క్షేత్ర బలం, V/m.

సహజంగానే, విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ ఎక్కువ, విద్యుద్వాహకములో ఎక్కువ నష్టాలు, అన్ని ఇతర పరిస్థితులు సమానంగా ఉంటాయి.

బాహ్య కారకాలపై విద్యుద్వాహక అనుమతి యొక్క ఆధారపడటం

విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ యొక్క విలువ విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుందని గమనించాలి (ఈ సందర్భంలో, ఫేసింగ్లకు వర్తించే వోల్టేజ్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ). ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగేకొద్దీ, అనేక పదార్ధాలలో ε విలువ తగ్గుతుంది. ఈ ప్రభావం పోలార్ డైలెక్ట్రిక్స్ కోసం ఉచ్ఛరిస్తారు. ఛార్జీలు (డైపోల్స్) ఫీల్డ్‌ను అనుసరించడానికి ఇకపై సమయం ఉండదనే వాస్తవం ద్వారా ఈ దృగ్విషయాన్ని వివరించవచ్చు. అయానిక్ లేదా ఎలక్ట్రానిక్ పోలరైజేషన్ ద్వారా వర్గీకరించబడిన పదార్ధాల కోసం, ఫ్రీక్వెన్సీపై విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ యొక్క ఆధారపడటం తక్కువగా ఉంటుంది.

అందుకే కెపాసిటర్ డైఎలెక్ట్రిక్ చేయడానికి పదార్థాల ఎంపిక చాలా ముఖ్యమైనది. తక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద పనిచేసేది అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద నాణ్యమైన ఇన్సులేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేయదు. చాలా తరచుగా, నాన్-పోలార్ డైలెక్ట్రిక్స్ అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద అవాహకం వలె ఉపయోగించబడతాయి.

అలాగే, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఇది పదార్ధం నుండి పదార్థానికి మారుతుంది. నాన్-పోలార్ డైలెక్ట్రిక్స్‌లో, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో ఇది పడిపోతుంది. ఈ సందర్భంలో, అటువంటి ఇన్సులేటర్తో తయారు చేయబడిన కెపాసిటర్ల కోసం, మేము కెపాసిటెన్స్ యొక్క ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం (TKE) గురించి మాట్లాడుతాము - కెపాసిటెన్స్ ε తరువాత పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో పడిపోతుంది. ఇతర పదార్ధాలు పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో అధిక పారగమ్యతను కలిగి ఉంటాయి మరియు సానుకూల TKE తో కెపాసిటర్లను పొందడం సాధ్యమవుతుంది. వ్యతిరేక TKEలతో కెపాసిటర్లను జత చేయడం ద్వారా, థర్మోస్టేబుల్ కెపాసిటెన్స్ పొందవచ్చు.

వివిధ పదార్ధాల విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం యొక్క సారాంశం మరియు జ్ఞానాన్ని అర్థం చేసుకోవడం ఆచరణాత్మక ప్రయోజనాల కోసం ముఖ్యమైనది. మరియు విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ స్థాయిని నియంత్రించే సామర్థ్యం అదనపు సాంకేతిక దృక్కోణాలను అందిస్తుంది.

సంబంధిత కథనాలు: