വൈദ്യുതചാലകം

രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ/ചാലക ഷീറ്റുകൾ പരസ്പരം സ്പർശിക്കാതിരിക്കുകയും അങ്ങനെ വൈദ്യുത ചാർജ് ഒരു കണ്ടക്ടറിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് നീങ്ങാതിരിക്കുകയും ചെയ്താൽ ഒരു കപ്പാസിറ്റർ പ്രവർത്തിക്കും. അതുപോലെ, വൈദ്യുത ചാർജ് കണ്ടക്ടറിൽ നിന്ന് വായുവിലേക്ക് നീങ്ങാതിരിക്കാൻ, രണ്ട് കണ്ടക്ടറുകൾക്കിടയിലുള്ള ഇടം ഒരു വാക്വം ആയിരിക്കണം. സമാന്തര പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ലേഖനത്തിൽ, ഒരു സമാന്തര പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിനെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, അവിടെ രണ്ട് പ്ലേറ്റുകളും ഒരു വാക്വം കൊണ്ട് വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു. ഒരു ശൂന്യതയിലെ ഒരു കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിന് പരിമിതികളുണ്ട്, അതിനാൽ കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്, രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ/ചാലക ഷീറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥാപിക്കുന്നു.

ഒരു കപ്പാസിറ്ററിന്റെ രണ്ട് കണ്ടക്റ്റിംഗ് പ്ലേറ്റുകളെ വേർതിരിക്കുന്ന ഒരു ഇൻസുലേറ്ററാണ് ഡൈഇലക്ട്രിക്. പ്ലാസ്റ്റിക്, ഗ്ലാസ്, പേപ്പർ, മരം തുടങ്ങിയ വൈദ്യുതി കടത്തിവിടാൻ കഴിയാത്ത ഒരു വസ്തുവാണ് ഇൻസുലേറ്റർ. ഒരു ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിന്റെ പ്രവർത്തനം കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്, അതുവഴി കപ്പാസിറ്ററിന് വലിയ അളവിൽ വൈദ്യുത ചാർജും സാധ്യതയുള്ള ഊർജ്ജവും സംഭരിക്കാൻ കഴിയും.

രണ്ട് ചാലക പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ കുറയുന്നതിനാൽ ഡൈലെക്ട്രിക്സ് കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ/ചാലക ഷീറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥാപിച്ചതിനുശേഷം ഒരു കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്? ഈ ചോദ്യത്തിനുള്ള ഉത്തരം കണ്ടെത്താൻ, ആദ്യം പാഠം ഓർമ്മിക്കുക വൈദ്യുതി ചാർജ്വൈദ്യുത ചാർജുകൾ പരസ്പരം ആകർഷിക്കുമ്പോൾ വൈദ്യുത ചാർജുകൾ പരസ്പരം അകറ്റുന്നത് പോലെ. ഉദാഹരണത്തിന്, പോസിറ്റീവ് ചാർജുകൾ പരസ്പരം ആകർഷിക്കപ്പെടുന്നു. ഡൈലെക്ട്രിക് 1നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതും എന്നാൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതും ഉപയോഗിച്ച് പുറന്തള്ളുന്നു. പിന്നെ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള പ്ലാസ്റ്റിക്കിന് വൈദ്യുത ചാർജ് ഇല്ലാത്ത ചെറിയ കടലാസ് കഷ്ണങ്ങളെ ആകർഷിക്കാൻ കഴിയുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്? പേപ്പർ കഷണങ്ങൾക്ക് ചാർജ് പോളറൈസേഷൻ അനുഭവപ്പെടുന്നതിനാലാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. പേപ്പർ പോലുള്ള ഇൻസുലേറ്റിംഗ് വസ്തുക്കളിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ചാലക വസ്തുക്കളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെപ്പോലെ സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള പ്ലാസ്റ്റിക് കടലാസ് കഷ്ണങ്ങൾക്ക് സമീപം കൊണ്ടുവരുമ്പോൾ, ആറ്റങ്ങളുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ള പ്ലാസ്റ്റിക്കിൽ നിന്ന് അകറ്റപ്പെടുന്നു, ഇത് പേപ്പറിൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജും പോസിറ്റീവ് ചാർജും ധ്രുവീകരിക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു. പേപ്പറിലെ നെഗറ്റീവ് ചാർജ് പ്ലാസ്റ്റിക്കിൽ നിന്ന് കൂടുതൽ അകലെയാണ്, അതേസമയം പേപ്പറിലെ പോസിറ്റീവ് ചാർജ് പ്ലാസ്റ്റിക്കിനോട് അടുത്താണ്. കൂടാതെ, ഭാരം കുറഞ്ഞ പേപ്പർ പ്ലാസ്റ്റിക്കിലേക്ക് അടുക്കുന്നതുവരെ പ്ലാസ്റ്റിക്കിലെ നെഗറ്റീവ് ചാർജ് കടലാസ് കഷ്ണങ്ങളിലെ പോസിറ്റീവ് ചാർജിനെ ആകർഷിക്കുന്നു.

