ڈائی الیکٹرک متریال: تعریف، خصوصیات اور کاربردیات

ڈائی الیکٹرک مادہ کو ایک برقی عازم کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے جس کو اطلاقی برقی میدان سے قطبیت کیا جا سکتا ہے۔ یہ مطلب یہ ہے کہ جب کوئی ڈائی الیکٹرک مادہ برقی میدان میں رکھا جاتا ہے، تو یہ برقی شارج کو گزرنے کی اجازت نہیں دیتا، بلکہ اپنے درونی برقی دو قطبی (معکوس شارج کے جوڑے) کو میدان کی سمت میں مطابق کرتا ہے۔ یہ ترتیب ڈائی الیکٹرک مادہ کے اندر کل برقی میدان کو کم کرتی ہے اور اس کا استعمال کرنے والے کینڈی کیٹر کی کیپیسٹنس کو بڑھاتی ہے۔

ڈائی الیکٹرک مواد کا کام کیسے کرتا ہے؟

ڈائی الیکٹرک مواد کے کام کو سمجھنے کے لیے ہمیں الیکٹرو میگناٹزم کے کچھ بنیادی مفاهیم کا علم ہونا ضروری ہے۔

برقی میدان وہ خطہ ہے جہاں برقی شارج کو ایک قوت کا سامنا ہوتا ہے۔ برقی میدان کی سمت وہ ہوتی ہے جس میں مثبت شارج پر قوت کا اثر ہوتا ہے، اور برقی میدان کی شدت قوت کی طاقت کے تناسب میں ہوتی ہے۔ برقی میدان برقی شارج یا تبدیل ہونے والے مغناطیسی میدان سے بناتا ہے۔

برقی قطبیت

برقی قطبیت کسی مادے کے اندر مثبت اور منفی شارج کا خارجی برقی میدان کی وجہ سے الفصل ہونا ہے۔ جب کوئی مادہ قطبیت کیا جاتا ہے، تو اس میں برقی دو قطبی لمحہ پیدا ہوتا ہے، جو شارج کے الفصل کی مقدار کا پیمانہ ہوتا ہے اور وہ کس طرح مطابق ہوتے ہیں۔ مادے کا برقی دو قطبی لمحہ اس کی برقی قابلیت قطبیت کے تناسب میں ہوتا ہے، جو اس کی قطبیت کی آسانی کا پیمانہ ہوتا ہے۔

کیپیسٹنس

کیپیسٹنس کسی نظام کی برقی شارج کو ذخیرہ کرنے کی صلاحیت ہے۔ کینڈی کیٹر ایک آلہ ہے جس میں دو کنڈکٹرز (پلیٹس) ایک عازم (ڈائی الیکٹرک) سے الگ ہوتے ہیں۔ جب کسی پر ولٹیج لاگو کیا جاتا ہے، تو پلیٹس کے درمیان برقی میدان بناتا ہے، اور شارج ہر پلیٹ پر تجمع کرتا ہے۔ کینڈی کیٹر کی کیپیسٹنس پلیٹس کے علاقے کے تناسب میں ہوتی ہے، ان کے درمیان فاصلے کے تناسب کے عکس میں ہوتی ہے، اور عازم کے ڈائی الیکٹرک دائم کے تناسب میں ہوتی ہے۔

ڈائی الیکٹرک مواد کی خصوصیات

ڈائی الیکٹرک مواد کی کچھ اہم خصوصیات یہ ہیں:

• ڈائی الیکٹرک دائم: یہ بعید کی مقدار ہے جو ظاہر کرتی ہے کہ کسی مادہ کی کیپیسٹنس کس حد تک کیپیسٹر کی کیپیسٹنس کو کشیدہ حالت سے بڑھاتی ہے۔ اسے نسبی میٹاؤٹی یا میٹاؤٹی کا تناسب بھی کہا جاتا ہے۔ کشیدہ حالت کا ڈائی الیکٹرک دائم 1 ہوتا ہے، اور ہوا کا ڈائی الیکٹرک دائم تقریباً 1.0006 ہوتا ہے۔ زیادہ ڈائی الیکٹرک دائم کے ساتھ مواد شامل ہیں پانی (تقریباً 80)، باریم ٹائٹنیٹ (تقریباً 1200)، اور سٹرانٹیم ٹائٹنیٹ (تقریباً 2000)۔

  

