कंडक्टर और डाइइलेक्ट्रिक क्या हैं? लकड़ी के विद्युत गुण पेड़ का केंद्र चालक क्या है

जब हमारे जीवन में बिजली दिखाई दी, तो बहुत कम लोग इसके गुणों और मापदंडों के बारे में जानते थे, और विभिन्न सामग्रियों का उपयोग कंडक्टर के रूप में किया जाता था, यह ध्यान देने योग्य था कि वर्तमान स्रोत के समान वोल्टेज मूल्य पर, उपभोक्ता था अलग अर्थवोल्टेज। यह स्पष्ट था कि यह कंडक्टर के रूप में उपयोग की जाने वाली सामग्री के प्रकार से प्रभावित था। जब वैज्ञानिकों ने इस समस्या का अध्ययन करना शुरू किया, तो वे इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि इलेक्ट्रॉन पदार्थ में आवेश वाहक होते हैं। और आचरण करने की क्षमता बिजलीपदार्थ में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति द्वारा पृथक किया जाता है। यह पाया गया कि इन इलेक्ट्रॉनों की कुछ सामग्री एक बड़ी संख्या की, जबकि अन्य के पास बिल्कुल नहीं है। इस प्रकार, ऐसी सामग्रियां हैं, और कुछ में यह क्षमता नहीं है।
उपरोक्त के आधार पर, सभी सामग्रियों को तीन समूहों में विभाजित किया गया था:

• कंडक्टर;
• अर्धचालक;
• डाइलेक्ट्रिक्स;

प्रत्येक समूह को मिला विस्तृत आवेदनइलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में।

कंडक्टर

कंडक्टरों द्वारा ऐसी सामग्रियां हैं जो विद्युत प्रवाह को अच्छी तरह से संचालित करती हैं, उनका उपयोग तारों, केबल उत्पादों, संपर्क समूहों, वाइंडिंग, बसों, कंडक्टरों और पटरियों के निर्माण के लिए किया जाता है। अधिकांश विद्युत उपकरण और उपकरण प्रवाहकीय सामग्री के आधार पर बनाए जाते हैं। इसके अलावा, मैं कहूंगा कि इन पदार्थों के बिना संपूर्ण विद्युत ऊर्जा उद्योग मौजूद नहीं हो सकता। कंडक्टरों के समूह में सभी धातुएं, कुछ तरल पदार्थ और गैसें शामिल हैं।

यह भी उल्लेखनीय है कि कंडक्टरों में सुपर कंडक्टर होते हैं, जिनका प्रतिरोध व्यावहारिक रूप से शून्य होता है, ऐसी सामग्री बहुत दुर्लभ और महंगी होती है। और उच्च प्रतिरोध कंडक्टर - टंगस्टन, मोलिब्डेनम, नाइक्रोम, आदि। ऐसी सामग्रियों का उपयोग प्रतिरोधों, ताप तत्वों और प्रकाश लैंप के सर्पिल के निर्माण के लिए किया जाता है।

लेकिन विद्युत क्षेत्र में शेर का हिस्सा साधारण कंडक्टरों का है: तांबा, चांदी, एल्यूमीनियम, स्टील, इन धातुओं के विभिन्न मिश्र धातु। इन सामग्रियों ने इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, विशेष रूप से तांबे और एल्यूमीनियम में व्यापक और सबसे व्यापक उपयोग पाया है, क्योंकि वे अपेक्षाकृत सस्ते हैं, और विद्युत प्रवाह के कंडक्टर के रूप में उनका उपयोग सबसे अधिक समीचीन है। यहां तक ​​कि तांबा भी इसके उपयोग में सीमित है, इसका उपयोग घुमावदार तारों, मल्टीकोर केबल और अधिक महत्वपूर्ण उपकरणों के रूप में किया जाता है, तांबे की बस नलिकाएं और भी कम आम हैं। लेकिन एल्यूमीनियम को विद्युत प्रवाह के संवाहकों में राजा माना जाता है, भले ही इसमें तांबे की तुलना में अधिक प्रतिरोधकता हो, लेकिन इसकी बहुत कम लागत और जंग के प्रतिरोध से इसकी भरपाई होती है। यह बिजली की आपूर्ति, केबल उत्पादों, ओवरहेड लाइनों, बस नलिकाओं, साधारण तारों आदि में व्यापक रूप से लागू होता है।

अर्धचालकों

अर्धचालकों, कंडक्टर और अर्धचालक के बीच में कुछ। उनकी मुख्य विशेषता बाहरी परिस्थितियों से विद्युत प्रवाह के संचालन पर उनकी निर्भरता है। मुख्य शर्त सामग्री में विभिन्न अशुद्धियों की उपस्थिति है, जो केवल विद्युत प्रवाह का संचालन करने की क्षमता प्रदान करती है। इसके अलावा, दो अर्धचालक पदार्थों की एक निश्चित व्यवस्था के साथ। इन सामग्रियों के आधार पर, फिलहाल, कई अर्धचालक उपकरणों का उत्पादन किया गया है: एलईडी, ट्रांजिस्टर,सेमीस्टोर्स, थाइरिस्टर, स्टेबलाइजर्स, विभिन्न माइक्रोक्रिकिट्स। अर्धचालक और उनके आधार पर उपकरणों के लिए समर्पित एक संपूर्ण विज्ञान है: इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग। सभी कंप्यूटर मोबाइल उपकरण... लेकिन मैं क्या कह सकता हूं, हमारी लगभग सभी तकनीक में अर्धचालक तत्व होते हैं।

सेमीकंडक्टर सामग्री में शामिल हैं: सिलिकॉन, जर्मेनियम, ग्रेफाइट, जीआर afen, ईण्डीयुम, आदि

पारद्युतिक

खैर, सामग्री का अंतिम समूह है पारद्युतिक , पदार्थ जो विद्युत प्रवाह का संचालन करने में सक्षम नहीं हैं। इन सामग्रियों में शामिल हैं: लकड़ी, कागज, हवा, तेल, चीनी मिट्टी की चीज़ें, कांच, प्लास्टिक, पॉलीइथाइलीन, पॉलीविनाइल क्लोराइड, रबर, आदि। उनके गुणों के कारण डाइलेक्ट्रिक्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग एक इन्सुलेट सामग्री के रूप में किया जाता है। वे दो जीवित भागों के संपर्क की रक्षा करते हैं, इन भागों के साथ सीधे मानव संपर्क की अनुमति नहीं देते हैं। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में ढांकता हुआ की भूमिका कंडक्टर की भूमिका से कम महत्वपूर्ण नहीं है, क्योंकि वे एक स्थिर प्रदान करते हैं, सुरक्षित कामसभी विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण। सभी डाइलेक्ट्रिक्स की एक सीमा होती है जिससे वे विद्युत प्रवाह का संचालन करने में सक्षम नहीं होते हैं, इसे ब्रेकडाउन वोल्टेज कहा जाता है। यह एक संकेतक है जिस पर ढांकता हुआ एक विद्युत प्रवाह को पारित करना शुरू कर देता है, जबकि गर्मी निकलती है और ढांकता हुआ स्वयं नष्ट हो जाता है। यह ब्रेकडाउन वोल्टेज प्रत्येक ढांकता हुआ सामग्री के लिए अलग है और संदर्भ सामग्री में दिया गया है। यह जितना अधिक होगा, ढांकता हुआ उतना ही अधिक विश्वसनीय होगा।

विद्युत प्रवाह का संचालन करने की क्षमता को दर्शाने वाला पैरामीटर प्रतिरोधकता है आर , इकाई [ ओम ] और चालकता, प्रतिरोध का पारस्परिक. यह पैरामीटर जितना अधिक होगा, सामग्री उतनी ही खराब विद्युत प्रवाह करेगी। कंडक्टरों के लिए, यह कुछ दसवें से सैकड़ों ओम के बराबर है। डाइलेक्ट्रिक्स में, प्रतिरोध दसियों लाख ओम तक पहुँच जाता है।