ഒരു കടലാസിൽ സംഭവിക്കുന്ന ധ്രുവീകരണ പ്രക്രിയ, അല്ലെങ്കിൽ ചാർജ് ധ്രുവീകരണം, ഒരു ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിൽ സംഭവിക്കുന്ന ചാർജ് ധ്രുവീകരണത്തിന് സമാനമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇടതുവശത്തുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, തുടക്കത്തിൽ രണ്ട് വൈദ്യുത ചാർജുള്ള കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ മാത്രമേ ഉള്ളൂ. ഇടതുവശത്തുള്ള പ്ലേറ്റ് പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്, അതേസമയം വലത് പ്ലേറ്റ് നെഗറ്റീവ് ചാർജുള്ളതാണ്, അതിനാൽ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശ ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ടാണ്.

രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥാപിച്ച ശേഷം, ഇടതു പ്ലേറ്റിലെ പോസിറ്റീവ് ചാർജ് അടുത്തുള്ള ഡൈഇലക്ട്രിക് പ്രതലത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെ ആകർഷിക്കുന്നു, വലതു പ്ലേറ്റിലെ നെഗറ്റീവ് ചാർജ് അടുത്തുള്ള ഡൈഇലക്ട്രിക് പ്രതലത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെ അകറ്റുന്നു. ഒരു ഇൻസുലേറ്ററായ ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് കണ്ടക്ടറിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെപ്പോലെ സ്വതന്ത്രമായി നീങ്ങാൻ കഴിയില്ല. അതിനാൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ ആറ്റങ്ങളുമായി ബന്ധിതമായി തുടരുന്നു, പക്ഷേ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ചെയ്ത ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും പോസിറ്റീവ് ചാർജ് ചെയ്ത പ്രോട്ടോണുകളുടെയും ധ്രുവീകരണം ഉണ്ട്. ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ആറ്റങ്ങളുടെ വലതുവശത്ത് ഒരു പോസിറ്റീവ് ചാർജും ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ആറ്റങ്ങളുടെ ഇടതുവശത്ത് ഒരു നെഗറ്റീവ് ചാർജും ഉള്ളത് വലത്തുനിന്ന് ഇടത്തേക്ക് നയിക്കുന്ന ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അതുവഴി ഇടത്തുനിന്ന് വലത്തോട്ട് നയിക്കുന്ന കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിലെ വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തെ ദുർബലപ്പെടുത്തുന്നു. അതിനാൽ രണ്ട് പ്ലേറ്റുകളിലെയും കണ്ടക്ടർ ഷീറ്റുകളിലെയും വൈദ്യുത ചാർജ് കുറയുന്നതുകൊണ്ടല്ല, മറിച്ച് വിപരീത ദിശയിലുള്ള ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിൽ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലം ദൃശ്യമാകുന്നതിനാലാണ് വൈദ്യുത മണ്ഡലം കുറയുന്നത്. ഡൈഇലക്‌ട്രിക് നീക്കം ചെയ്യുമ്പോൾ, രണ്ട് പ്ലേറ്റുകളിലെയും കണ്ടക്ടർ ഷീറ്റുകളിലെയും വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡല ശക്തി അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് മടങ്ങുന്നു.

