విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం అంటే ఏమిటి

కూలంబ్ చట్టం ద్వారా నిర్ణయించబడిన వివిధ శక్తులతో వివిధ మాధ్యమాలలో ఛార్జీలు పరస్పరం పరస్పరం సంకర్షణ చెందుతాయి. ఈ మీడియా యొక్క లక్షణాలు పర్మిటివిటీ అనే పరిమాణం ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి.

విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం అంటే ఏమిటి

ప్రకారం కూలంబ్ చట్టం, రెండు స్థిర పాయింట్ ఛార్జీలు q₁ మరియు q₂ వాక్యూమ్‌లో F ఫార్ములా ఇచ్చిన శక్తితో ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతుంది_{తరగతి}=((1/4)*π*ε)*(|q₁|*|q₂|/r²), ఎక్కడ:

• ఎఫ్_{తరగతి} కూలంబ్ ఫోర్స్, N;
• q₁, q₂ ఛార్జ్ మాడ్యూల్స్, సి;
• r అనేది ఛార్జీల మధ్య దూరం, m;
• ε₀ - విద్యుత్ స్థిరాంకం, 8.85 * 10^-12 F/m (మీటరుకు ఫరాడ్).

సంకర్షణ శూన్యంలో జరగకపోతే, ఫార్ములా కూలంబ్ ఫోర్స్‌పై పదార్థం యొక్క ప్రభావాన్ని నిర్ణయించే మరొక పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు కూలంబ్ చట్టం ఈ క్రింది విధంగా వ్రాయబడుతుంది:

F=((1/4)*π* ε* ε)*(|q₁|*|q₂|/r²).

ఈ విలువ గ్రీకు అక్షరం ε (ఎప్సిలాన్) ద్వారా సూచించబడుతుంది, ఇది పరిమాణం లేనిది (కొలత యూనిట్ లేదు). విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ అనేది ఒక పదార్ధంలోని ఛార్జీల పరస్పర చర్య యొక్క అటెన్యుయేషన్ యొక్క గుణకం.

తరచుగా భౌతిక శాస్త్రంలో, పర్మిటివిటీ అనేది ఎలక్ట్రికల్ స్థిరాంకంతో కలిపి ఉపయోగించబడుతుంది, ఈ సందర్భంలో సంపూర్ణ పర్మిటివిటీ భావనను పరిచయం చేయడం సౌకర్యంగా ఉంటుంది. ఇది ε ద్వారా సూచించబడుతుంది_a మరియు εకి సమానం_a= ε* ఇ. ఈ సందర్భంలో, సంపూర్ణ పారగమ్యత F/m పరిమాణం కలిగి ఉంటుంది. సాధారణ పారగమ్యతను ε నుండి వేరు చేయడానికి సాపేక్షంగా కూడా పిలుస్తారు_a.

అనుమతి యొక్క స్వభావం

పర్మిటివిటీ యొక్క స్వభావం విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో ధ్రువణ దృగ్విషయం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. చాలా పదార్థాలు సాధారణంగా విద్యుత్ తటస్థంగా ఉంటాయి, అయినప్పటికీ అవి చార్జ్డ్ కణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ కణాలు యాదృచ్ఛికంగా పదార్థ ద్రవ్యరాశిలో ఉంటాయి మరియు వాటి విద్యుత్ క్షేత్రాలు సగటున ఒకదానికొకటి తటస్థీకరిస్తాయి.

విద్యుద్వాహకాలలో, ప్రధానంగా బౌండ్ ఛార్జీలు ఉన్నాయి (వాటిని డైపోల్స్ అంటారు). ఈ ద్విధ్రువాలు సాంప్రదాయకంగా రెండు అసమాన కణాల కట్టలను సూచిస్తాయి, ఇవి విద్యుద్వాహకము యొక్క మందంతో ఆకస్మికంగా ఉంటాయి మరియు సగటున సున్నా విద్యుత్ క్షేత్ర బలాన్ని సృష్టిస్తాయి. బాహ్య క్షేత్రం యొక్క చర్యలో, ద్విధ్రువాలు అనువర్తిత శక్తి ప్రకారం తమను తాము ఓరియంట్ చేస్తాయి. ఫలితంగా, అదనపు విద్యుత్ క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది. నాన్‌పోలార్ డైలెక్ట్రిక్స్‌లో కూడా ఇలాంటి దృగ్విషయాలు సంభవిస్తాయి.

