ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ શું છે

કુલોમ્બના કાયદા દ્વારા નિર્ધારિત, વિવિધ દળો સાથે વિવિધ માધ્યમોમાં ચાર્જ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આ માધ્યમોના ગુણધર્મો અનુમતિ તરીકે ઓળખાતા જથ્થા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ શું છે

અનુસાર કુલોમ્બનો કાયદો, બે નિશ્ચિત બિંદુ શુલ્ક q₁ અને q₂ શૂન્યાવકાશમાં ફોર્મ્યુલા F દ્વારા આપવામાં આવેલા બળ સાથે એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે_વર્ગ=((1/4)*π*ε)*(|q₁||*|q₂|/આર²), ક્યાં:

• એફ_વર્ગ કુલોમ્બ બળ છે, એન;
• q₁, પ્ર₂ ચાર્જ મોડ્યુલો છે, સી;
• r એ શુલ્ક વચ્ચેનું અંતર છે, m;
• ε₀ - વિદ્યુત સ્થિરાંક, 8.85 * 10^-12 F/m (ફરાદ પ્રતિ મીટર).

જો ક્રિયાપ્રતિક્રિયા શૂન્યાવકાશમાં થતી નથી, તો સૂત્રમાં અન્ય જથ્થાનો સમાવેશ થાય છે જે કુલોમ્બ બળ પર પદાર્થના પ્રભાવને નિર્ધારિત કરે છે, અને કુલોમ્બ કાયદો નીચે પ્રમાણે લખાયેલ છે:

F=((1/4)*π* ε*ε)*(|q₁||*|q₂|/આર²).

આ મૂલ્ય ગ્રીક અક્ષર ε (એપ્સીલોન) દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, તે પરિમાણહીન છે (માપનું કોઈ એકમ નથી). ડાઇલેક્ટ્રિક પરમિટિવિટી એ પદાર્થમાં ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના એટેન્યુએશનનો ગુણાંક છે.

ઘણીવાર ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, પરવાનગીનો ઉપયોગ વિદ્યુત સ્થિરાંક સાથે જોડાણમાં થાય છે, આ કિસ્સામાં સંપૂર્ણ પરવાનગીની વિભાવના રજૂ કરવી અનુકૂળ છે. તે ε દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે_a અને ε બરાબર છે_a= ε*ઇ. આ કિસ્સામાં, સંપૂર્ણ અભેદ્યતાનું પરિમાણ F/m છે. સામાન્ય અભેદ્યતા ε ને ε થી અલગ કરવા માટે સાપેક્ષ પણ કહેવાય છે_a.

પરવાનગીની પ્રકૃતિ

પરવાનગીની પ્રકૃતિ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ધ્રુવીકરણની ઘટના પર આધારિત છે. મોટાભાગના પદાર્થો સામાન્ય રીતે વિદ્યુત રીતે તટસ્થ હોય છે, જો કે તેમાં ચાર્જ કણો હોય છે. આ કણો પદાર્થના સમૂહમાં અવ્યવસ્થિત રીતે સ્થિત છે અને તેમના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો, સરેરાશ, એકબીજાને તટસ્થ કરે છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં, મુખ્યત્વે બંધાયેલ શુલ્ક હોય છે (તેમને દ્વિધ્રુવ કહેવામાં આવે છે). આ દ્વિધ્રુવો પરંપરાગત રીતે બે અલગ-અલગ કણોના બંડલનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જે સ્વયંભૂ રીતે ડાઇલેક્ટ્રિકની જાડાઈ સાથે લક્ષી હોય છે અને સરેરાશ, શૂન્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત બનાવે છે. બાહ્ય ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ, દ્વિધ્રુવ પ્રયોજિત બળ અનુસાર પોતાની જાતને દિશામાન કરે છે. પરિણામે, એક વધારાનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવવામાં આવે છે. સમાન ઘટના નોનપોલર ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં પણ જોવા મળે છે.