पावर इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में सभी तीन प्रकार की सामग्रियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। और वे एक दूसरे के साथ घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए भी हैं।

बिजली में, सामग्री के तीन मुख्य समूह होते हैं - कंडक्टर, अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स। उनका मुख्य अंतर करंट का संचालन करने की क्षमता है। इस लेख में, हम देखेंगे कि इस प्रकार की सामग्री कैसे भिन्न होती है और वे विद्युत क्षेत्र में कैसे व्यवहार करती हैं।

एक कंडक्टर क्या है

वह पदार्थ जिसमें मुक्त आवेश वाहक उपस्थित होते हैं चालक कहलाते हैं। मुक्त वाहकों की गति को ऊष्मीय कहा जाता है। एक कंडक्टर की मुख्य विशेषता इसका प्रतिरोध (R) या चालकता (G) है - प्रतिरोध का पारस्परिक।

बोला जा रहा है सरल शब्दों में- कंडक्टर करंट का संचालन करता है।

इन पदार्थों में धातु शामिल हैं, लेकिन अगर हम गैर-धातुओं के बारे में बात करते हैं, तो, उदाहरण के लिए, कार्बन एक उत्कृष्ट कंडक्टर है, इसे स्लाइडिंग संपर्कों में आवेदन मिला है, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रिक मोटर ब्रश में। गीली मिट्टी, पानी में लवण और एसिड का घोल, मानव शरीर भी करंट का संचालन करता है, लेकिन उनकी विद्युत चालकता अक्सर तांबे या एल्यूमीनियम की तुलना में कम होती है, उदाहरण के लिए।

धातुएँ उनकी संरचना में बड़ी संख्या में मुक्त आवेश वाहकों के कारण उत्कृष्ट चालक हैं। एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, आवेश गति करने लगते हैं, और पुनर्वितरित भी होते हैं, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण की घटना देखी जाती है।

एक ढांकता हुआ क्या है

डाइलेक्ट्रिक्स ऐसे पदार्थ हैं जो करंट या आचरण नहीं करते हैं, लेकिन बहुत खराब तरीके से करते हैं। उनके पास मुक्त आवेश वाहक नहीं होते हैं, क्योंकि परमाणु के कणों के बीच का बंधन मुक्त वाहकों के निर्माण के लिए पर्याप्त मजबूत होता है, इसलिए, विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, ढांकता हुआ में कोई धारा नहीं दिखाई देती है।

गैस, कांच, चीनी मिट्टी की चीज़ें, चीनी मिट्टी के बरतन, कुछ रेजिन, टेक्स्टोलाइट, कार्बोलाइट, आसुत जल, सूखी लकड़ी, रबर डाइलेक्ट्रिक्स हैं और विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करते हैं। रोजमर्रा की जिंदगी में, डाइलेक्ट्रिक्स सर्वव्यापी हैं, उदाहरण के लिए, उनका उपयोग बिजली के उपकरणों, बिजली के स्विच, प्लग, सॉकेट आदि के लिए केस बनाने के लिए किया जाता है। विद्युत लाइनों में, इन्सुलेटर डाइलेक्ट्रिक्स से बने होते हैं।

हालांकि, कुछ कारकों की उपस्थिति में, उदाहरण के लिए ऊंचा स्तरआर्द्रता, विद्युत क्षेत्र की शक्ति अनुमेय मूल्य से ऊपर, और इसी तरह - इस तथ्य की ओर ले जाती है कि सामग्री अपने ढांकता हुआ कार्यों को खोना शुरू कर देती है और एक कंडक्टर बन जाती है। कभी-कभी आप "इन्सुलेटर का टूटना" जैसे वाक्यांश सुन सकते हैं - यह ऊपर वर्णित घटना है।

संक्षेप में, बिजली के क्षेत्र में एक ढांकता हुआ के मुख्य गुण विद्युत इन्सुलेट हैं। यह करंट के प्रवाह को रोकने की क्षमता है जो किसी व्यक्ति को बिजली की चोटों और अन्य परेशानियों से बचाता है। एक ढांकता हुआ की मुख्य विशेषता इसकी ढांकता हुआ ताकत है - इसके टूटने वाले वोल्टेज के बराबर मूल्य।

अर्धचालक क्या है

एक अर्धचालक विद्युत प्रवाह का संचालन करता है, लेकिन धातुओं की तरह नहीं, बल्कि कुछ शर्तों के तहत - पदार्थ को आवश्यक मात्रा में ऊर्जा का संचार। यह इस तथ्य के कारण है कि बहुत कम या कोई फ्री चार्ज वाहक (छेद और इलेक्ट्रॉन) नहीं हैं, लेकिन यदि आप एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा लागू करते हैं, तो वे दिखाई देंगे। ऊर्जा हो सकती है अलग - अलग रूप- विद्युत, तापीय। इसके अलावा, अर्धचालक में मुक्त छिद्र और इलेक्ट्रॉन विकिरण के प्रभाव में उत्पन्न हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, यूवी स्पेक्ट्रम में।

अर्धचालक का उपयोग कहाँ किया जाता है? उनका उपयोग ट्रांजिस्टर, थाइरिस्टर, डायोड, माइक्रोक्रिकिट, एलईडी, और बहुत कुछ बनाने के लिए किया जाता है। इन सामग्रियों में सिलिकॉन, जर्मेनियम, विभिन्न सामग्रियों के मिश्रण शामिल हैं, उदाहरण के लिए, गैलियम आर्सेनाइड, सेलेनियम, आर्सेनिक।

यह समझने के लिए कि अर्धचालक विद्युत प्रवाह क्यों करता है, लेकिन धातुओं की तरह नहीं, आपको बैंड सिद्धांत के दृष्टिकोण से इन सामग्रियों पर विचार करने की आवश्यकता है।

क्षेत्र सिद्धांत

बैंड सिद्धांत कुछ ऊर्जा परतों के सापेक्ष मुक्त आवेश वाहकों की उपस्थिति या अनुपस्थिति का वर्णन करता है। ऊर्जा स्तर या परत को इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा की मात्रा कहा जाता है (परमाणुओं के नाभिक, अणु - सरल कण), उन्हें इलेक्ट्रॉन वोल्ट (EV) के संदर्भ में मापा जाता है।

नीचे दी गई छवि तीन प्रकार की सामग्रियों को उनके ऊर्जा स्तरों के साथ दिखाती है:

ध्यान दें कि एक कंडक्टर में, वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड तक ऊर्जा के स्तर को एक अविभाज्य आरेख में जोड़ा जाता है। कंडक्शन बैंड और वैलेंस बैंड ओवरलैप करते हैं, इसे ओवरलैप बैंड कहा जाता है। विद्युत क्षेत्र (वोल्टेज), तापमान और अन्य कारकों की उपस्थिति के आधार पर, इलेक्ट्रॉनों की संख्या बदल सकती है। उपरोक्त के लिए धन्यवाद, इलेक्ट्रॉनों को कंडक्टरों में स्थानांतरित किया जा सकता है, भले ही वे उन्हें एक निश्चित न्यूनतम मात्रा में ऊर्जा दें।

संयोजकता बैंड और चालन बैंड के बीच एक अर्धचालक में एक निश्चित वर्जित है। बैंड गैप बताता है कि करंट प्रवाहित होने के लिए सेमीकंडक्टर को कितनी ऊर्जा देने की आवश्यकता है।

एक ढांकता हुआ के लिए, आरेख अर्धचालकों का वर्णन करने वाले के समान है, लेकिन अंतर केवल बैंड अंतराल में है - यह यहां कई गुना बड़ा है। मतभेद देय हैं आंतरिक ढांचाऔर पदार्थ।

