ढांकता हुआ स्थिर क्या है? - शारीरिक - 2025

ढांकता हुआ निरंतर सामग्री है कि एक संधारित्र (या संधारित्र - चित्रा 1) के प्लेटों के बीच रखा गया है के साथ जुड़े एक मूल्य है और वह अनुकूलन और अपने कार्य को बढ़ाने के लिए अनुमति देता है। (जियानकोली, 2006)। ढांकता हुआ विद्युत इन्सुलेटर का पर्याय है, अर्थात्, वे ऐसी सामग्री हैं जो विद्युत प्रवाह के पारित होने की अनुमति नहीं देते हैं।

यह मान कई पहलुओं से महत्वपूर्ण है, क्योंकि सभी के लिए हमारे घरों, मनोरंजक स्थानों, शैक्षिक या कार्यस्थलों में बिजली और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग करना आम है, लेकिन निश्चित रूप से हम इस उपकरण में होने वाली जटिल प्रक्रियाओं से अनजान हैं ताकि यह काम कर सके।

चित्र 1: विभिन्न प्रकार के कैपेसिटर।

उदाहरण के लिए, हमारे मिनीकंप्यूटर, टेलीविज़न और मल्टीमीडिया डिवाइस, अपने कार्यों के लिए प्रत्यक्ष वर्तमान का उपयोग करते हैं, लेकिन घरेलू और औद्योगिक धाराएं जो हमारे घरों और कार्यस्थलों तक पहुंचती हैं, बारी-बारी से धाराएं हैं। यह कैसे हो सकता है?।

चित्र 2: एक घरेलू उपकरण का विद्युत परिपथ

इस प्रश्न का उत्तर समान विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के भीतर है: कैपेसिटर (या कैपेसिटर)। ये घटक अन्य चीजों के साथ-साथ वर्तमान धारा को प्रत्यक्ष धारा में बदलने के लिए संभव बनाते हैं और उनकी कार्यक्षमता संधारित्र के ज्यामिति या आकार और इसके डिजाइन में मौजूद ढांकता हुआ पदार्थ पर निर्भर करती है।

ढांकता हुआ पदार्थ एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, क्योंकि वे उन प्लेटों को अनुमति देते हैं जो संधारित्र को छूने के बिना बहुत करीब होने की अनुमति देते हैं, और कैपेसिटर की कार्यक्षमता बढ़ाने के लिए ढांकता हुआ सामग्री के साथ पूरी तरह से उक्त प्लेटों के बीच की जगह को कवर करते हैं।

ढांकता हुआ निरंतर की उत्पत्ति: कैपेसिटर और ढांकता हुआ सामग्री

इस स्थिरांक का मूल्य एक प्रयोगात्मक परिणाम है, अर्थात यह विभिन्न प्रकार के इन्सुलेट सामग्री के साथ किए गए प्रयोगों से आता है और इसके परिणामस्वरूप एक ही घटना होती है: एक संधारित्र की कार्यक्षमता या कार्यक्षमता में वृद्धि।

कैपेसिटर एक भौतिक मात्रा से जुड़े होते हैं जिसे कैपेसिटेंस "सी" कहा जाता है, जो विद्युत चार्ज "क्यू" की मात्रा को परिभाषित करता है जो एक कैपेसिटर एक निश्चित संभावित अंतर ""V" (समीकरण 1) की आपूर्ति करके स्टोर कर सकता है।

(समीकरण 1)

प्रयोगों ने निष्कर्ष निकाला है कि एक ढांकता हुआ सामग्री के साथ संधारित्र की प्लेटों के बीच की जगह को पूरी तरह से कवर करके, संधारित्र एक "constant ढांकता हुआ स्थिरांक" नामक कारक द्वारा अपनी समाई बढ़ाते हैं। (समीकरण 2)।

(समीकरण 2)

एक समांतर समांतर प्लेट कैपेसिटर कैपेसिटेंस C का एक चित्रण आरोपित किया गया और इसके परिणामस्वरूप एक समान विद्युत क्षेत्र जो प्लेटों के बीच नीचे की ओर निर्देशित है, चित्र 3 में प्रस्तुत किया गया है।