કંડક્ટરમાં, પ્રક્રિયાઓ સમાન હોય છે, ફક્ત ત્યાં મફત શુલ્ક હોય છે, જે બાહ્ય ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ અલગ પડે છે અને પોતાનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર પણ બનાવે છે. આ ક્ષેત્ર બાહ્ય ક્ષેત્ર તરફ નિર્દેશિત છે, ચાર્જને સ્ક્રીન કરે છે અને તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની શક્તિ ઘટાડે છે.ધ્રુવીકરણ કરવાની પદાર્થની ક્ષમતા જેટલી વધારે છે, તેટલી ઊંચી ε.

વિવિધ પદાર્થોનો ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક

વિવિધ પદાર્થોમાં વિવિધ ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંકો હોય છે. તેમાંના કેટલાક માટે ε નું મૂલ્ય કોષ્ટક 1 માં આપવામાં આવ્યું છે. તે સ્પષ્ટ છે કે આ મૂલ્યો એકતા કરતા વધારે છે, તેથી શુન્યાવકાશની તુલનામાં શુલ્કની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા હંમેશા ઘટે છે. એ પણ નોંધવું જોઈએ કે હવા માટે ε એકતા કરતાં સહેજ વધારે છે, તેથી હવામાં ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વ્યવહારીક રીતે શૂન્યાવકાશમાં થતી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાથી અલગ નથી.

કોષ્ટક 1. વિવિધ પદાર્થો માટે વિદ્યુત અભેદ્યતાના મૂલ્યો.

કેપેસિટરની ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરતા અને કેપેસીટન્સ

વ્યવહારમાં ε નું મૂલ્ય જાણવું મહત્વપૂર્ણ છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રિકલ કેપેસિટર્સ બનાવતી વખતે. તેમને ક્ષમતા પ્લેટોના ભૌમિતિક પરિમાણો, તેમની વચ્ચેનું અંતર અને ડાઇલેક્ટ્રિકની પરવાનગી પર આધાર રાખે છે.

જો તમારે મેળવવાની જરૂર હોય કેપેસિટર ક્ષમતામાં વધારો, પછી પ્લેટોના ક્ષેત્રમાં વધારો પરિમાણોમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનું અંતર ઘટાડવા માટે વ્યવહારુ મર્યાદાઓ પણ છે. આ કિસ્સામાં, વધેલા ડાઇલેક્ટ્રિક સતત સાથે ઇન્સ્યુલેટરનો ઉપયોગ મદદ કરી શકે છે. જો તમે ઉચ્ચ ε સાથે સામગ્રીનો ઉપયોગ કરો છો, તો તમે પ્લેટોના કદને ગુણાકાર કરી શકો છો અથવા નુકસાન વિના તેમની વચ્ચેનું અંતર વધારી શકો છો. વિદ્યુત ક્ષમતા.

ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સ નામના પદાર્થોને એક અલગ કેટેગરીમાં અલગ પાડવામાં આવે છે, જેમાં, અમુક પરિસ્થિતિઓમાં, સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણ થાય છે.વિચારણા હેઠળના ક્ષેત્રમાં, તેઓ બે મુદ્દાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:

• ડાઇલેક્ટ્રિક પરવાનગીના મોટા મૂલ્યો (સામાન્ય મૂલ્યો - સેંકડોથી ઘણા હજાર સુધી);
• બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને બદલીને ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટના મૂલ્યને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા.

આ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ નાના વજન અને કદના સૂચકાંકો સાથે ઉચ્ચ-ક્ષમતા ધરાવતા કેપેસિટર (ઇન્સ્યુલેટરના ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટના વધેલા મૂલ્યને કારણે) ના ઉત્પાદન માટે થાય છે.

આવા ઉપકરણો માત્ર ઓછી-આવર્તન વૈકલ્પિક વર્તમાન સર્કિટમાં જ કાર્ય કરે છે - જેમ જેમ આવર્તન વધે છે તેમ તેમ તેમનું ડાઇલેક્ટ્રિક સતત ઘટતું જાય છે. ફેરોઇલેક્ટ્રિક્સનો બીજો ઉપયોગ વેરિયેબલ કેપેસિટર્સ છે, જેની લાક્ષણિકતાઓ વિવિધ પરિમાણો સાથે લાગુ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ બદલાય છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ અને ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાન

ઉપરાંત, ડાઇલેક્ટ્રિકમાં નુકસાન ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંકના મૂલ્ય પર આધારિત છે - આ ઊર્જાનો તે ભાગ છે જે તેને ગરમ કરવા માટે ડાઇલેક્ટ્રિકમાં ખોવાઈ જાય છે. આ નુકસાનનું વર્ણન કરવા માટે, સામાન્ય રીતે ટેન δ પરિમાણ વપરાય છે - ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન કોણની સ્પર્શક. તે કેપેસિટરમાં ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાનની શક્તિ દર્શાવે છે, જેમાં ડાઇલેક્ટ્રિક ઉપલબ્ધ tg δ સાથે સામગ્રીથી બનેલું છે. અને દરેક પદાર્થ માટે ચોક્કસ પાવર લોસ ફોર્મ્યુલા p=E દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે²*ώ*ε*ε*tg δ, જ્યાં:

• p એ ચોક્કસ પાવર લોસ છે, W;
• ώ=2*π*f એ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ગોળાકાર આવર્તન છે;
• E એ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત છે, V/m.

દેખીતી રીતે, ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક જેટલું ઊંચું હશે, ડાઇલેક્ટ્રિકમાં નુકસાન તેટલું વધારે છે, અન્ય તમામ વસ્તુઓ સમાન છે.

બાહ્ય પરિબળો પર પરવાનગીની અવલંબન

એ નોંધવું જોઇએ કે પરવાનગીનું મૂલ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની આવર્તન પર આધારિત છે (આ કિસ્સામાં, પ્લેટો પર લાગુ વોલ્ટેજની આવર્તન પર). જેમ જેમ આવર્તન વધે છે તેમ, ઘણા પદાર્થો માટે εનું મૂલ્ય ઘટે છે. આ અસર ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિક્સ માટે ઉચ્ચારવામાં આવે છે. આ ઘટના એ હકીકત દ્વારા સમજાવી શકાય છે કે ચાર્જિસ (દ્વિધ્રુવો) ક્ષેત્રને અનુસરવા માટેનો સમય બંધ કરે છે. આયનીય અથવા ઇલેક્ટ્રોનિક ધ્રુવીકરણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ પદાર્થો માટે, આવર્તન પર પરવાનગીની અવલંબન ઓછી છે.

તેથી, કેપેસિટર ડાઇલેક્ટ્રિક બનાવવા માટે સામગ્રીની પસંદગી એટલી મહત્વપૂર્ણ છે. જે ઓછી ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામ કરે છે તે જરૂરી નથી કે ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર સારી અલગતા પ્રદાન કરે. મોટેભાગે, બિન-ધ્રુવીય ડાઇલેક્ટ્રિક્સનો ઉપયોગ HF પર ઇન્સ્યુલેટર તરીકે થાય છે.

ઉપરાંત, ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક તાપમાન પર અને વિવિધ પદાર્થોમાં જુદી જુદી રીતે આધાર રાખે છે. નોનપોલર ડાઇલેક્ટ્રિક્સ માટે, તે વધતા તાપમાન સાથે ઘટે છે. આ કિસ્સામાં, આવા ઇન્સ્યુલેટરનો ઉપયોગ કરીને બનાવેલા કેપેસિટર્સ માટે, તેઓ કેપેસીટન્સ (TKE) ના નકારાત્મક તાપમાન ગુણાંકની વાત કરે છે - ક્ષમતા ε પછી વધતા તાપમાન સાથે ઘટે છે. અન્ય પદાર્થો માટે, વધતા તાપમાન સાથે અભેદ્યતા વધે છે, અને હકારાત્મક TKE સાથે કેપેસિટર્સ મેળવી શકાય છે. જોડીમાં વિરોધી TKE સાથે કેપેસિટર્સનો સમાવેશ કરીને, તમે થર્મલી સ્થિર કેપેસીટન્સ મેળવી શકો છો.

વ્યવહારિક હેતુઓ માટે વિવિધ પદાર્થોની પરવાનગીના મૂલ્યના સાર અને જ્ઞાનને સમજવું મહત્વપૂર્ણ છે. અને ડાઇલેક્ટ્રિક સતત સ્તરને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા વધારાના તકનીકી પરિપ્રેક્ષ્યો પ્રદાન કરે છે.

સમાન લેખો: