डायलेक्ट्रिक स्थिरांक काय आहे

आपल्या सभोवतालच्या प्रत्येक पदार्थात किंवा शरीरात काही विद्युत गुणधर्म असतात. हे आण्विक आणि आण्विक संरचनेमुळे आहे: परस्पर बद्ध किंवा मुक्त स्थितीत चार्ज केलेल्या कणांची उपस्थिती.

जेव्हा कोणतेही बाह्य विद्युत क्षेत्र पदार्थावर कार्य करत नाही, तेव्हा हे कण अशा प्रकारे वितरीत केले जातात की ते एकमेकांना संतुलित करतात आणि संपूर्ण एकूण व्हॉल्यूममध्ये अतिरिक्त विद्युत क्षेत्र तयार करत नाहीत. रेणू आणि अणूंमध्ये विद्युत उर्जेच्या बाह्य वापराच्या बाबतीत, शुल्कांचे पुनर्वितरण होते, ज्यामुळे बाह्य विरूद्ध निर्देशित स्वतःचे अंतर्गत विद्युत क्षेत्र तयार होते.

जर लागू केलेल्या बाह्य क्षेत्राचा वेक्टर «E0» आणि अंतर्गत एक «E' म्हणून दर्शविला असेल, तर एकूण फील्ड «E» ही या दोन प्रमाणांच्या ऊर्जेची बेरीज असेल.

विजेमध्ये, पदार्थांचे विभाजन करण्याची प्रथा आहे:

• तारा;

• डायलेक्ट्रिक्स

हे वर्गीकरण बर्याच काळापासून अस्तित्वात आहे, जरी ते अगदी अनियंत्रित आहे, कारण अनेक शरीरांमध्ये भिन्न किंवा एकत्रित गुणधर्म आहेत.

कंडक्टर

ज्या वाहकांकडे विनामूल्य शुल्क आहे ते कंडक्टर म्हणून वापरले जातात.बहुतेकदा, धातू कंडक्टर म्हणून कार्य करतात, कारण मुक्त इलेक्ट्रॉन त्यांच्या संरचनेत नेहमीच उपस्थित असतात, जे पदार्थाच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये फिरण्यास सक्षम असतात आणि त्याच वेळी थर्मल प्रक्रियेत सहभागी असतात.

जेव्हा कंडक्टर बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या क्रियेपासून विलग केला जातो, तेव्हा त्यात आयन जाळी आणि मुक्त इलेक्ट्रॉन्समधून सकारात्मक आणि नकारात्मक शुल्कांचे संतुलन तयार केले जाते. हा समतोल जेव्हा लगेच नष्ट होतो विद्युत क्षेत्रातील कंडक्टर — चार्ज केलेल्या कणांचे पुनर्वितरण सुरू होते त्या उर्जेमुळे आणि बाह्य पृष्ठभागावर सकारात्मक आणि नकारात्मक मूल्यांसह असंतुलित शुल्क दिसून येते.

या घटनेला सामान्यतः इलेक्ट्रोस्टॅटिक इंडक्शन म्हणतात... धातूंच्या पृष्ठभागावर जे चार्जेस आकारतात त्यांना इंडक्शन चार्जेस म्हणतात.

कंडक्टरमध्ये तयार होणारे प्रेरक शुल्क एक सेल्फ-फील्ड E ' बनवते, जे कंडक्टरच्या आत असलेल्या बाह्य E0 च्या प्रभावाची भरपाई करते. म्हणून, एकूण, एकूण इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचे मूल्य भरपाई दिले जाते आणि 0 च्या बरोबरीचे असते. या प्रकरणात, आतील आणि बाहेरील दोन्ही बिंदूंच्या संभाव्यता समान असतात.

प्राप्त निष्कर्ष दर्शविते की कंडक्टरच्या आत, बाह्य फील्ड जोडलेले असले तरीही, कोणतेही संभाव्य फरक नाही आणि इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड नाहीत. ही वस्तुस्थिती शिल्डिंगमध्ये वापरली जाते - लोकांच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक संरक्षणाच्या पद्धतीचा वापर आणि प्रेरित क्षेत्रासाठी संवेदनशील विद्युत उपकरणे, विशेषत: अचूक मापन यंत्रे आणि मायक्रोप्रोसेसर तंत्रज्ञान.

उच्च-व्होल्टेज उपकरणांद्वारे तयार केलेल्या वाढीव व्होल्टेजच्या परिस्थितीत काम करणार्‍या कर्मचार्‍यांचे संरक्षण करण्यासाठी टोपीसह प्रवाहकीय धाग्यांसह कापडांपासून बनविलेले शील्ड केलेले कपडे आणि पादत्राणे विजेमध्ये वापरली जातात.

डायलेक्ट्रिक्स

हे इन्सुलेट गुणधर्म असलेल्या पदार्थांचे नाव आहे. त्यामध्ये फक्त इंटरकनेक्टेड फी असते, मोफत नाही. ते सर्व सकारात्मक आणि नकारात्मक कण तटस्थ अणूमध्ये बांधलेले आहेत, चळवळीच्या स्वातंत्र्यापासून वंचित आहेत. ते डायलेक्ट्रिकमध्ये वितरीत केले जातात आणि लागू केलेल्या बाह्य फील्ड E0 च्या कृती अंतर्गत हलत नाहीत.

तथापि, त्याच्या उर्जेमुळे पदार्थाच्या संरचनेत अजूनही काही बदल होतात - अणू आणि रेणूंच्या आत, सकारात्मक आणि नकारात्मक कणांचे गुणोत्तर बदलते आणि पदार्थाच्या पृष्ठभागावर, अति, असंतुलित संबंधित शुल्क दिसून येते, ज्यामुळे अंतर्गत विद्युत क्षेत्र तयार होते. ई'. हे बाहेरून लागू केलेल्या तणावाविरूद्ध निर्देशित केले जाते.

या घटनेला डाईलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण म्हणतात... हे असे वैशिष्ट्य आहे की पदार्थाच्या आत एक विद्युत क्षेत्र E दिसते, जे बाह्य ऊर्जा E0 च्या क्रियेने तयार होते, परंतु अंतर्गत E' च्या विरोधामुळे कमकुवत होते.

ध्रुवीकरणाचे प्रकार

डायलेक्ट्रिक्समध्ये हे दोन प्रकारचे आहे:

1. अभिमुखता;

2. इलेक्ट्रॉनिक.

पहिल्या प्रकाराला द्विध्रुवीय ध्रुवीकरणाचे अतिरिक्त नाव आहे. हे नकारात्मक आणि सकारात्मक शुल्कांवर स्थलांतरित केंद्रांसह डायलेक्ट्रिक्समध्ये अंतर्भूत आहे, जे सूक्ष्म द्विध्रुवांचे रेणू बनवतात - दोन शुल्कांचा एक तटस्थ संच. हे पाणी, नायट्रोजन डायऑक्साइड, हायड्रोजन सल्फाइडचे वैशिष्ट्य आहे.

बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या कृतीशिवाय, अशा पदार्थांचे आण्विक द्विध्रुव ऑपरेटिंग तापमानावरील प्रक्रियेच्या प्रभावाखाली गोंधळलेल्या पद्धतीने केंद्रित असतात. त्याच वेळी, आतील व्हॉल्यूमच्या कोणत्याही बिंदूवर आणि डायलेक्ट्रिकच्या बाह्य पृष्ठभागावर कोणतेही विद्युत शुल्क नाही.

बाह्यरित्या लागू केलेल्या ऊर्जेच्या प्रभावाखाली हे चित्र बदलते, जेव्हा द्विध्रुव त्यांच्या अभिमुखतेमध्ये थोडेसे बदलतात आणि पृष्ठभागावर भरपाई नसलेल्या मॅक्रोस्कोपिक बाउंड चार्जेसचे क्षेत्र दिसतात, लागू केलेल्या E0 च्या विरुद्ध दिशा असलेले फील्ड E' बनवतात.

अशा ध्रुवीकरणामुळे, तापमानाचा प्रक्रियांवर मोठा प्रभाव पडतो, ज्यामुळे थर्मल गती निर्माण होते आणि विचलित करणारे घटक निर्माण होतात.

इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण, लवचिक यंत्रणा

हे नॉन-ध्रुवीय डायलेक्ट्रिक्समध्ये प्रकट होते - द्विध्रुवीय क्षण नसलेल्या रेणूंसह भिन्न प्रकारची सामग्री, जी बाह्य क्षेत्राच्या प्रभावाखाली विकृत होते जेणेकरून सकारात्मक शुल्क E0 वेक्टरच्या दिशेने केंद्रित केले जाते आणि ऋण शुल्क उलट दिशेने केंद्रित केले जाते.

