డైఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్ అంటే ఏమిటి - గుణాలు & దాని అనువర్తనాలు

సమస్యలను తొలగించడానికి మా పరికరాన్ని ప్రయత్నించండి





పదార్థాలను కండక్టర్లు, అవాహకాలు మరియు వర్గీకరించారు సెమీకండక్టర్స్ వాటి విద్యుత్ వాహక లక్షణాల ఆధారంగా. ప్రతి పదార్థం అణువులతో తయారవుతుంది, ఇవి అణువులతో తయారవుతాయి. విద్యుత్ క్షేత్రానికి లోనైనప్పుడు పదార్థంలోని ఈ అణువులు కొన్ని స్థానభ్రంశాలు మరియు లక్షణాలలో మార్పులకు లోనవుతాయి. అక్టోబర్ 1745 లో, జర్మనీకి చెందిన ఇవాల్డ్ జార్జ్ వాన్ క్లైస్ట్ చేసిన ఒక ప్రయోగం, అధిక-వోల్టేజ్ ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ జనరేటర్‌ను వైర్ ఉపయోగించి చేతితో పట్టుకున్న కూజాలో సేకరించిన నీటి పరిమాణానికి అనుసంధానించడం ద్వారా ఛార్జ్ నిల్వ చేయవచ్చని తేలింది. ఈ దృగ్విషయాన్ని ఉపయోగించి, పీటర్ వాన్ ముస్చెన్‌బ్రోక్ “లేడెన్ జార్” అనే మొదటి కెపాసిటర్‌ను కనుగొన్నాడు. ఈ ఆవిష్కరణకు మద్దతు ఇచ్చిన కొత్త భౌతిక ఆస్తి “డైఎలెక్ట్రిక్”.

డైఎలెక్ట్రిక్ అంటే ఏమిటి?

ప్రతి పదార్థం అణువులతో తయారవుతుంది. అణువులలో ప్రతికూలంగా మరియు సానుకూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలు ఉంటాయి. అణువు యొక్క కేంద్ర కేంద్రకం ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడుతుంది. ఏదైనా పదార్థంలో, అణువులను ఇలా అమర్చారు డైపోల్స్ దాని చివర సానుకూల మరియు ప్రతికూల చార్జ్‌తో ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది. ఈ పదార్థాలు విద్యుత్ క్షేత్రానికి గురైనప్పుడు ద్విధ్రువ క్షణం జరుగుతుంది.




విద్యుత్తు వర్తించినప్పుడు కండక్టర్ పదార్థం నిర్వహించడం ప్రారంభిస్తుంది. విద్యుత్తు ప్రవాహాన్ని ఒక అవాహకం వ్యతిరేకిస్తుంది, ఎందుకంటే దాని నిర్మాణంలో ఉచిత కదిలే ఎలక్ట్రాన్లు లేవు. కానీ డైఎలెక్ట్రిక్ అనేది ఒక ప్రత్యేకమైన ఇన్సులేటర్, ఇది విద్యుత్తును నిర్వహించదు కాని విద్యుత్తుకు లోబడి ఉన్నప్పుడు ధ్రువణమవుతుంది.

ధ్రువణ-ఇన్-డైఎలెక్ట్రిక్

ధ్రువణ-ఇన్-డైఎలెక్ట్రిక్



డైఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలలో, విద్యుత్ క్షేత్రానికి లోబడి ఉన్నప్పుడు, పదార్థంలో ఉన్న సానుకూల ఛార్జీలు అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం దిశలో స్థానభ్రంశం చెందుతాయి. ప్రతికూల ఛార్జీలు అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రానికి వ్యతిరేక దిశలో మార్చబడతాయి. ఇది విద్యుద్వాహక ధ్రువణతకు దారితీస్తుంది. విద్యుద్వాహక పదార్థంలో, విద్యుత్ ఛార్జీలు పదార్థం ద్వారా ప్రవహించవు. ధ్రువణీకరణ విద్యుద్వాహకము యొక్క మొత్తం క్షేత్రాన్ని తగ్గిస్తుంది.

డైఎలెక్ట్రిక్ యొక్క లక్షణాలు

డైఎలెక్ట్రిక్ అనే పదాన్ని మొదట విలియం వీవెల్ పరిచయం చేశారు. ఇది ‘డియా’ మరియు ‘ఎలక్ట్రిక్’ అనే రెండు పదాల కలయిక. పరిపూర్ణ విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుత్ వాహకత సున్నా. ఒక విద్యుద్వాహక నిల్వ మరియు ఆదర్శ కెపాసిటర్ మాదిరిగానే విద్యుత్ శక్తిని వెదజల్లుతుంది. విద్యుద్వాహక పదార్థం యొక్క కొన్ని ప్రధాన లక్షణాలు ఎలక్ట్రిక్ ససెప్టబిలిటీ, డైఎలెక్ట్రిక్ ధ్రువణత, విద్యుద్వాహక వ్యాప్తి, విద్యుద్వాహక సడలింపు, ట్యూనబిలిటీ మొదలైనవి…

ఎలక్ట్రిక్ ససెప్టబిలిటీ

విద్యుత్ క్షేత్రానికి లోబడి ఉన్నప్పుడు విద్యుద్వాహక పదార్థాన్ని ఎంత తేలికగా ధ్రువపరచవచ్చు అనేది విద్యుత్ గ్రహణశీలత ద్వారా కొలుస్తారు. ఈ పరిమాణం పదార్థం యొక్క విద్యుత్ పారగమ్యతను కూడా నిర్ణయిస్తుంది.


విద్యుద్వాహక ధ్రువణత

ఎలక్ట్రిక్ డైపోల్ క్షణం వ్యవస్థలో ప్రతికూల మరియు సానుకూల చార్జ్‌ను వేరుచేసే కొలత. డైపోల్ క్షణం (M) మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం (E) మధ్య సంబంధం విద్యుద్వాహక లక్షణాలకు దారితీస్తుంది. అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని తొలగించినప్పుడు అణువు దాని అసలు స్థితికి తిరిగి వస్తుంది. ఇది ఘాతాంక క్షయం పద్ధతిలో జరుగుతుంది. అణువు దాని అసలు స్థితికి చేరుకోవడానికి తీసుకున్న సమయాన్ని సడలింపు సమయం అంటారు.

మొత్తం ధ్రువణత

విద్యుద్వాహక ధ్రువణాన్ని నిర్ణయించే రెండు అంశాలు ఉన్నాయి. అవి ద్విధ్రువ క్షణం ఏర్పడటం మరియు విద్యుత్ క్షేత్రానికి సంబంధించి వాటి ధోరణి. ప్రాథమిక ద్విధ్రువ రకం ఆధారంగా ఎలక్ట్రానిక్ ధ్రువణత లేదా అయానిక్ ధ్రువణత ఉండవచ్చు. ఎలక్ట్రానిక్ ధ్రువణత పిఉందిద్విధ్రువ క్షణం ఏర్పడే విద్యుద్వాహక అణువులు తటస్థ కణాలతో కూడినప్పుడు సంభవిస్తుంది.

అయానిక్ ధ్రువణత పిiమరియు ఎలక్ట్రానిక్ ధ్రువణత రెండూ ఉష్ణోగ్రత నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటాయి. వేర్వేరు అణువుల మధ్య చార్జ్ యొక్క అసమాన పంపిణీ ఉన్నప్పుడు శాశ్వత ద్విధ్రువ క్షణాలు అణువులలో ఉత్పత్తి అవుతాయి. ఇటువంటి సందర్భాల్లో, ఓరియంటల్ ధ్రువణత పిలేదాగమనించబడింది. విద్యుద్వాహక పదార్థంలో ఉచిత ఛార్జ్ ఉంటే అది స్పేస్ ఛార్జ్ ధ్రువణానికి దారితీస్తుందిs. విద్యుద్వాహకము యొక్క మొత్తం ధ్రువణత ఈ విధానాలన్నింటినీ కలిగి ఉంటుంది. అందువలన విద్యుద్వాహక పదార్థం యొక్క మొత్తం ధ్రువణత

పిమొత్తం= పిi+ పిఉంది+ పిలేదా+ పిs

విద్యుద్వాహక వ్యాప్తి

P అనేది విద్యుద్వాహకము ద్వారా పొందిన గరిష్ట ధ్రువణము అయినప్పుడు, trఒక నిర్దిష్ట ధ్రువణ ప్రక్రియకు సడలింపు సమయం, విద్యుద్వాహక ధ్రువణ ప్రక్రియను ఇలా వ్యక్తీకరించవచ్చు

P (t) = P [1-exp (-t / tr)]

వివిధ ధ్రువణ ప్రక్రియలకు సడలింపు సమయం మారుతుంది. ఎలక్ట్రానిక్ ధ్రువణత చాలా వేగంగా ఉంటుంది, తరువాత అయానిక్ ధ్రువణత ఉంటుంది. ఓరియంటేషన్ ధ్రువణత అయానిక్ ధ్రువణత కంటే నెమ్మదిగా ఉంటుంది. స్పేస్ ఛార్జ్ ధ్రువణత చాలా నెమ్మదిగా ఉంది.

విద్యుద్వాహక విచ్ఛిన్నం

అధిక విద్యుత్ క్షేత్రాలు వర్తించినప్పుడు, అవాహకం నిర్వహించడం ప్రారంభిస్తుంది మరియు కండక్టర్‌గా ప్రవర్తిస్తుంది. అటువంటి పరిస్థితులలో, విద్యుద్వాహక పదార్థాలు వాటి విద్యుద్వాహక లక్షణాలను కోల్పోతాయి. ఈ దృగ్విషయాన్ని డైఎలెక్ట్రిక్ బ్రేక్డౌన్ అంటారు. ఇది కోలుకోలేని ప్రక్రియ. ఇది విద్యుద్వాహక పదార్థాల వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది.

డైఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్ రకాలు

పదార్థంలో ఉన్న అణువు యొక్క రకాన్ని బట్టి డైఎలెక్ట్రిక్స్ వర్గీకరించబడతాయి. విద్యుద్వాహకములో రెండు రకాలు ఉన్నాయి - ధ్రువ విద్యుద్వాహకము మరియు ధ్రువ రహిత విద్యుద్వాహకము.

ధ్రువ డైలెక్ట్రిక్స్

ధ్రువ విద్యుద్వాహకములో, సానుకూల కణాల ద్రవ్యరాశి కేంద్రం ప్రతికూల కణాల ద్రవ్యరాశి కేంద్రంతో సమానంగా ఉండదు. ఇక్కడ ద్విధ్రువ క్షణం ఉంది. అణువుల ఆకారంలో అసమానంగా ఉంటాయి. విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని వర్తించినప్పుడు అణువులు తమను విద్యుత్ క్షేత్రంతో సమలేఖనం చేస్తాయి. విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని తొలగించినప్పుడు యాదృచ్ఛిక ద్విధ్రువ క్షణం గమనించబడుతుంది మరియు అణువులలోని నికర ద్విధ్రువ క్షణం సున్నా అవుతుంది. ఉదాహరణలు H2O, CO2, మొదలైనవి…

ధ్రువ రహిత విద్యుద్వాహకాలు

ధ్రువ రహిత విద్యుద్వాహకములో, సానుకూల కణాలు మరియు ప్రతికూల కణాల ద్రవ్యరాశి కేంద్రం సమానంగా ఉంటుంది. ఈ అణువులలో ద్విధ్రువ క్షణం లేదు. ఈ అణువులు సుష్ట ఆకారంలో ఉంటాయి. ధ్రువ రహిత విద్యుద్వాహకానికి ఉదాహరణలు H2, N2, O2, మొదలైనవి…

డైఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్ యొక్క ఉదాహరణలు

విద్యుద్వాహక పదార్థాలు ఘనపదార్థాలు, ద్రవాలు, వాయువులు మరియు వాక్యూమ్ కావచ్చు. ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో ఘన విద్యుద్వాహకములు ఎక్కువగా ఉపయోగించబడతాయి. అమ్మిన విద్యుద్వాహకానికి కొన్ని ఉదాహరణలు పింగాణీ, సిరామిక్స్, గాజు, కాగితం మొదలైనవి… పొడి గాలి, నత్రజని, సల్ఫర్ హెక్సాఫ్లోరైడ్ మరియు వివిధ లోహాల ఆక్సైడ్లు వాయు విద్యుద్వాహకానికి ఉదాహరణలు. స్వేదనజలం, ట్రాన్స్ఫార్మర్ ఆయిల్ ద్రవ విద్యుద్వాహకానికి సాధారణ ఉదాహరణలు.

డైఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్ యొక్క అనువర్తనాలు

విద్యుద్వాహకము యొక్క కొన్ని అనువర్తనాలు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి-

  • వీటిని శక్తి నిల్వ కోసం ఉపయోగిస్తారు కెపాసిటర్లు .
  • సెమీకండక్టర్ పరికరం యొక్క పనితీరును మెరుగుపరచడానికి, అధిక పర్మిటివిటీ విద్యుద్వాహక పదార్థాలు ఉపయోగించబడతాయి.
  • లో విద్యుద్వాహకములు ఉపయోగించబడతాయి లిక్విడ్ క్రిస్టల్ డిస్ప్లేలు.
  • సిరామిక్ డైలెక్ట్రిక్ డైలెక్ట్రిక్ రెసొనేటర్ ఓసిలేటర్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది.
  • బేరియం స్ట్రోంటియం టైటనేట్ సన్నని చలనచిత్రాలు విద్యుద్వాహకము, ఇవి మైక్రోవేవ్ ట్యూనబుల్ పరికరాలలో అధిక ట్యూనబిలిటీ మరియు తక్కువ లీకేజ్ కరెంట్‌ను అందిస్తాయి.
  • పారిశ్రామిక పూతలలో ప్యారిలిన్ ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది ఉపరితలం మరియు బాహ్య వాతావరణం మధ్య అవరోధంగా పనిచేస్తుంది.
  • ఎలక్ట్రికల్ లో ట్రాన్స్ఫార్మర్లు , ఖనిజ నూనెలను ద్రవ విద్యుద్వాహకముగా ఉపయోగిస్తారు మరియు అవి శీతలీకరణ ప్రక్రియలో సహాయపడతాయి.
  • కాస్టర్ ఆయిల్ దాని కెపాసిటెన్స్ విలువను పెంచడానికి హై-వోల్టేజ్ కెపాసిటర్లలో ఉపయోగించబడుతుంది.
  • ఎలెక్ట్రెట్స్, ప్రత్యేకంగా ప్రాసెస్ చేయబడిన విద్యుద్వాహక పదార్థం అయస్కాంతాలకు సమానమైన ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్గా పనిచేస్తుంది.

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

1). కెపాసిటర్లలో విద్యుద్వాహకము యొక్క ఉపయోగం ఏమిటి?

కెపాసిటర్‌లో ఉపయోగించే డైఎలెక్ట్రిక్స్ విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని తగ్గించడానికి సహాయపడుతుంది, తద్వారా వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది, తద్వారా కెపాసిటెన్స్ పెరుగుతుంది.

2). కెపాసిటర్లలో ఏ విద్యుద్వాహక పదార్థం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది?

కెపాసిటర్లలో, గ్లాస్, సిరామిక్, ఎయిర్, మైకా, పేపర్, ప్లాస్టిక్ ఫిల్మ్ వంటి విద్యుద్వాహక పదార్థాలను విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.

3). ఏ పదార్థం అత్యధిక విద్యుద్వాహక బలాన్ని కలిగి ఉంది?

ఖచ్చితమైన వాక్యూమ్ అత్యధిక విద్యుద్వాహక బలాన్ని కలిగి ఉంది.

4). అన్ని అవాహకాలు డైలెక్ట్రిక్స్?

లేదు, విద్యుద్వాహకములు అవాహకాలుగా ప్రవర్తిస్తున్నప్పటికీ, అన్ని అవాహకాలు విద్యుద్వాహకములు కావు.

అందువలన, డైఎలెక్ట్రిక్స్ కెపాసిటర్లలో ఒక ముఖ్యమైన భాగం. మంచి విద్యుద్వాహక పదార్థం మంచి విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం, విద్యుద్వాహక బలం, తక్కువ నష్ట కారకం, అధిక-ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం, అధిక నిల్వ స్థిరత్వం, మంచి పౌన frequency పున్య ప్రతిస్పందన కలిగి ఉండాలి మరియు పారిశ్రామిక ప్రక్రియలకు సవరించాలి. హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లలో డైఎలెక్ట్రిక్స్ కూడా కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. పదార్థం యొక్క విద్యుద్వాహక లక్షణాల కొలత దాని విద్యుత్ లేదా అయస్కాంత లక్షణాల గురించి సమాచారాన్ని ఇస్తుంది. విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం అంటే ఏమిటి?