ডাইলেকট্রিক্স এবং তাদের বৈশিষ্ট্য, মেরুকরণ এবং অস্তরকগুলির ভাঙ্গন শক্তি

নগণ্য বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সহ পদার্থ (দেহ) কে বলা হয় ডাইলেকট্রিক্স বা ইনসুলেটর।

ডাইলেক্ট্রিকস বা নন-কন্ডাক্টরগুলি বৈদ্যুতিক প্রকৌশলে ব্যবহৃত পদার্থের একটি বড় শ্রেণীর প্রতিনিধিত্ব করে যা ব্যবহারিক উদ্দেশ্যে গুরুত্বপূর্ণ। তারা বৈদ্যুতিক সার্কিটগুলিকে নিরোধক করার পাশাপাশি বৈদ্যুতিক ডিভাইসগুলিতে বিশেষ বৈশিষ্ট্য প্রদান করে, যা তারা তৈরি করা উপকরণগুলির আয়তন এবং ওজনের আরও সম্পূর্ণ ব্যবহার সক্ষম করে।

ডাইলেক্ট্রিকগুলি সমস্ত সামগ্রিক অবস্থায় পদার্থ হতে পারে: বায়বীয়, তরল এবং কঠিন। অনুশীলনে, বায়ু, কার্বন ডাই অক্সাইড, হাইড্রোজেন উভয়ই স্বাভাবিক এবং সংকুচিত অবস্থায় গ্যাসীয় অস্তরক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

এই সমস্ত গ্যাসের প্রায় অসীম প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। গ্যাসের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য আইসোট্রপিক। তরল পদার্থ থেকে, রাসায়নিকভাবে বিশুদ্ধ পানি, অনেক জৈব পদার্থ, প্রাকৃতিক এবং কৃত্রিম তেল (ট্রান্সফরমার তেল, পেঁচা, ইত্যাদি)।

তরল অস্তরকগুলিরও আইসোট্রপিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে।এই পদার্থগুলির উচ্চ অন্তরক গুণাবলী তাদের বিশুদ্ধতার উপর নির্ভর করে।

উদাহরণস্বরূপ, বায়ু থেকে আর্দ্রতা শোষিত হলে ট্রান্সফরমার তেলের অন্তরক বৈশিষ্ট্য হ্রাস পায়। অনুশীলনে সর্বাধিক ব্যবহৃত হয় কঠিন অস্তরক। এর মধ্যে রয়েছে অজৈব পদার্থ (চিনামাটির বাসন, কোয়ার্টজ, মার্বেল, মাইকা, কাচ, ইত্যাদি) এবং জৈব (কাগজ, অ্যাম্বার, রাবার, বিভিন্ন কৃত্রিম জৈব পদার্থ) উৎপত্তি।

এই পদার্থগুলির বেশিরভাগের উচ্চ বৈদ্যুতিক এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং ব্যবহৃত হয় বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি নিরোধক জন্যঅভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক ব্যবহারের জন্য উদ্দেশ্যে।

অনেকগুলি পদার্থ তাদের উচ্চ নিরোধক বৈশিষ্ট্যগুলিকে কেবল স্বাভাবিক অবস্থায়ই নয় বরং উচ্চ তাপমাত্রায় (সিলিকন, কোয়ার্টজ, সিলিকন সিলিকন যৌগ) ধরে রাখে। কঠিন এবং তরল অস্তরকগুলিতে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ মুক্ত ইলেকট্রন থাকে, যে কারণে একটি ভাল অস্তরক-এর প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় 1015 - 1016 ওহম x মি।

নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, অণুগুলির বিভাজন অস্তরকগুলিতে ঘটে (উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ তাপমাত্রার প্রভাবে বা একটি শক্তিশালী ক্ষেত্রে), এই ক্ষেত্রে অস্তরকগুলি তাদের অন্তরক বৈশিষ্ট্যগুলি হারায় এবং পরিণত হয় ড্রাইভার.

ডাইলেক্ট্রিকগুলির মেরুকরণের বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং তাদের মধ্যে দীর্ঘমেয়াদী অস্তিত্ব সম্ভব। ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ক্ষেত্র.

সমস্ত ডাইলেক্ট্রিকের একটি স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য হল বৈদ্যুতিক প্রবাহের উচ্চ প্রতিরোধই নয়, তাদের মধ্যে স্বল্প সংখ্যার উপস্থিতি দ্বারা নির্ধারিত হয়। ইলেকট্রন, অবাধে অস্তরক সমগ্র আয়তনের মাধ্যমে চলন্ত, কিন্তু একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের কর্মের অধীনে তাদের বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তন, যাকে মেরুকরণ বলা হয়। মেরুকরণ একটি অস্তরক মধ্যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের উপর একটি বড় প্রভাব আছে.

বৈদ্যুতিক অনুশীলনে ডাইলেক্ট্রিক ব্যবহারের প্রধান উদাহরণগুলির মধ্যে একটি হ'ল স্থল থেকে এবং একে অপরের থেকে বৈদ্যুতিক ডিভাইসগুলির উপাদানগুলির বিচ্ছিন্নতা, যার কারণে নিরোধক ধ্বংস বৈদ্যুতিক ইনস্টলেশনের স্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপকে ব্যাহত করে এবং দুর্ঘটনার দিকে পরিচালিত করে।
এটি এড়াতে, বৈদ্যুতিক মেশিন এবং ইনস্টলেশনের নকশায়, পৃথক উপাদানগুলির নিরোধক নির্বাচন করা হয় যাতে একদিকে, ডাইলেক্ট্রিকগুলির ক্ষেত্রের শক্তি কোথাও তাদের অস্তরক শক্তির চেয়ে বেশি না হয় এবং অন্যদিকে, এই নিরোধক। ডিভাইসগুলির পৃথক সংযোগগুলিতে যতটা সম্ভব সম্পূর্ণরূপে ব্যবহার করা হয় (কোন অতিরিক্ত স্টক নেই)।
এটি করার জন্য, আপনাকে প্রথমে ডিভাইসে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র কীভাবে বিতরণ করা হয় তা জানতে হবে।তারপর, উপযুক্ত উপকরণ এবং তাদের পুরুত্ব নির্বাচন করে, উপরের সমস্যাটি সন্তোষজনকভাবে সমাধান করা যেতে পারে।

অস্তরক মেরুকরণ

যদি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র একটি ভ্যাকুয়ামে তৈরি করা হয়, তাহলে একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে ক্ষেত্র শক্তি ভেক্টরের মাত্রা এবং দিক নির্ভর করে কেবলমাত্র ক্ষেত্র তৈরিকারী চার্জগুলির মাত্রা এবং অবস্থানের উপর। যদি কোনো ডাইইলেকট্রিকে ক্ষেত্রটি তৈরি হয়, তাহলে পরেরটির অণুতে শারীরিক প্রক্রিয়া ঘটে যা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রেকে প্রভাবিত করে।

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তির ক্রিয়ায়, কক্ষপথের ইলেকট্রনগুলি ক্ষেত্রের বিপরীত দিকে স্থানচ্যুত হয়। ফলস্বরূপ, পূর্বে নিরপেক্ষ অণুগুলি কক্ষপথে নিউক্লিয়াস এবং ইলেকট্রনের সমান চার্জ সহ ডাইপোলে পরিণত হয়। এই ঘটনাটিকে বলা হয় অস্তরক মেরুকরণ... যখন ক্ষেত্রটি অদৃশ্য হয়ে যায়, স্থানচ্যুতিও অদৃশ্য হয়ে যায়। অণুগুলি আবার বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ হয়ে যায়।

পোলারাইজড অণু - ডাইপোলগুলি তাদের নিজস্ব বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে, যার দিকটি প্রধান (বাহ্যিক) ক্ষেত্রের দিকের বিপরীত, তাই অতিরিক্ত ক্ষেত্রটি প্রধানটির সাথে একত্রিত হয়ে এটিকে দুর্বল করে দেয়।

অস্তরক যত বেশি পোলারাইজড হবে, ফলস্বরূপ ক্ষেত্রটি তত দুর্বল হবে, মূল ক্ষেত্র তৈরির জন্য একই চার্জের জন্য যে কোনও সময়ে এর তীব্রতা কম হবে এবং তাই এই জাতীয় অস্তরকটির অস্তরক ধ্রুবক বেশি হবে।

অস্তরক একটি বিকল্প বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে থাকলে, ইলেকট্রনের স্থানচ্যুতিও পর্যায়ক্রমে হয়ে যায়। এই প্রক্রিয়াটি কণার গতিবিধি বৃদ্ধির দিকে নিয়ে যায় এবং সেইজন্য অস্তরককে গরম করে।

যত ঘন ঘন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র পরিবর্তিত হয়, তত বেশি অস্তরক উত্তপ্ত হয়। অনুশীলনে, এই ঘটনাটি ভেজা উপকরণগুলিকে শুকানোর জন্য বা উচ্চ তাপমাত্রায় ঘটতে থাকা রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিকে গরম করতে ব্যবহৃত হয়।

আরও পড়ুন: ডাইইলেক্ট্রিক লসের কারণে কি হয়

পোলার এবং নন-পোলার ডাইলেক্ট্রিকস

যদিও ডাইলেক্ট্রিকগুলি কার্যত বিদ্যুৎ সঞ্চালন করে না, তবুও, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে, তারা তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তন করে। অণুগুলির গঠন এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের তাদের উপর প্রভাবের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে, ডাইলেক্ট্রিকগুলি দুটি প্রকারে বিভক্ত: অ-পোলার এবং পোলার (ইলেকট্রনিক এবং ওরিয়েন্টেশনাল মেরুকরণ সহ)।

নন-পোলার ডাইলেকট্রিক্সে, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে না থাকলে, ইলেকট্রনগুলি কক্ষপথে কেন্দ্রের সাথে কেন্দ্রের সাথে মিলে যায়। অতএব, এই ইলেকট্রনের ক্রিয়াকে নিউক্লিয়াসের কেন্দ্রে অবস্থিত ঋণাত্মক চার্জের ক্রিয়া হিসাবে দেখা যায়।যেহেতু ইতিবাচক চার্জযুক্ত কণাগুলির ক্রিয়া কেন্দ্রগুলি - প্রোটনগুলি - নিউক্লিয়াসের কেন্দ্রে কেন্দ্রীভূত হয়, তাই বাইরের মহাকাশে পরমাণুটিকে বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ হিসাবে ধরা হয়।

যখন এই পদার্থগুলি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ক্ষেত্রে প্রবর্তিত হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি ক্ষেত্র শক্তির প্রভাবে স্থানচ্যুত হয় এবং ইলেকট্রন এবং প্রোটনের ক্রিয়া কেন্দ্রগুলি একত্রিত হয় না। বাইরের মহাকাশে, এই ক্ষেত্রে পরমাণুটিকে একটি ডাইপোল হিসাবে ধরা হয়, অর্থাৎ, দুটি সমান ভিন্ন বিন্দু চার্জের একটি সিস্টেম হিসাবে -q এবং + q, একে অপরের থেকে একটি নির্দিষ্ট ছোট দূরত্বে অবস্থিত, a এর স্থানচ্যুতির সমান। নিউক্লিয়াসের কেন্দ্রের সাপেক্ষে ইলেকট্রন কক্ষপথের কেন্দ্র।

এই ধরনের সিস্টেমে, ধনাত্মক চার্জটি ক্ষেত্রের শক্তির দিকে বাস্তুচ্যুত হয়, বিপরীত দিকে ঋণাত্মক। বাহ্যিক ক্ষেত্রের শক্তি যত বেশি হবে, প্রতিটি অণুতে চার্জের আপেক্ষিক স্থানচ্যুতি তত বেশি হবে।

ক্ষেত্রটি অদৃশ্য হয়ে গেলে, ইলেকট্রনগুলি পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের তুলনায় তাদের গতির মূল অবস্থায় ফিরে আসে এবং অস্তরক আবার নিরপেক্ষ হয়ে যায়। একটি ক্ষেত্রের প্রভাবে একটি অস্তরক বৈশিষ্ট্যের উপরোক্ত পরিবর্তনকে ইলেকট্রনিক মেরুকরণ বলে।

পোলার ডাইলেকট্রিক্সে, অণুগুলি ডাইপোল। বিশৃঙ্খল তাপীয় গতিতে থাকার কারণে, ডাইপোল মুহূর্তটি সর্বদা তার অবস্থান পরিবর্তন করে। এটি পৃথক অণুর ডাইপোলের ক্ষেত্রগুলির ক্ষতিপূরণের দিকে নিয়ে যায় এবং এই সত্যের দিকে পরিচালিত করে যে ডাইলেকট্রিকের বাইরে, যখন কোনও বাহ্যিক ক্ষেত্র থাকে না, তখন কোনও ম্যাক্রোস্কোপিক থাকে না। ক্ষেত্র

যখন এই পদার্থগুলি একটি বাহ্যিক ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ক্ষেত্রের সংস্পর্শে আসে, তখন ডাইপোলগুলি ঘুরবে এবং ক্ষেত্র বরাবর তাদের অক্ষ স্থাপন করবে। এই সম্পূর্ণরূপে আদেশ ব্যবস্থা তাপ গতি দ্বারা বাধা হবে.