• ڈائی الیکٹرک طاقت: یہ کسی مادہ کی اس سب سے زیادہ برقی میدان کی مقدار ہے جس کو یہ برداشت کر سکتا ہے بغیر ٹوٹے یا کنڈکٹر بنے۔ اسے ولٹز فی میٹر (V/m) یا کلو ولٹز فی ملی میٹر (kV/mm) میں ناپا جاتا ہے۔ ہوا کی ڈائی الیکٹرک طاقت تقریباً 3 MV/m ہوتی ہے، اور شیشے کی ڈائی الیکٹرک طاقت تقریباً 10 MV/m ہوتی ہے۔

• ڈائی الیکٹرک نقصان: یہ کسی مادہ پر متبادل برقی میدان کا اطلاق کرنے کے وقت گرمی کے طور پر ختم ہونے والی توانائی کی مقدار ہے۔ اسے نقصان کا تناسب یا ختم کرنے کا عام معاملہ کہا جاتا ہے، جو مختلط میٹاؤٹی کے تخیلی حصے کا حقیقی حصے کے تناسب ہوتا ہے۔ ڈائی الیکٹرک نقصان برقی میدان کی فریکوئنسی اور درجہ حرارت پر منحصر ہوتا ہے، اور مادہ کی ساخت اور خالصیت پر بھی منحصر ہوتا ہے۔ کم ڈائی الیکٹرک نقصان والے مواد کو ایسے ایپلیکیشن کے لیے چنا جاتا ہے جہاں زیادہ کارکردگی اور کم گرمی کی ضرورت ہوتی ہے۔

ڈائی الیکٹرک مواد کی قسمیں اور مثالیں

ڈائی الیکٹرک مواد کو ان کی مولیکیلی ساخت اور قطبیت کے مکانیک کے بنیاد پر مختلف قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ کچھ عام قسمیں اور مثالیں یہ ہیں:

• کشیدہ حالت: یہ مادے کی غیر موجودگی ہے اور اس کی کوئی قطبیت نہیں ہوتی۔ اس کا ڈائی الیکٹرک دائم 1 ہوتا ہے اور کوئی ڈائی الیکٹرک نقصان نہیں ہوتا۔

• گیسیں: یہ ایٹم یا مولیکیل سے بنی ہوتی ہیں جو کہ آزادانہ طور پر چل سکتے ہیں۔ ان کا ڈائی الیکٹرک دائم کم (1 کے قریب) ہوتا ہے اور ڈائی الیکٹرک نقصان کم ہوتا ہے۔ مثالیں شامل ہیں ہوا، نائٹروجن، ہیلیم، اور سلفر ہیکسا فلورائڈ۔

• مائعات: یہ مولیکیل سے بنے ہوتے ہیں جو گیسوں کے مقابلے میں زیادہ محکم بند ہوتے ہیں لیکن آزادانہ طور پر چل سکتے ہیں۔ ان کا گیسوں کے مقابلے میں ڈائی الیکٹرک دائم زیادہ (2 سے 80 تک) ہوتا ہے اور ڈائی الیکٹرک نقصان زیادہ ہوتا ہے۔ مثالیں شامل ہیں پانی، ٹرانسفارمر کا تیل، ایتھینول، اور گلیسرول۔

  

• ثابت مواد: یہ ایٹم یا مولیکیل سے بنے ہوتے ہیں جو محفوظ مقامات پر مضبوط طور پر بند ہوتے ہیں۔ ان کا ڈائی الیکٹرک دائم مائعات کے مقابلے میں زیادہ (3 سے 2000 تک) ہوتا ہے اور ڈائی الیکٹرک نقصان زیادہ ہوتا ہے۔ مثالیں شامل ہیں شیشہ، سرامکس، پلاسٹک، ربار، کاغذ، میکا، اور کوارٹز۔

ڈائی الیکٹرک مواد کے اطلاقیات

ڈائی الیکٹرک مواد کی سائنس اور انجینئرنگ کے مختلف شعبوں میں بہت سے اطلاقیات ہیں۔ کچھ مثالیں یہ ہیں:

• کینڈی کیٹرز: یہ آلے ہیں جو کنڈکٹرز کے درمیان ڈائی الیکٹرک مواد کا استعمال کرتے ہوئے برقی شارج اور توانائی کو ذخیرہ کرتے ہیں۔ کینڈی کیٹرز الیکٹرانک کرکٹس میں فلٹرنگ، سموتنگ، ٹائمنگ، کوپلنگ، ڈی کوپلنگ، ٹیوننگ، سنسنگ، اور پاور کنورژن کے لیے استعمال کیے جاتے