కండక్టర్లలో, ప్రక్రియలు సమానంగా ఉంటాయి, ఉచిత ఛార్జీలు మాత్రమే ఉన్నాయి, ఇవి బాహ్య క్షేత్రం యొక్క చర్యలో వేరు చేయబడతాయి మరియు వాటి స్వంత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని కూడా సృష్టిస్తాయి. ఈ ఫీల్డ్ బాహ్య వైపు మళ్లించబడింది, ఛార్జీలను స్క్రీన్ చేస్తుంది మరియు వాటి పరస్పర చర్య యొక్క బలాన్ని తగ్గిస్తుంది.ఒక పదార్ధం యొక్క ధ్రువణ సామర్థ్యం ఎక్కువ, అధిక ε.

వివిధ పదార్ధాల విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం

వేర్వేరు పదార్థాలు వేర్వేరు విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాలను కలిగి ఉంటాయి. వాటిలో కొన్నింటికి ε విలువ టేబుల్ 1లో ఇవ్వబడింది. ఈ విలువలు ఐక్యత కంటే ఎక్కువగా ఉన్నాయని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, కాబట్టి వాక్యూమ్‌తో పోల్చితే ఛార్జీల పరస్పర చర్య ఎల్లప్పుడూ తగ్గుతుంది. గాలి కోసం ε ఐక్యత కంటే కొంచెం ఎక్కువ అని కూడా గమనించాలి, కాబట్టి గాలిలో ఛార్జీల పరస్పర చర్య ఆచరణాత్మకంగా వాక్యూమ్‌లోని పరస్పర చర్య నుండి భిన్నంగా ఉండదు.

టేబుల్ 1. వివిధ పదార్ధాల కోసం విద్యుత్ పారగమ్యత యొక్క విలువలు.

కెపాసిటర్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు కెపాసిటెన్స్

ε విలువను తెలుసుకోవడం ఆచరణలో ముఖ్యమైనది, ఉదాహరణకు, విద్యుత్ కెపాసిటర్లను సృష్టించేటప్పుడు. వాటిని సామర్థ్యం ప్లేట్ల యొక్క రేఖాగణిత కొలతలు, వాటి మధ్య దూరం మరియు విద్యుద్వాహకము యొక్క పర్మిటివిటీపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

మీరు పొందవలసి ఉంటే కెపాసిటర్ పెరిగిన సామర్థ్యం, ​​అప్పుడు ప్లేట్ల విస్తీర్ణంలో పెరుగుదల కొలతలు పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య దూరాన్ని తగ్గించడానికి ఆచరణాత్మక పరిమితులు కూడా ఉన్నాయి. ఈ సందర్భంలో, పెరిగిన విద్యుద్వాహక స్థిరాంకంతో ఇన్సులేటర్ ఉపయోగం సహాయపడుతుంది. మీరు అధిక ε ఉన్న పదార్థాన్ని ఉపయోగిస్తే, మీరు ప్లేట్ల పరిమాణాన్ని తగ్గించవచ్చు లేదా వాటి మధ్య దూరాన్ని నష్టం లేకుండా పెంచవచ్చు విద్యుత్ సామర్థ్యం.

ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ అని పిలవబడే పదార్ధాలు ఒక ప్రత్యేక వర్గంలో విభజించబడ్డాయి, కొన్ని పరిస్థితులలో, ఆకస్మిక ధ్రువణత ఏర్పడుతుంది.పరిశీలనలో ఉన్న ప్రాంతంలో, అవి రెండు పాయింట్ల ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి:

• విద్యుద్వాహక పర్మిటివిటీ యొక్క పెద్ద విలువలు (సాధారణ విలువలు - వందల నుండి అనేక వేల వరకు);
• బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని మార్చడం ద్వారా విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం యొక్క విలువను నియంత్రించే సామర్థ్యం.

ఈ లక్షణాలు చిన్న బరువు మరియు పరిమాణ సూచికలతో అధిక-సామర్థ్య కెపాసిటర్ల తయారీకి (ఇన్సులేటర్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం యొక్క పెరిగిన విలువ కారణంగా) ఉపయోగించబడతాయి.

ఇటువంటి పరికరాలు తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ సర్క్యూట్లలో మాత్రమే పని చేస్తాయి - ఫ్రీక్వెన్సీ పెరుగుతుంది, వాటి విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం తగ్గుతుంది. ఫెర్రోఎలెక్ట్రిక్స్ యొక్క మరొక అప్లికేషన్ వేరియబుల్ కెపాసిటర్లు, దీని లక్షణాలు వివిధ పారామితులతో అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం ప్రభావంతో మారుతాయి.

విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు విద్యుద్వాహక నష్టాలు

అలాగే, విద్యుద్వాహకములోని నష్టాలు విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం యొక్క విలువపై ఆధారపడి ఉంటాయి - ఇది విద్యుద్వాహకము వేడి చేయడానికి కోల్పోయిన శక్తి యొక్క భాగం. ఈ నష్టాలను వివరించడానికి, టాన్ δ పరామితి సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది - విద్యుద్వాహక నష్టం కోణం యొక్క టాంజెంట్. ఇది కెపాసిటర్‌లో విద్యుద్వాహక నష్టాల శక్తిని వర్ణిస్తుంది, దీనిలో విద్యుద్వాహకము అందుబాటులో ఉన్న tg δతో తయారు చేయబడింది. మరియు ప్రతి పదార్ధానికి నిర్దిష్ట శక్తి నష్టం p=E సూత్రం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది²*ώ*ε*ε*tg δ, ఎక్కడ:

• p అనేది నిర్దిష్ట శక్తి నష్టం, W;
• ώ=2*π*f అనేది విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క వృత్తాకార పౌనఃపున్యం;
• E అనేది విద్యుత్ క్షేత్ర బలం, V/m.

సహజంగానే, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ఎక్కువ, విద్యుద్వాహకములో ఎక్కువ నష్టాలు, అన్ని ఇతర విషయాలు సమానంగా ఉంటాయి.

బాహ్య కారకాలపై అనుమతిపై ఆధారపడటం

పర్మిటివిటీ యొక్క విలువ విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుందని గమనించాలి (ఈ సందర్భంలో, ప్లేట్లకు వర్తించే వోల్టేజ్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీపై). ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగేకొద్దీ, అనేక పదార్ధాలకు ε విలువ తగ్గుతుంది. ఈ ప్రభావం పోలార్ డైలెక్ట్రిక్స్ కోసం ఉచ్ఛరిస్తారు. ఈ దృగ్విషయాన్ని ఛార్జ్‌లు (డైపోల్స్) ఫీల్డ్‌ని అనుసరించడానికి సమయం ఆపివేయడం ద్వారా వివరించవచ్చు. అయానిక్ లేదా ఎలక్ట్రానిక్ పోలరైజేషన్ ద్వారా వర్గీకరించబడిన పదార్ధాల కోసం, ఫ్రీక్వెన్సీపై పర్మిటివిటీ యొక్క ఆధారపడటం తక్కువగా ఉంటుంది.

అందువల్ల, కెపాసిటర్ డైలెక్ట్రిక్ తయారీకి పదార్థాల ఎంపిక చాలా ముఖ్యమైనది. తక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద పనిచేసేవి అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద మంచి ఐసోలేషన్‌ను అందించవు. చాలా తరచుగా, నాన్-పోలార్ డైలెక్ట్రిక్స్ HF వద్ద ఇన్సులేటర్‌గా ఉపయోగించబడతాయి.

అలాగే, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు వివిధ పదార్ధాలలో వివిధ మార్గాల్లో ఉంటుంది. నాన్‌పోలార్ డైలెక్ట్రిక్స్ కోసం, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో ఇది తగ్గుతుంది. ఈ సందర్భంలో, అటువంటి ఇన్సులేటర్ ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన కెపాసిటర్ల కోసం, వారు కెపాసిటెన్స్ యొక్క ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రత గుణకం (TKE) గురించి మాట్లాడతారు - సామర్థ్యం ε తరువాత పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో తగ్గుతుంది. ఇతర పదార్ధాల కోసం, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో పారగమ్యత పెరుగుతుంది మరియు సానుకూల TKEతో కెపాసిటర్లు పొందవచ్చు. ఒక జతలో వ్యతిరేక TKEతో కెపాసిటర్‌లను చేర్చడం ద్వారా, మీరు ఉష్ణ స్థిరమైన కెపాసిటెన్స్‌ని పొందవచ్చు.

వివిధ పదార్ధాల పర్మిటివిటీ విలువ యొక్క సారాంశం మరియు జ్ఞానాన్ని అర్థం చేసుకోవడం ఆచరణాత్మక ప్రయోజనాల కోసం ముఖ్యమైనది. మరియు విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం స్థాయిని నియంత్రించే సామర్థ్యం అదనపు సాంకేతిక దృక్కోణాలను అందిస్తుంది.

ఇలాంటి కథనాలు: