ढांकता हुआ स्थिरांक क्या है

कूलम्ब के नियम द्वारा निर्धारित विभिन्न बलों के साथ चार्ज अलग-अलग मीडिया में एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। इन मीडिया के गुणों का निर्धारण परमिटिटिविटी नामक मात्रा से होता है।

ढांकता हुआ स्थिरांक क्या है

के अनुसार कूलम्ब का नियम, दो निश्चित बिंदु शुल्क q₁ और क्यू₂ निर्वात में सूत्र F . द्वारा दिए गए बल के साथ परस्पर क्रिया करते हैं_{कक्षा}=((1/4)*π*ε)*(|क्यू₁|*|क्यू₂|/r²), कहाँ पे:

• एफ_{कक्षा} कूलम्ब बल है, N;
• क्यू₁, क्यू₂ चार्ज मॉड्यूल हैं, सी;
• 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 कानून इस प्रकार लिखा जाता है:

एफ=((1/4)*π** )*(|q₁|*|क्यू₂|/r²).

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

अक्सर भौतिकी में, विद्युत स्थिरांक के साथ संयोजन के रूप में पारगम्यता का उपयोग किया जाता है, इस मामले में पूर्ण पारगम्यता की अवधारणा को पेश करना सुविधाजनक होता है। इसे द्वारा निरूपित किया जाता है_एक और के बराबर है_एक=*इ। इस मामले में, निरपेक्ष पारगम्यता का आयाम F/m है। साधारण पारगम्यता ε को . से अलग करने के लिए सापेक्ष भी कहा जाता है_एक.

पारगम्यता की प्रकृति

पारगम्यता की प्रकृति 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 बेतरतीब ढंग से स्थित होते हैं और उनके विद्युत क्षेत्र औसतन एक दूसरे को बेअसर करते हैं।

डाइलेक्ट्रिक्स में, मुख्य रूप से बाध्य आवेश होते हैं (उन्हें द्विध्रुव कहा जाता है)। ये द्विध्रुव परंपरागत 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 भी होती हैं।

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

विभिन्न पदार्थों का ढांकता हुआ स्थिरांक

विभिन्न पदार्थों में अलग-अलग ढांकता हुआ स्थिरांक होते हैं। उनमें से कुछ के लिए का मान तालिका 1 में दिया गया है। यह स्पष्ट है कि ये मान एकता से अधिक हैं, इसलिए निर्वात की तुलना में आवेशों की परस्पर क्रिया हमेशा कम हो जाती है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए 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 मूल्य।

ढांकता हुआ स्थिरांक और संधारित्र की धारिता

का मान जानना व्यवहार में महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, विद्युत संधारित्र बनाते समय। उन्हें क्षमता प्लेटों के ज्यामितीय आयामों, उनके बीच की दूरी और ढांकता हुआ की पारगम्यता पर निर्भर करता है।

यदि आपको प्राप्त करने की आवश्यकता है संधारित्र क्षमता में वृद्धि, फिर प्लेटों के क्षेत्र में वृद्धि से आयामों में वृद्धि होती है। इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी को कम करने के लिए व्यावहारिक सीमाएं भी हैं। इस मामले में, बढ़े हुए ढांकता हुआ स्थिरांक वाले इन्सुलेटर का उपयोग मदद कर सकता है। यदि आप उच्च वाली सामग्री का उपयोग करते हैं, तो आप प्लेटों के आकार को गुणा कर सकते हैं या बिना नुकसान के उनके बीच की दूरी बढ़ा सकते हैं विद्युत क्षमता.

फेरोइलेक्ट्रिक्स नामक पदार्थों को एक अलग श्रेणी में प्रतिष्ठित किया जाता है, जिसमें कुछ शर्तों के तहत, सहज ध्रुवीकरण होता है।विचाराधीन क्षेत्र में, उन्हें दो बिंदुओं की विशेषता है:

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

इन गुणों का उपयोग छोटे वजन और आकार संकेतकों के साथ उच्च क्षमता वाले कैपेसिटर (इन्सुलेटर के ढांकता हुआ स्थिरांक के बढ़ते मूल्य के कारण) के निर्माण के लिए किया जाता है।

ऐसे उपकरण केवल कम-आवृत्ति वाले प्रत्यावर्ती धारा परिपथों में काम करते हैं - जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, उनका ढांकता हुआ स्थिरांक घटता जाता है। फेरोइलेक्ट्रिक्स का एक अन्य अनुप्रयोग चर संधारित्र है, जिसकी विशेषताएँ अलग-अलग मापदंडों के साथ एक लागू विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में बदल जाती हैं।

ढांकता हुआ लगातार और ढांकता हुआ नुकसान

इसके अलावा, ढांकता हुआ में नुकसान ढांकता हुआ स्थिरांक के मूल्य पर निर्भर करता है - यह ऊर्जा का वह हिस्सा है जो इसे गर्म करने के लिए ढांकता हुआ में खो जाता है। इन नुकसानों का वर्णन करने के लिए, आमतौर पर टैन पैरामीटर का उपयोग किया जाता है - ढांकता हुआ नुकसान कोण की स्पर्शरेखा। यह एक संधारित्र में ढांकता हुआ नुकसान की शक्ति की विशेषता है, जिसमें ढांकता हुआ एक सामग्री से बना होता है जिसमें उपलब्ध टीजी होता है। और प्रत्येक पदार्थ के लिए विशिष्ट शक्ति हानि सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है p=E²*ώ*ε*ε*tg , जहां:

• पी विशिष्ट बिजली हानि है, डब्ल्यू;
• ώ=2*π*f विद्युत क्षेत्र की वृत्तीय आवृत्ति है;
• ई विद्युत क्षेत्र की ताकत है, वी / एम।

जाहिर है, ढांकता हुआ स्थिरांक जितना अधिक होगा, ढांकता हुआ में नुकसान उतना ही अधिक होगा, अन्य सभी चीजें समान होंगी।

बाहरी कारकों पर पारगम्यता की निर्भरता

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पारगम्यता का मूल्य विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति पर निर्भर करता है (इस मामले में, प्लेटों पर लागू वोल्टेज की आवृत्ति पर)। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है, कई पदार्थों के लिए 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 क्षेत्र का अनुसरण करने का समय नहीं है। आयनिक या इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण की विशेषता वाले पदार्थों के लिए, आवृत्ति पर पारगम्यता की निर्भरता कम होती है।

इसलिए, 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 अच्छा अलगाव प्रदान करे। अक्सर, गैर-ध्रुवीय डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग एचएफ में एक इन्सुलेटर के रूप में किया जाता है।

इसके अलावा, ढांकता हुआ स्थिरांक तापमान पर और विभिन्न पदार्थों में अलग-अलग तरीकों से निर्भर करता है। गैर-ध्रुवीय डाइलेक्ट्रिक्स के लिए, यह बढ़ते तापमान के साथ घटता है। इस मामले में, ऐसे इन्सुलेटर का उपयोग करके बनाए गए कैपेसिटर के लिए, वे कैपेसिटेंस (टीकेई) के नकारात्मक तापमान गुणांक की बात करते हैं - क्षमता के बाद बढ़ते तापमान के साथ घटता है। अन्य पदार्थों के लिए, बढ़ते तापमान के साथ पारगम्यता बढ़ जाती है, और सकारात्मक TKE वाले कैपेसिटर प्राप्त किए जा सकते हैं। एक जोड़ी में विपरीत TKE वाले कैपेसिटर को शामिल करके, आप एक थर्मली स्थिर कैपेसिटेंस प्राप्त कर सकते हैं।

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

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