ഡൈലെക്ട്രിക് 2രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകളിലെ വൈദ്യുത ചാർജ് സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ ശക്തി കുറയുകയാണെങ്കിൽ, വൈദ്യുത മണ്ഡലം കാരണം രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യലും കുറയുന്നു.ഡൈലെക്ട്രിക് 3 E = V / d എന്ന സമവാക്യത്തിൽ പറഞ്ഞിരിക്കുന്നതുപോലെ വൈദ്യുതി വൈദ്യുത സാധ്യതയ്ക്ക് നേർ അനുപാതത്തിലാണ്, ഇവിടെ E = വൈദ്യുത മണ്ഡലം, V = വൈദ്യുത സാധ്യത, d = രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള ദൂരം. മുമ്പ് ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് ഉണ്ടായിരുന്നെങ്കിൽ വൈദ്യുത സാധ്യത V ആയിരുന്നു.o അപ്പോൾ ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് ഉണ്ടായതിനുശേഷം, വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ K യുടെ ഒരു ഘടകം കൊണ്ട് V ആയി കുറയുന്നു. ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി, Vo = കെവി അല്ലെങ്കിൽ വി = വിo / കെ അല്ലെങ്കിൽ കെ = വിo / V, ഇവിടെ K = ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കം. Vo > V അങ്ങനെ K>1.
രണ്ട് പ്ലേറ്റുകളിലെയും/ചാലക ഷീറ്റുകളിലെയും വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് മാറുന്നില്ല എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്, അതിനാൽ അവസാന ചാർജിന്റെ അളവ് പ്രാരംഭ ചാർജിന്റെ അളവിന് തുല്യമായിരിക്കും (Q = Qo). കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിലെ മാറ്റം ഇനിപ്പറയുന്ന ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കുന്നു:

ഡൈലെക്ട്രിക് 4

ഫോർമുല വിവരണം: C = അന്തിമ കപ്പാസിറ്റൻസ്, C o = പ്രാരംഭ കപ്പാസിറ്റൻസ്, Q = അന്തിമ ചാർജ്, Q o = പ്രാരംഭ ചാർജ്, V = അന്തിമ പൊട്ടൻഷ്യൽ, V o = പ്രാരംഭ പൊട്ടൻഷ്യൽ, K = ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കം

മുകളിലുള്ള സമവാക്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, പ്രാരംഭ കപ്പാസിറ്റൻസ് (C o ) ചെറുതാണെന്നും അന്തിമ കപ്പാസിറ്റൻസ് (C) വലുതാണെന്നും നിഗമനത്തിലെത്തുന്നു . കപ്പാസിറ്റൻസ് K യുടെ ഒരു ഘടകം വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇവിടെ K എന്നത് ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കമാണ്. ഓരോ ഇൻസുലേറ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലിന്റെയും ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്ക മൂല്യം വ്യത്യസ്തമാണ്. ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ഒരു കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസിനെ ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് ഉപയോഗിക്കാത്തപ്പോൾ കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിന്റെ ഫലമാണ് ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കം (K).