নিম্ন ক্ষেত্রের শক্তিতে, ক্ষেত্রের দিকে একটি নির্দিষ্ট কোণে শুধুমাত্র ডাইপোলগুলির ঘূর্ণন ঘটে, যা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়া এবং তাপীয় গতির প্রভাবের মধ্যে ভারসাম্য দ্বারা নির্ধারিত হয়।

ক্ষেত্রের শক্তি বাড়ার সাথে সাথে অণুগুলির ঘূর্ণন এবং তদনুসারে, মেরুকরণের মাত্রা বৃদ্ধি পায়। এই ধরনের ক্ষেত্রে, ডাইপোল চার্জগুলির মধ্যে দূরত্ব a ক্ষেত্র শক্তির দিকের দিকে দ্বিপোল অক্ষগুলির অনুমানগুলির গড় মান দ্বারা নির্ধারিত হয়। এই ধরণের মেরুকরণের পাশাপাশি, যাকে প্রাচ্যগত বলা হয়, চার্জের স্থানচ্যুতির কারণে এই অস্তরকগুলিতে একটি বৈদ্যুতিন মেরুকরণও রয়েছে।

উপরে বর্ণিত মেরুকরণের ধরণগুলি সমস্ত অন্তরক পদার্থের জন্য মৌলিক: বায়বীয়, তরল এবং কঠিন। তরল এবং কঠিন অস্তরকগুলিতে, যেখানে অণুগুলির মধ্যে গড় দূরত্ব গ্যাসের তুলনায় ছোট, মেরুকরণের ঘটনাটি জটিল, কারণ নিউক্লিয়াসের সাথে সম্পর্কিত ইলেক্ট্রন কক্ষপথের কেন্দ্রের স্থানান্তর বা মেরু ডাইপোলগুলির ঘূর্ণন ছাড়াও, অণুগুলির মধ্যে একটি মিথস্ক্রিয়াও রয়েছে।

যেহেতু একটি ডাইইলেকট্রিকের ভরে, পৃথক পরমাণু এবং অণুগুলি শুধুমাত্র মেরুকরণ করা হয় এবং ধনাত্মক এবং নেতিবাচকভাবে চার্জযুক্ত আয়নে বিভক্ত হয় না, তাই একটি পোলারাইজড ডাইলেকট্রিকের আয়তনের প্রতিটি উপাদানে উভয় চিহ্নের চার্জ সমান। অতএব, তার আয়তন জুড়ে অস্তরক বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ থাকে।

ব্যতিক্রম হল ডাইলেকট্রিকের সীমানা পৃষ্ঠে অবস্থিত অণুর খুঁটির চার্জ। এই ধরনের চার্জগুলি এই পৃষ্ঠগুলিতে পাতলা চার্জযুক্ত স্তর গঠন করে। একটি সমজাতীয় মাধ্যমে, মেরুকরণের ঘটনাটিকে ডাইপোলের সুরেলা বিন্যাস হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে।

ডাইলেকট্রিক্সের ভাঙ্গন শক্তি

সাধারণ অবস্থার অধীনে, অস্তরক আছে নগণ্য বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা… প্রতিটি ডাইইলেক্ট্রিকের জন্য বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি একটি নির্দিষ্ট সীমাবদ্ধ মান পর্যন্ত বৃদ্ধি না হওয়া পর্যন্ত এই বৈশিষ্ট্যটি থাকে।

একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে, অস্তরকগুলির অণুগুলি আয়নগুলিতে বিভক্ত হয় এবং শরীর, যা একটি দুর্বল ক্ষেত্রে একটি অস্তরক ছিল, একটি পরিবাহীতে পরিণত হয়।

যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তিতে অস্তরক অণুগুলির আয়নকরণ শুরু হয় তাকে অস্তরক-এর ব্রেকডাউন ভোল্টেজ (বৈদ্যুতিক শক্তি) বলে।

এটিকে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তির মাত্রা বলা হয় যা একটি ডাইইলেকট্রিকে অনুমোদিত হয় যখন এটি বৈদ্যুতিক ইনস্টলেশনে অনুমোদিত ভোল্টেজ ব্যবহার করা হয়... অনুমোদনযোগ্য ভোল্টেজ সাধারণত ব্রেকিং ভোল্টেজের চেয়ে কয়েকগুণ কম হয়। অনুমতিযোগ্য নিরাপত্তা মার্জিনের সাথে ব্রেকডাউন ভোল্টেজের অনুপাত নির্ধারণ করা হয়... সেরা নন-কন্ডাক্টর (ডাইলেকট্রিক্স) হল ভ্যাকুয়াম এবং গ্যাস, বিশেষ করে উচ্চ চাপে।

অস্তরক ব্যর্থতা

বায়বীয়, তরল এবং কঠিন পদার্থের মধ্যে ভাঙ্গন ভিন্নভাবে ঘটে এবং এটি বেশ কয়েকটি অবস্থার উপর নির্ভর করে: অস্তরক, চাপ, তাপমাত্রা, আর্দ্রতা, অস্তরক এর পুরুত্ব ইত্যাদির উপর। তাই, অস্তরক শক্তির মান নির্ধারণ করার সময়, এইগুলি শর্ত সাধারণত প্রদান করা হয়.

কাজের উপকরণগুলির জন্য, উদাহরণস্বরূপ, বদ্ধ ঘরে এবং বায়ুমণ্ডলীয় প্রভাবের সংস্পর্শে না থাকা অবস্থায়, স্বাভাবিক অবস্থা প্রতিষ্ঠিত হয় (উদাহরণস্বরূপ, তাপমাত্রা + 20 ° সে, চাপ 760 মিমি)। আর্দ্রতাও স্বাভাবিক হয়, কখনও কখনও ফ্রিকোয়েন্সি ইত্যাদি।

গ্যাসের বৈদ্যুতিক শক্তি অপেক্ষাকৃত কম। সুতরাং স্বাভাবিক অবস্থায় বাতাসের ভাঙ্গন গ্রেডিয়েন্ট হল 30 kV/cm।গ্যাসগুলির সুবিধা হল তাদের ধ্বংসের পরে, তাদের অন্তরক বৈশিষ্ট্যগুলি দ্রুত পুনরুদ্ধার করা হয়।

তরল ডাইলেক্ট্রিকগুলির বৈদ্যুতিক শক্তি কিছুটা বেশি থাকে। তরল পদার্থের একটি স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য হল তারের মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হলে উত্তপ্ত হওয়া ডিভাইসগুলি থেকে উত্তাপের ভাল অপসারণ। অমেধ্যের উপস্থিতি, বিশেষত জলে, তরল অস্তরকগুলির অস্তরক শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। তরল পদার্থে, গ্যাসের মতো, ধ্বংসের পরে তাদের অন্তরক বৈশিষ্ট্যগুলি পুনরুদ্ধার করা হয়।

সলিড ডাইলেক্ট্রিকগুলি প্রাকৃতিক এবং মনুষ্যসৃষ্ট উভয় প্রকারের নিরোধক উপকরণগুলির একটি বিস্তৃত শ্রেণির প্রতিনিধিত্ব করে। এই ডাইলেক্ট্রিকগুলির বৈদ্যুতিক এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের বিস্তৃত বৈচিত্র্য রয়েছে।

এই বা সেই উপাদানটির ব্যবহার প্রদত্ত ইনস্টলেশনের নিরোধক প্রয়োজনীয়তা এবং এর অপারেশনের শর্তগুলির উপর নির্ভর করে। মাইকা, গ্লাস, প্যারাফিন, ইবোনাইট, সেইসাথে বিভিন্ন ফাইবারস এবং সিন্থেটিক জৈব পদার্থ, বেকেলাইট, গেটিনাক্স ইত্যাদি। তারা উচ্চ বৈদ্যুতিক শক্তি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

যদি, একটি উচ্চ ব্রেকডাউন গ্রেডিয়েন্টের প্রয়োজনীয়তা ছাড়াও, উচ্চ যান্ত্রিক শক্তির জন্য একটি প্রয়োজনীয়তা উপাদানের উপর আরোপ করা হয় (উদাহরণস্বরূপ, সমর্থন এবং সাসপেনশন ইনসুলেটরগুলিতে, যান্ত্রিক চাপ থেকে সরঞ্জাম রক্ষা করার জন্য), বৈদ্যুতিক চীনামাটির বাসন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

টেবিলটি সবচেয়ে সাধারণ কিছু ডাইলেক্ট্রিকের ভাঙ্গন শক্তির মান (স্বাভাবিক অবস্থার অধীনে এবং একটি ধ্রুবক ধ্রুবক শূন্যে) দেখায়।

অস্তরক ভাঙ্গন শক্তি মান

ম্যাটেরিয়াল ব্রেকডাউন ভোল্টেজ, কেভি/মিমি পেপার প্যারাফিন 10.0-25.0 এয়ার 3.0 খনিজ তেল 6.0 -15.0 মার্বেল 3.0 — 4.0 মিকানাইট 15.0 — 20.0 বৈদ্যুতিক পিচবোর্ড 9.0 — 14.0 G0201 G2001 মিকা চীনামাটির বাসন 6.0 — 7.5 স্লেট 1.5 — 3.0