परिणामी, प्रत्येक रेणू लागू केलेल्या क्षेत्राच्या अक्षाच्या बाजूने विद्युत द्विध्रुव म्हणून कार्य करतो. अशा प्रकारे, ते बाह्य पृष्ठभागावर विरुद्ध दिशेने त्यांचे क्षेत्र E' तयार करतात.

अशा पदार्थांमध्ये, रेणूंचे विकृतीकरण आणि म्हणून बाह्य क्षेत्राच्या क्रियेमुळे होणारे ध्रुवीकरण तापमानाच्या प्रभावाखाली त्यांच्या हालचालींवर अवलंबून नसते. मिथेन CH4 हे नॉन-पोलर डायलेक्ट्रिकचे उदाहरण म्हणून उद्धृत केले जाऊ शकते.

दोन प्रकारच्या डायलेक्ट्रिक्सच्या अंतर्गत क्षेत्राचे संख्यात्मक मूल्य प्रथम बाह्य क्षेत्राच्या वाढीच्या थेट प्रमाणात परिमाणात बदलते आणि नंतर जेव्हा संपृक्तता गाठली जाते तेव्हा नॉनलाइनर प्रभाव दिसून येतो. ते उद्भवतात जेव्हा सर्व आण्विक द्विध्रुव ध्रुवीय डायलेक्ट्रिक्सच्या बलाच्या रेषेने व्यवस्थित केले जातात किंवा बाहेरून लागू केलेल्या मोठ्या उर्जेद्वारे अणू आणि रेणूंच्या मजबूत विकृतीमुळे, गैर-ध्रुवीय पदार्थांच्या संरचनेत बदल घडतात.

सराव मध्ये, अशी प्रकरणे दुर्मिळ आहेत - सहसा इन्सुलेशनचे अपयश किंवा अयशस्वी होणे आधी होते.

डायलेक्ट्रिक स्थिरांक

इन्सुलेट सामग्रीमध्ये, विद्युत वैशिष्ट्ये आणि डायलेक्ट्रिक स्थिरांक सारख्या निर्देशकांद्वारे महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावली जाते... हे दोन भिन्न वैशिष्ट्यांद्वारे मोजले जाऊ शकते:

1. परिपूर्ण मूल्य;

2. सापेक्ष मूल्य.

कुलॉम्बच्या नियमाच्या गणितीय नोटेशनचा संदर्भ देताना परिपूर्ण डायलेक्ट्रिक स्थिर पदार्थ εa हा शब्द वापरला जातो. हे, गुणांक εα च्या स्वरूपात, प्रेरण D आणि तीव्रता E चे वेक्टर जोडते.

आम्हाला आठवू द्या की फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ चार्ल्स डी कुलॉम्ब यांनी स्वतःचे टॉर्शन शिल्लक वापरून लहान चार्ज केलेल्या शरीरांमधील विद्युत आणि चुंबकीय शक्तींच्या नियमांची तपासणी केली.

माध्यमाच्या सापेक्ष पारगम्यतेचे निर्धारण हे पदार्थाच्या इन्सुलेट गुणधर्मांचे वैशिष्ट्य करण्यासाठी वापरले जाते. हे दोन भिन्न परिस्थितींमध्ये दोन बिंदू शुल्कांमधील परस्परसंवाद शक्तीच्या गुणोत्तराचा अंदाज लावते: व्हॅक्यूममध्ये आणि कार्यरत वातावरणात. या प्रकरणात, व्हॅक्यूम निर्देशांक 1 (εv = 1) म्हणून घेतले जातात, तर वास्तविक पदार्थांसाठी ते नेहमी जास्त असतात, εr> 1.

संख्यात्मक अभिव्यक्ती εr डायलेक्ट्रिक्समधील ध्रुवीकरणाच्या परिणामाद्वारे स्पष्ट केलेले परिमाणविहीन प्रमाण म्हणून दर्शविले जाते आणि त्यांच्या वैशिष्ट्यांचे मूल्यांकन करण्यासाठी वापरले जाते.

वैयक्तिक माध्यमांची डायलेक्ट्रिक स्थिर मूल्ये (खोलीच्या तपमानावर)

पदार्थ ε पदार्थ ε सेग्नेट मीठ 6000 डायमंड 5.7 रुटाइल (ऑप्टिकल अक्षावर) 170 पाणी 81 पॉलीथिलीन 2.3 इथेनॉल 26.8 सिलिकॉन 12.0 मीका 6 ग्लास बीकर 5-16 कार्बन डायऑक्साइड 1.60019191000195016 कार्बन डायऑक्साइड Name 2.322 हवा (760 mmHg) 1.00057