आकृति के शीर्ष पर इसकी प्लेटों के बीच एक वैक्यूम के साथ संधारित्र है (वैक्यूम - परमिटिटिविटी)0)। फिर, तल पर, कैपेसिटेंस सी '> सी के साथ एक ही कैपेसिटर प्रस्तुत किया जाता है, इसकी प्लेटों के बीच एक ढांकता हुआ (परमिटिटिविटी ivity) के बीच।

चित्रा 3: ढांकता हुआ और ढांकता हुआ के बिना योजना-समानांतर प्लेट कैपेसिटर।

फिगेरोआ (2005), कैपेसिटर में ढांकता हुआ सामग्री के लिए तीन कार्यों को सूचीबद्ध करता है:

1. वे प्रवाहकीय प्लेटों के बीच एक छोटे अंतर के साथ एक कठोर और कॉम्पैक्ट निर्माण की अनुमति देते हैं।
2. वे बिना डिस्चार्ज के बिना एक उच्च वोल्टेज को लागू करने की अनुमति देते हैं (ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र हवा की तुलना में अधिक है)
3. सामग्री के ढांकता हुआ स्थिरांक के रूप में एक कारक capac द्वारा संधारित्र के समाई को बढ़ाता है।

इस प्रकार, लेखक इंगित करता है कि, κ "सामग्री का ढांकता हुआ स्थिरांक कहा जाता है और इसके आणविक द्विध्रुव की प्रतिक्रिया को एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में मापता है"। यही है, ढांकता हुआ स्थिरांक सामग्री के अणुओं की ध्रुवीयता अधिक है।

आचार के परमाणु मॉडल

सामान्य तौर पर, सामग्रियों में विशिष्ट आणविक व्यवस्था होती है जो अणुओं पर निर्भर करती है और वे तत्व जो उन्हें प्रत्येक सामग्री में बनाते हैं। आणविक व्यवस्था में जो ढांकता हुआ प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप करते हैं, वह तथाकथित "ध्रुवीय अणुओं" या ध्रुवीकृत है।

ध्रुवीय अणुओं में, ऋणात्मक आवेशों की मध्य स्थिति और धनात्मक आवेशों की मध्य स्थिति के बीच अलगाव होता है, जिससे उनमें विद्युत ध्रुव होते हैं।

उदाहरण के लिए, पानी के अणु (चित्र 4) को स्थायी रूप से ध्रुवीकृत किया जाता है क्योंकि सकारात्मक चार्ज वितरण का केंद्र हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच मध्य है। (सेरवे और ज्वेट, 2005)।

चित्र 4: जल अणु का वितरण।

जबकि BeH2 अणु (बेरिलियम हाइड्राइड - चित्रा 5) में, एक रैखिक अणु, कोई ध्रुवीकरण नहीं है, क्योंकि सकारात्मक चार्ज (हाइड्रोजेन) के वितरण का केंद्र नकारात्मक चार्ज (बेरिलियम) के वितरण के केंद्र में है, किसी भी ध्रुवीकरण को रद्द करना जो मौजूद हो सकता है। यह एक नॉनपोलर अणु है।

चित्र 5: बेरिलियम हाइड्राइड अणु का वितरण।

उसी नस में, जब एक ढांकता हुआ पदार्थ विद्युत क्षेत्र ई की उपस्थिति में होता है, तो अणु विद्युत क्षेत्र के एक कार्य के रूप में संरेखित होंगे, जिससे ढांकता हुआ के चेहरे पर सतह चार्ज घनत्व होता है जो संधारित्र प्लेटों का सामना करता है।

इस घटना के कारण, ढांकता हुआ के अंदर विद्युत क्षेत्र संधारित्र द्वारा उत्पन्न बाहरी विद्युत क्षेत्र से कम है। निम्नलिखित दृष्टांत (चित्रा 6) एक प्लैनर-समानांतर प्लेट कैपेसिटर के भीतर एक विद्युत ध्रुवीकृत ढांकता हुआ दिखाता है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ध्रुवीयकृत अणुओं के अस्तित्व के कारण यह घटना ध्रुवीय पदार्थों की तुलना में ध्रुवीय पदार्थों में अधिक आसानी से होती है, जो विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में अधिक कुशलता से बातचीत करते हैं। यद्यपि, विद्युत क्षेत्र की मात्र उपस्थिति नॉनपोलर अणुओं के ध्रुवीकरण का कारण बनती है, जिसके परिणामस्वरूप ध्रुवीय पदार्थों के साथ भी ऐसी ही घटना होती है।

चित्र 6: आवेशित संधारित्र में उत्पन्न विद्युत क्षेत्र के कारण एक ढांकता हुआ के ध्रुवीकृत अणुओं के मॉडल।

कुछ सामग्रियों में ढांकता हुआ निरंतर मान

कैपेसिटर की कार्यक्षमता, अर्थव्यवस्था और अंतिम उपयोगिता के आधार पर, उनके प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए विभिन्न इन्सुलेट सामग्री का उपयोग किया जाता है।

सामग्री जैसे कागज बहुत सस्ती हैं, हालांकि वे उच्च तापमान पर या पानी के संपर्क में विफल हो सकते हैं। रबड़ की तरह, यह अभी भी निंदनीय है लेकिन अधिक प्रतिरोधी है। हमारे पास चीनी मिट्टी के बरतन भी हैं, जो उच्च तापमान का विरोध करता है, हालांकि यह आवश्यकतानुसार विभिन्न आकृतियों के अनुकूल नहीं हो सकता है।

नीचे एक तालिका है जहां कुछ सामग्रियों का ढांकता हुआ निरंतर निर्दिष्ट है, जहां ढांकता हुआ स्थिरांक की कोई इकाई नहीं है (वे आयामहीन हैं):

तालिका 1: कमरे के तापमान पर कुछ सामग्रियों के ढांकता हुआ स्थिरांक।

ढांकता हुआ सामग्री के कुछ अनुप्रयोग

विभिन्न सोसाइटी में रेडियो सॉफ्टवेयर, जीपीएस, उपग्रहों के माध्यम से पर्यावरण निगरानी सहित स्थलीय और उपग्रह संचार से लेकर अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ वैश्विक सामग्री में ढांकता हुआ पदार्थ महत्वपूर्ण हैं। (सेबेस्टियन, 2010)

इसके अलावा, Fiedziuszko और अन्य (2002) सेलुलर टेलीफोनी सहित वायरलेस तकनीक के विकास के लिए ढांकता हुआ सामग्री के महत्व का वर्णन करते हैं। अपने प्रकाशन में वे उपकरण के लघुकरण में इस प्रकार की सामग्रियों की प्रासंगिकता का वर्णन करते हैं।

विचारों के इस क्रम में, आधुनिकता ने तकनीकी जीवन के विकास के लिए उच्च और निम्न ढांकता हुआ स्थिरांक वाली सामग्रियों की एक बड़ी मांग उत्पन्न की है। ये सामग्री डेटा भंडारण कार्यों, संचार और डेटा प्रसारण के प्रदर्शन के संदर्भ में इंटरनेट उपकरणों के लिए आवश्यक घटक हैं। (नलवा, 1999)।

संदर्भ

1. Fiedziuszko, एसजे, हंटर, आईसी, इटोह, टी।, कोबायाशी, वाई।, निशिकावा, टी।, स्टिज़र, एसएन, और वेकिनो, के (2002)। ढांकता हुआ सामग्री, उपकरण और सर्किट। माइक्रोवेव सिद्धांत और तकनीकों पर IEEE लेनदेन, 50 (3), 706-720।
2. फिगेरोआ, डी। (2001)। विद्युत बातचीत। कराकस, वेनेजुएला: मिगेल एंजल गार्सिया और बेटा, एसआरएल।
3. गियानकोली, डी। (2006)। शारीरिक। आवेदनों के साथ शुरुआत। मेक्सिको: PEARSON EDUCACION।
4. नलवा, एचएस (एड।)। (1999)। कम और उच्च ढांकता हुआ निरंतर सामग्रियों की हैंडबुक और उनके अनुप्रयोग, दो-मात्रा सेट। Elsevier।
5. सेबेस्टियन, एमटी (2010)। वायरलेस संचार के लिए ढांकता हुआ सामग्री। Elsevier।
6. सर्वे, आर। एंड ज्वेट, जे। (2005)। विज्ञान और इंजीनियरिंग के लिए भौतिकी। मेक्सिको: इंटरनेशनल थॉमसन एडिटर्स।