हमने मुख्य तीन प्रकार की सामग्रियों को देखा और उदाहरण और विशेषताएं दीं। उनका मुख्य अंतर करंट का संचालन करने की क्षमता है। इसलिए, उनमें से प्रत्येक ने आवेदन का अपना क्षेत्र पाया है: कंडक्टर का उपयोग बिजली, डाइलेक्ट्रिक्स - लाइव भागों को इन्सुलेट करने के लिए, अर्धचालक - इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए किया जाता है। हमें उम्मीद है कि प्रदान की गई जानकारी ने आपको यह समझने में मदद की है कि विद्युत क्षेत्र में कंडक्टर, अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स क्या हैं, साथ ही उनके बीच क्या अंतर है।

एक डाइलेक्ट्रिक एक सामग्री या पदार्थ है जो व्यावहारिक रूप से विद्युत प्रवाह को पारित नहीं होने देता है। यह चालकता इलेक्ट्रॉनों और आयनों की कम संख्या के कारण है। ये कण एक गैर-प्रवाहकीय सामग्री में तभी बनते हैं जब उच्च तापमान गुण प्राप्त होते हैं। एक ढांकता हुआ क्या है और इस लेख में चर्चा की जाएगी।

विवरण

प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक या रेडियो इंजीनियरिंग कंडक्टर, अर्धचालक या चार्ज ढांकता हुआ विद्युत प्रवाह स्वयं के माध्यम से गुजरता है, लेकिन ढांकता हुआ की ख़ासियत यह है कि 550 वी से ऊपर के उच्च वोल्टेज पर भी इसमें एक छोटा प्रवाह प्रवाहित होगा। एक ढांकता हुआ में विद्युत प्रवाह एक निश्चित दिशा में आवेशित कणों की गति है (यह सकारात्मक और नकारात्मक हो सकता है)।

धाराओं के प्रकार

डाइलेक्ट्रिक्स की विद्युत चालकता पर आधारित है:

• अवशोषण धाराएं वह धारा होती हैं जो एक ढांकता हुआ में एक स्थिर धारा में प्रवाहित होती हैं जब तक कि यह संतुलन की स्थिति तक नहीं पहुंच जाती है, जब इसे चालू किया जाता है और जब वोल्टेज लागू होता है और जब इसे बंद कर दिया जाता है तो दिशा बदल जाती है। प्रत्यावर्ती धारा के साथ, ढांकता हुआ में ताकत हर समय उसमें मौजूद रहेगी, जबकि यह विद्युत क्षेत्र की क्रिया में है।
• इलेक्ट्रॉनिक चालकता एक क्षेत्र की क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉनों की गति है।
• आयनिक चालकता - आयनों की गति का प्रतिनिधित्व करती है। यह इलेक्ट्रोलाइट्स - लवण, एसिड, क्षार, साथ ही कई डाइलेक्ट्रिक्स के समाधान में पाया जाता है।
• आण्विक चालकता आवेशित कणों की गति है जिसे मोलियन कहते हैं। यह कोलाइडल सिस्टम, इमल्शन और सस्पेंशन में पाया जाता है। विद्युत क्षेत्र में मोलियनों की गति की घटना को वैद्युतकणसंचलन कहा जाता है।

उन्हें एकत्रीकरण और रासायनिक प्रकृति की स्थिति के अनुसार वर्गीकृत किया गया है। पूर्व को ठोस, तरल, गैसीय और जमने में विभाजित किया गया है। उनकी रासायनिक प्रकृति के अनुसार, उन्हें कार्बनिक, अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों में विभाजित किया जाता है।

एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार:

