डायलेक्ट्रिक सामग्री: परिभाषा, गुणधर्म र अनुप्रयोग
डायलेक्ट्रिक सामग्री को एक विद्युत अवरोधक माना जाता है जिसे लागू विद्युत क्षेत्र द्वारा पोलराइज्ड किया जा सकता है। यह इसका अर्थ है कि जब एक डायलेक्ट्रिक सामग्री को एक विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो यह विद्युत आवेशों को अपने माध्यम से प्रवाहित होने की अनुमति नहीं देता है, बल्कि यह अपने आंतरिक विद्युत द्विध्रुव (विपरीत आवेशों के युग्म) को क्षेत्र की दिशा में रेखीभूत कर देता है। यह रेखीभूतन डायलेक्ट्रिक सामग्री के भीतर कुल विद्युत क्षेत्र को कम करता है और उसका उपयोग करने वाले कैपेसिटर की क्षमता बढ़ाता है।
डायलेक्ट्रिक सामग्रियाँ कैसे काम करती हैं?
डायलेक्ट्रिक सामग्रियों की कार्यप्रणाली समझने के लिए, हमें विद्युत चुंबकत्व की कुछ मूल अवधारणाओं को जानना चाहिए।
एक विद्युत क्षेत्र एक क्षेत्र है जहाँ एक विद्युत आवेश एक बल का अनुभव करता है। विद्युत क्षेत्र की दिशा एक धनात्मक आवेश पर बल की दिशा है, और विद्युत क्षेत्र का परिमाण बल की ताकत के अनुपात में होता है। विद्युत क्षेत्र विद्युत आवेशों या बदलते चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा बनाए जाते हैं।
विद्युत पोलराइजेशन
विद्युत पोलराइजेशन एक बाहरी विद्युत क्षेत्र के कारण एक सामग्री के भीतर धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों का विभाजन है। जब एक सामग्री पोलराइज्ड होती है, तो इसमें एक विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण विकसित होता है, जो यह मापता है कि आवेश कितना अलग-थलग होते हैं और वे किस प्रकार रेखीभूत होते हैं। एक सामग्री का विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण उसकी विद्युत संवेदनशीलता के अनुपात में होता है, जो यह मापता है कि इसे कितनी आसानी से पोलराइज्ड किया जा सकता है।
क्षमता
क्षमता एक प्रणाली की विद्युत आवेश को संचयित करने की क्षमता है। कैपेसिटर एक उपकरण है जो दो चालक (प्लेट) से बना होता है जो एक अवरोधक (डायलेक्ट्रिक) द्वारा अलग किए गए होते हैं। जब एक वोल्टेज प्लेटों पर लगाया जाता है, तो उनके बीच एक विद्युत क्षेत्र बनता है, और आवेश प्रत्येक प्लेट पर इकट्ठा होते हैं। कैपेसिटर की क्षमता प्लेटों के क्षेत्रफल के अनुपात में, उनके बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपात में, और अवरोधक के डायलेक्ट्रिक नियतांक के अनुपात में होती है।
डायलेक्ट्रिक सामग्रियों के गुणधर्म
डायलेक्ट्रिक सामग्रियों के कुछ महत्वपूर्ण गुणधर्म इस प्रकार हैं:
डायलेक्ट्रिक नियतांक: यह एक अविमापी मात्रा है जो दर्शाती है कि एक सामग्री कितना एक कैपेसिटर की क्षमता को वायु की तुलना में बढ़ाती है। इसे भी सापेक्ष परमिटिविटी या परमिटिविटी अनुपात कहा जाता है। वायु का डायलेक्ट्रिक नियतांक 1 है, और वायु का डायलेक्ट्रिक नियतांक लगभग 1.0006 है। उच्च डायलेक्ट्रिक नियतांक वाली सामग्रियाँ जल (लगभग 80), बेरियम टाइटेनेट (लगभग 1200), और स्ट्रोंशियम टाइटेनेट (लगभग 2000) शामिल हैं।
डायलेक्ट्रिक ताकत: यह एक सामग्री जितना अधिकतम विद्युत क्षेत्र सहन कर सकती है बिना टूटने या चालक बनने के। इसे वोल्ट प्रति मीटर (V/m) या किलोवोल्ट प्रति मिलीमीटर (kV/mm) में मापा जाता है। वायु की डायलेक्ट्रिक ताकत लगभग 3 MV/m है, और कांच की डायलेक्ट्रिक ताकत लगभग 10 MV/m है।
डायलेक्ट्रिक नुकसान: यह एक सामग्री पर एक विकल्पी विद्युत क्षेत्र लगाने पर ऊष्मा के रूप में विसरित होने वाली ऊर्जा की मात्रा है। इसे नुकसान टेंजेंट या विसरण गुणांक द्वारा मापा जाता है, जो जटिल परमिटिविटी के काल्पनिक भाग का वास्तविक भाग के अनुपात है। डायलेक्ट्रिक नुकसान विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति और तापमान, और सामग्री की संरचना और शुद्धता पर निर्भर करता है। उच्च दक्षता और कम गर्मी की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए कम डायलेक्ट्रिक नुकसान वाली सामग्रियाँ वांछनीय हैं।
डायलेक्ट्रिक सामग्रियों के प्रकार और उदाहरण
डायलेक्ट्रिक सामग्रियों को उनकी अणु संरचना और पोलराइजेशन तंत्र के आधार पर विभिन्न प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है। कुछ सामान्य प्रकार और उदाहरण इस प्रकार हैं:
रिक्त स्थान: यह पदार्थों की अनुपस्थिति है और इसलिए इसमें कोई पोलराइजेशन नहीं होता। इसका डायलेक्ट्रिक नियतांक 1 है और कोई डायलेक्ट्रिक नुकसान नहीं होता।
गैसें: ये परमाणुओं या अणुओं से बनी होती हैं जो ढीले-ढीले बंधे होते हैं और स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। उनके डायलेक्ट्रिक नियतांक (1 के करीब) और डायलेक्ट्रिक नुकसान कम होते हैं। उदाहरणों में वायु, नाइट्रोजन, हीलियम, और सल्फर हेक्साफ्लोराइड शामिल हैं।
तरल: ये अणुओं से बने होते हैं जो गैसों की तुलना में अधिक जोड़े बंधे होते हैं लेकिन अभी भी घूम सकते हैं। उनके डायलेक्ट्रिक नियतांक गैसों (2 से 80 के बीच) की तुलना में अधिक होते हैं और उनका डायलेक्ट्रिक नुकसान अधिक होता है। उदाहरणों में जल, ट्रांसफार्मर