രണ്ട് ചാലക പ്ലേറ്റുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം കുറയുന്നതിനാൽ ഡൈലെക്ട്രിക്സ് കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ/ഷീറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലം (E) ഉം വൈദ്യുത വോൾട്ടേജും (V) വർദ്ധിക്കുന്നതിന് രണ്ട് കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റുകൾ/ഷീറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള ദൂരം (d) കുറയ്ക്കുക എന്നതാണ് ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിന്റെ മറ്റൊരു ധർമ്മം. E = V / d എന്ന സമവാക്യത്തിൽ പറഞ്ഞിരിക്കുന്നതുപോലെ. രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ/ഷീറ്റുകൾക്കിടയിലുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലവും വൈദ്യുത വോൾട്ടേജും വർദ്ധിക്കുകയാണെങ്കിൽ കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിക്കുന്നു.
ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെടുന്ന കപ്പാസിറ്റർ ഒരു സമാന്തര പ്ലേറ്റ് ആണെങ്കിൽ, അതിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് ഇനിപ്പറയുന്ന ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കുന്നു:

ഡൈലെക്ട്രിക് 5

മുകളിലുള്ള രണ്ട് സൂത്രവാക്യങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ/ചാലക ഷീറ്റുകൾ (d) തമ്മിലുള്ള ദൂരം കുറച്ചുകൊണ്ട് ഒരു സമാന്തര പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസ് (C) വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം.

കപ്പാസിറ്ററിന്റെ ഡൈഇലക്ട്രിക് ശക്തി വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ ഡൈലെക്ട്രിക്സ് കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

വളരെ ശക്തമായ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൽ സ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ തകരാർ സംഭവിക്കുന്ന ഇൻസുലേറ്റിംഗ് വസ്തുക്കളാണ് ഡൈഇലക്ട്രിക്സ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. വൈദ്യുത മണ്ഡലം വളരെ ശക്തമാകുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകൾ ആറ്റങ്ങളിൽ നിന്ന് സ്ഥാനഭ്രംശം സംഭവിക്കുകയും, ഈ ഇലക്ട്രോണുകൾ മറ്റ് ആറ്റങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുകയും ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിനുള്ളിൽ ഇലക്ട്രോൺ പ്രവാഹത്തിന് കാരണമാവുകയും ചെയ്യുമ്പോഴാണ് ഡൈഇലക്‌ട്രിക് തകരാർ സംഭവിക്കുന്നത്. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഡൈഇലക്‌ട്രിക് തകരാർ ഒരു വൈദ്യുത ഇൻസുലേറ്ററായ ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിനെ ഒരു വൈദ്യുതചാലകമാക്കാൻ കാരണമാകുന്നു.

കേടുപാടുകൾ ഒഴിവാക്കാൻ, ഒരു പ്രത്യേക ഇൻസുലേറ്റിംഗ് മെറ്റീരിയൽ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഓരോ ഡൈഇലക്‌ട്രിക്കിനും അതിന് താങ്ങാൻ കഴിയുന്ന പരമാവധി വൈദ്യുത മണ്ഡല മൂല്യം ഉണ്ട്, ഇതിനെ ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ശക്തി എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഒരു ഇൻസുലേറ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ശക്തി വായുവിന്റെ ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ശക്തിയേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ ഓരോ ഇൻസുലേറ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലിനും വ്യത്യസ്ത ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ശക്തിയുണ്ട്, ചിലത് ചെറുതും ചിലത് വലുതുമാണ്. അതിനാൽ വലിയ ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ശക്തിയുള്ള ഒരു ഡൈഇലക്‌ട്രിക് ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, കൈവശം വയ്ക്കാൻ കഴിയുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലം കൂടുതലായിരിക്കും, കൈവശം വയ്ക്കാൻ കഴിയുന്ന വൈദ്യുത വോൾട്ടേജും കൂടുതലാണ്. രണ്ട് പ്ലേറ്റുകൾ/ചാലക ഷീറ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുത മണ്ഡലവും വൈദ്യുത വോൾട്ടേജും കൂടുതലാണെങ്കിൽ, കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിന് ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയുന്ന വൈദ്യുത ചാർജിന്റെ അളവ് കൂടുതലായിരിക്കും. കണ്ടക്ടർ പ്ലേറ്റിൽ കൂടുതൽ ചാർജ് ഉള്ളതിനാൽ, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കപ്പാസിറ്റൻസും കൂടുതലാണ്.

 

ഒരു അഭിപ്രായം ഇടൂ