डाइइलेक्ट्रिक

दुई प्लेट/कन्डक्टर पानाहरू एकअर्कालाई नछुने हो भने क्यापेसिटरले काम गर्न सक्छ जसले गर्दा विद्युतीय चार्ज एक कन्डक्टरबाट अर्को कन्डक्टरमा सर्दैन। त्यस्तै गरी, विद्युतीय चार्ज कन्डक्टरबाट हावामा सर्दैन भनेर, दुई कन्डक्टरहरू बीचको ठाउँ भ्याकुम हुनुपर्छ। समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरहरूको बारेमा लेखमा, समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरको क्यापेसिटनको बारेमा छलफल गरिएको छ, जहाँ दुई प्लेटहरू भ्याकुमद्वारा अलग गरिएका हुन्छन्। भ्याकुममा क्यापेसिटरको क्यापेसिटनको सीमा हुन्छ, त्यसैले क्यापेसिटन बढाउनको लागि, दुई प्लेट/कन्डक्टर पानाहरू बीच एक डाइइलेक्ट्रिक राखिन्छ ।

डाइइलेक्ट्रिक भनेको क्यापेसिटरका दुई चालक प्लेटहरूलाई अलग गर्ने इन्सुलेटर हो। इन्सुलेटर भनेको प्लास्टिक, गिलास, कागज, वा काठ जस्ता बिजुली सञ्चालन गर्न नसक्ने पदार्थ हो। डाइइलेक्ट्रिकको काम क्यापेसिटेन्स बढाउनु हो, जसले क्यापेसिटरलाई ठूलो मात्रामा विद्युतीय चार्ज र सम्भावित ऊर्जा भण्डारण गर्न अनुमति दिन्छ।

दुई चालक प्लेटहरू बीचको विद्युतीय क्षमता कम भएकोले डाइइलेक्ट्रिकले क्षमता बढाउँछ।

दुई प्लेट/कन्डक्टर पानाहरू बीच डाइइलेक्ट्रिक राखेपछि क्यापेसिटरको क्यापेसिटेन्स किन बढ्छ? यस प्रश्नको उत्तर पत्ता लगाउन, पहिले पाठ सम्झनुहोस् विद्युतीय चार्ज। जस्तै विद्युतीय चार्जहरूले एकअर्कालाई घृणा गर्छन् जबकि विद्युतीय चार्जहरूले एकअर्कालाई आकर्षित गर्छन्। उदाहरणका लागि, धनात्मक चार्जहरूले एकअर्कालाई आकर्षित गर्छन्। डाइलेक्ट्रिक १नकारात्मक चार्ज भएको, तर सकारात्मक चार्जले घिसार्ने। त्यसो भए नकारात्मक चार्ज भएको प्लास्टिकले विद्युतीय रूपमा चार्ज नभएका कागजका साना टुक्राहरूलाई किन आकर्षित गर्न सक्छ? यो हुन्छ किनभने कागजका टुक्राहरूले ध्रुवीकरणको अनुभव गर्छन्। कागज जस्ता इन्सुलेट सामग्रीहरूमा इलेक्ट्रोनहरू प्रवाहकीय सामग्रीहरूमा इलेक्ट्रोनहरू जस्तै स्वतन्त्र रूपमा चल्न सक्दैनन्। त्यसैले जब नकारात्मक चार्ज गरिएको प्लास्टिकलाई कागजका टुक्राहरूको नजिक ल्याइन्छ, परमाणुहरूमा बाँधिएका इलेक्ट्रोनहरू नकारात्मक चार्ज गरिएको प्लास्टिकबाट टाढा हटाइन्छ, जसको परिणामस्वरूप कागजमा नकारात्मक चार्ज र सकारात्मक चार्जको ध्रुवीकरण हुन्छ। कागजमा नकारात्मक चार्ज प्लास्टिकबाट अझ टाढा हुन्छ, जबकि कागजमा सकारात्मक चार्ज प्लास्टिकको नजिक हुन्छ। यसबाहेक, प्लास्टिकमा नकारात्मक चार्जले कागजका टुक्राहरूमा सकारात्मक चार्जलाई आकर्षित गर्छ जबसम्म हल्का कागज प्लास्टिकको नजिक सर्दैन।

कागजको टुक्रामा हुने ध्रुवीकरण प्रक्रिया, वा चार्ज ध्रुवीकरण, डाइइलेक्ट्रिकमा हुने चार्ज ध्रुवीकरण जस्तै हो। उदाहरणका लागि, बायाँपट्टिको छविमा देखाइएझैं, सुरुमा दुईवटा मात्र विद्युतीय रूपमा चार्ज गरिएका कन्डक्टर प्लेटहरू हुन्छन्। बायाँ प्लेट सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको हुन्छ, जबकि दायाँ प्लेट नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको हुन्छ, त्यसैले विद्युतीय क्षेत्रको दिशा बायाँबाट दायाँ हुन्छ।

दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीच डाइइलेक्ट्रिक राखेपछि, बायाँ प्लेटमा रहेको धनात्मक चार्जले नजिकैको डाइइलेक्ट्रिक सतहमा रहेको इलेक्ट्रोनहरूलाई आकर्षित गर्छ, र दायाँ प्लेटमा रहेको ऋणात्मक चार्जले नजिकैको डाइइलेक्ट्रिक सतहमा रहेको इलेक्ट्रोनहरूलाई भगाउँछ। डाइइलेक्ट्रिकमा रहेको इलेक्ट्रोन, जुन इन्सुलेटर हो, कन्डक्टरमा रहेको इलेक्ट्रोनहरू जस्तै सार्न स्वतन्त्र हुँदैनन्। त्यसकारण, इलेक्ट्रोनहरू परमाणुहरूमा बाँधिएका हुन्छन्, तर नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएका इलेक्ट्रोनहरू र सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएका प्रोटोनहरूको ध्रुवीकरण हुन्छ, जस्तै चित्रमा देखाइएको छ। डाइइलेक्ट्रिक परमाणुहरूको दायाँ छेउमा सकारात्मक चार्ज र डाइइलेक्ट्रिक परमाणुहरूको बायाँ छेउमा नकारात्मक चार्जको उपस्थितिले दायाँबाट बायाँ निर्देशित विद्युतीय क्षेत्र सिर्जना गर्दछ, जसले गर्दा बायाँबाट दायाँ निर्देशित कन्डक्टर प्लेटमा विद्युतीय चार्जद्वारा उत्पन्न विद्युतीय क्षेत्र कमजोर हुन्छ। त्यसैले विद्युतीय क्षेत्र दुई प्लेटहरू/कन्डक्टर पानाहरूमा विद्युतीय चार्ज घटेको कारणले होइन तर विपरीत दिशामा रहेको डाइइलेक्ट्रिकमा विद्युतीय क्षेत्र देखा परेको कारणले घट्छ। जब डाइइलेक्ट्रिक हटाइन्छ, दुई प्लेटहरू/कन्डक्टर पानाहरूमा विद्युतीय चार्जद्वारा उत्पन्न विद्युतीय क्षेत्र शक्ति यसको मूल अवस्थामा फर्कन्छ।

डाइलेक्ट्रिक १यदि दुई कन्डक्टर प्लेटहरूमा विद्युतीय चार्जबाट उत्पन्न हुने विद्युतीय क्षेत्रको बल घट्छ भने, विद्युतीय क्षेत्रको कारणले गर्दा दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीचको विद्युतीय क्षमता पनि घट्छ।डाइलेक्ट्रिक १ विद्युत समीकरण E = V / d मा उल्लेख गरिए अनुसार विद्युतीय क्षमतासँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ, जहाँ E = विद्युतीय क्षेत्र, V = विद्युतीय क्षमता र d = दुई प्लेटहरू बीचको दूरी हो। यदि पहिले डाइलेक्ट्रिक थियो भने विद्युतीय क्षमता V थियो।o त्यसैले डाइइलेक्ट्रिक भएपछि, विद्युतीय सम्भाव्यता K को कारकले V मा घटाइन्छ। गणितीय रूपमा, Vo = KV वा V = Vo / K वा K = Vo / V, जहाँ K = डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक। Vo > V ताकि K>१.
यो ध्यान दिनुपर्छ कि दुबै प्लेट/कन्डक्टर पानाहरूमा विद्युतीय चार्जको मात्रा परिवर्तन हुँदैन जसले गर्दा अन्तिम चार्जको मात्रा सुरुको चार्जको मात्रा जस्तै हुन्छ (Q = Qo)। क्यापेसिटरको क्यापेसिटेन्समा भएको परिवर्तन निम्न सूत्र प्रयोग गरेर गणना गरिन्छ:

डाइलेक्ट्रिक १

सूत्र विवरण: C = अन्तिम क्षमता, C o = प्रारम्भिक क्षमता, Q = अन्तिम चार्ज, Q o = प्रारम्भिक चार्ज, V = अन्तिम क्षमता, V o = प्रारम्भिक क्षमता, K = डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक

माथिको समीकरणको आधारमा, यो निष्कर्ष निकालिएको छ कि प्रारम्भिक क्यापेसिटन्स (C o ) सानो छ भने अन्तिम क्यापेसिटन्स (C) ठूलो छ। क्यापेसिटन्स K को कारकले बढ्छ, जहाँ K डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक हो। प्रत्येक इन्सुलेट सामग्रीको डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक मान फरक हुन्छ। डाइइलेक्ट्रिक स्थिरांक (K) डाइइलेक्ट्रिक प्रयोग गर्दा क्यापेसिटरको क्यापेसिटन्सलाई डाइइलेक्ट्रिक प्रयोग नगर्दा क्यापेसिटरको क्यापेसिटन्ससँग तुलना गर्ने परिणाम हो।

दुई चालक प्लेटहरू बीचको दूरी घट्दै जाँदा डाइइलेक्ट्रिकले क्षमता बढाउँछ।

डाइइलेक्ट्रिकको अर्को कार्य भनेको दुई कन्डक्टर प्लेटहरू बीचको दूरी (d) घटाउनु हो ताकि दुई कन्डक्टर प्लेटहरू/शीटहरू बीचको विद्युतीय क्षेत्र (E) र विद्युतीय भोल्टेज (V) समीकरण E = V / d द्वारा उल्लेख गरिए अनुसार बढोस्। यदि दुई प्लेटहरू/शीटहरू बीचको विद्युतीय क्षेत्र र विद्युतीय भोल्टेज बढ्यो भने क्यापेसिटरको क्यापेसिटेन्स बढ्छ।
यदि प्रश्नमा रहेको क्यापेसिटर समानान्तर प्लेट हो भने, यसको क्यापेसिटेन्स निम्न सूत्र प्रयोग गरेर गणना गरिन्छ:

डाइलेक्ट्रिक १

माथिका दुई सूत्रहरूको आधारमा, यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि दुई प्लेटहरू/कन्डक्टर पानाहरू (d) बीचको दूरी घटाएर समानान्तर प्लेट क्यापेसिटरको क्यापेसिटेन्स (C) बढाउन सकिन्छ।

क्यापेसिटरको डाइइलेक्ट्रिक शक्ति बढ्दै जाँदा डाइइलेक्ट्रिकले क्यापेसिटन्स बढाउँछ।

डाइइलेक्ट्रिकहरू इन्सुलेट गर्ने सामग्रीहरूबाट बनेका हुन्छन् जुन धेरै बलियो विद्युत क्षेत्रमा राख्दा ब्रेकडाउन अनुभव हुनेछ। डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन तब हुन्छ जब विद्युत क्षेत्र यति बलियो हुन्छ कि यसले परमाणुहरूबाट इलेक्ट्रोनहरू विस्थापित गर्दछ, जहाँ यी इलेक्ट्रोनहरू अन्य परमाणुहरूमा इलेक्ट्रोनहरूसँग ठोक्किन्छन्, जसले गर्दा डाइइलेक्ट्रिक भित्र इलेक्ट्रोन प्रवाह हुन्छ। अर्को शब्दमा, डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउनले डाइइलेक्ट्रिक, जुन एक विद्युत इन्सुलेटर हो, लाई विद्युतीय चालक बनाउँछ।

क्षतिबाट बच्नको लागि, निश्चित इन्सुलेट सामग्रीबाट बनेको प्रत्येक डाइइलेक्ट्रिकमा अधिकतम विद्युतीय क्षेत्र मान हुन्छ जुन यसले सहन सक्छ, जसलाई डाइइलेक्ट्रिक शक्ति भनिन्छ। इन्सुलेट सामग्रीको डाइइलेक्ट्रिक शक्ति हावाको डाइइलेक्ट्रिक शक्ति भन्दा बढी हुन्छ र प्रत्येक इन्सुलेट सामग्रीको फरक डाइइलेक्ट्रिक शक्ति हुन्छ, केही साना हुन्छन् र केही ठूला हुन्छन्। त्यसैले यदि ठूलो डाइइलेक्ट्रिक शक्ति भएको डाइइलेक्ट्रिक प्रयोग गरिन्छ भने, समात्न सकिने विद्युतीय क्षेत्र बढी हुन्छ र समात्न सकिने विद्युतीय भोल्टेज पनि बढी हुन्छ। यदि दुई प्लेटहरू/कन्डक्टर पानाहरूद्वारा उत्पन्न हुने विद्युतीय क्षेत्र र विद्युतीय भोल्टेज बढी हुन्छ भने, कन्डक्टर प्लेटद्वारा समायोजन गर्न सकिने विद्युतीय चार्जको मात्रा बढी हुन्छ। कन्डक्टर प्लेटमा जति धेरै चार्ज हुन्छ, क्यापेसिटरको क्यापेसिटन्स त्यति नै बढी हुन्छ।

 

टिप्पणी छोड्नुहोस्