• गैसों की विद्युत चालकता।गैसीय पदार्थों में कम वर्तमान चालकता होती है। यह मुक्त आवेशित कणों की उपस्थिति में उत्पन्न हो सकता है, जो बाहरी और आंतरिक, इलेक्ट्रॉनिक और आयनिक कारकों के प्रभाव के कारण प्रकट होता है: एक्स-रे और रेडियोधर्मी विकिरण, अणुओं और आवेशित कणों की टक्कर, थर्मल कारक।
• एक तरल ढांकता हुआ की विद्युत चालकता।निर्भरता कारक: आणविक संरचना, तापमान, अशुद्धियाँ, इलेक्ट्रॉनों और आयनों के बड़े आवेशों की उपस्थिति। तरल डाइलेक्ट्रिक्स की विद्युत चालकता काफी हद तक नमी और अशुद्धियों की उपस्थिति पर निर्भर करती है। ध्रुवीय पदार्थों की विद्युत चालकता भी पृथक्कृत आयनों वाले द्रव की सहायता से निर्मित होती है। ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय तरल पदार्थों की तुलना करते समय, पूर्व में स्पष्ट चालकता लाभ होता है। यदि आप अशुद्धियों से तरल को साफ करते हैं, तो यह इसके प्रवाहकीय गुणों में कमी में योगदान देगा। चालकता और उसके तापमान में वृद्धि के साथ, इसकी चिपचिपाहट में कमी आती है, जिससे आयनों की गतिशीलता में वृद्धि होती है।
• ठोस डाइलेक्ट्रिक्स।उनकी विद्युत चालकता आवेशित ढांकता हुआ कणों और अशुद्धियों की गति के रूप में निर्धारित होती है। विद्युत धारा के प्रबल क्षेत्रों में विद्युत चालकता का पता चलता है।

डाइलेक्ट्रिक्स के भौतिक गुण

जब सामग्री का विशिष्ट प्रतिरोध 10-5 ओम * मी से कम होता है, तो उन्हें कंडक्टरों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। यदि 108 ओम से अधिक * मी - डाइलेक्ट्रिक्स के लिए। ऐसे मामले हैं जब विशिष्ट प्रतिरोध कंडक्टर के प्रतिरोध से कई गुना अधिक होगा। 10-5-108 ओम * मी की सीमा में एक अर्धचालक होता है। धात्विक पदार्थ विद्युत धारा का उत्कृष्ट सुचालक होता है।

संपूर्ण आवर्त सारणी में से केवल 25 तत्व अधातु से संबंधित हैं, और उनमें से 12 में, संभवतः, अर्धचालक के गुण होंगे। लेकिन, निश्चित रूप से, तालिका के पदार्थों के अलावा, कई मिश्र धातुएं, रचनाएं या हैं रासायनिक यौगिकएक कंडक्टर, अर्धचालक या ढांकता हुआ की संपत्ति के साथ। इसके आधार पर, मूल्यों की एक निश्चित रेखा खींचना मुश्किल है विभिन्न पदार्थउनके प्रतिरोध के साथ। उदाहरण के लिए, कम तापमान कारक के साथ, अर्धचालक एक ढांकता हुआ की तरह व्यवहार करेगा।

आवेदन

गैर-प्रवाहकीय सामग्रियों का उपयोग बहुत व्यापक है, क्योंकि यह विद्युत घटकों के लोकप्रिय वर्गों में से एक है। यह पर्याप्त रूप से स्पष्ट हो गया कि सक्रिय और निष्क्रिय रूप में उनके गुणों के कारण उनका उपयोग किया जा सकता है।

एक निष्क्रिय रूप में, विद्युत इन्सुलेट सामग्री में उपयोग के लिए डाइलेक्ट्रिक्स के गुणों का उपयोग किया जाता है।

सक्रिय रूप में, उनका उपयोग फेरोइलेक्ट्रिक में किया जाता है, साथ ही साथ लेजर प्रौद्योगिकी के उत्सर्जक के लिए सामग्री में भी किया जाता है।

बुनियादी डाइलेक्ट्रिक्स

सामान्य प्रकारों में शामिल हैं:

• कांच।
• रबड़।
• तेल।
• डामर।
• चीनी मिटटी।
• क्वार्ट्ज।
• वायु।
• हीरा।
• शुद्ध पानी।
• प्लास्टिक।

एक तरल ढांकता हुआ क्या है?

इस प्रकार का ध्रुवीकरण विद्युत प्रवाह क्षेत्र में होता है। तरल गैर-प्रवाहकीय पदार्थों का उपयोग सामग्री डालने या लगाने के लिए प्रौद्योगिकी में किया जाता है। तरल डाइलेक्ट्रिक्स के 3 वर्ग हैं:

पेट्रोलियम तेल थोड़े चिपचिपे और आम तौर पर गैर-ध्रुवीय होते हैं। वे अक्सर उच्च वोल्टेज उपकरण में उपयोग किए जाते हैं: उच्च वोल्टेज पानी। एक गैर-ध्रुवीय ढांकता हुआ है। केबल तेल ने 40 केवी तक के वोल्टेज के साथ कागज के तारों को इन्सुलेट करने के साथ-साथ 120 केवी से अधिक की धारा के साथ धातु पर आधारित कोटिंग्स के संसेचन में आवेदन पाया है। संधारित्र तेल की तुलना में ट्रांसफार्मर के तेल में एक क्लीनर संरचना होती है। एनालॉग पदार्थों और सामग्रियों की तुलना में उच्च लागत के बावजूद, इस प्रकार का ढांकता हुआ उत्पादन में व्यापक हो गया है।

एक सिंथेटिक ढांकता हुआ क्या है? वर्तमान में, लगभग हर जगह इसकी उच्च विषाक्तता के कारण इसे प्रतिबंधित कर दिया गया है, क्योंकि यह क्लोरीनयुक्त कार्बन के आधार पर निर्मित होता है। कार्बनिक सिलिकॉन पर आधारित एक तरल ढांकता हुआ सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल है। इस प्रकार से धात्विक जंग नहीं लगता है और इसमें कम हीड्रोस्कोपिक गुण होते हैं। एक तरलीकृत ढांकता हुआ है जिसमें एक ऑर्गनोफ्लोरीन यौगिक होता है, जो विशेष रूप से इसकी अतुलनीयता, थर्मल गुणों और ऑक्सीडेटिव स्थिरता के कारण लोकप्रिय है।

और लास्ट लुक है वनस्पति तेल... वे कमजोर ध्रुवीय डाइलेक्ट्रिक्स हैं, जैसे अलसी, अरंडी, तुंग, भांग। अरंडी का तेल बहुत गर्म होता है और इसका उपयोग पेपर कैपेसिटर में किया जाता है। बाकी तेल अस्थिर हैं। उनमें वाष्पीकरण प्राकृतिक वाष्पीकरण के कारण नहीं होता है, बल्कि एक रासायनिक प्रतिक्रिया के कारण होता है जिसे पोलीमराइज़ेशन कहा जाता है। यह सक्रिय रूप से एनामेल्स और पेंट्स में उपयोग किया जाता है।

निष्कर्ष

लेख में विस्तार से चर्चा की गई है कि एक ढांकता हुआ क्या है। उल्लेख किया गया था विभिन्न प्रकारऔर उनके गुण। बेशक, उनकी विशेषताओं की सूक्ष्मता को समझने के लिए, आपको उनके बारे में भौतिकी के खंड का अधिक गहराई से अध्ययन करना होगा।

विद्युत चालकता... लकड़ी की विद्युत प्रवाह को संचालित करने की क्षमता उसके विद्युत प्रतिरोध से विपरीत रूप से संबंधित है।

दो इलेक्ट्रोड के बीच रखे लकड़ी के नमूने का कुल प्रतिरोध दो प्रतिरोधों के परिणाम के रूप में निर्धारित किया जाता है: आयतन और सतह। उच्चतम मूल्यसामग्री की विद्युत चालकता को चिह्नित करने के लिए पहले प्रकार का प्रतिरोध होता है, जिसका सूचक है मात्रा प्रतिरोधकताओम · सेमी के आयाम वाले और संख्यात्मक रूप से प्रतिरोध के बराबर जब करंट एक क्यूब के दो विपरीत पक्षों से प्रकाशित सामग्री (लकड़ी) के 1x1x1 सेमी के आयामों के साथ गुजरता है।

लकड़ी डाइलेक्ट्रिक्स से संबंधित है (10 8 -10 17 ओम · सेमी)। स्थिर वोल्टेज पर ठोस डाइलेक्ट्रिक्स के प्रतिरोध को मापने के तरीके इसके लिए लागू होते हैं। लकड़ी की बारीकियों को ध्यान में रखते हुए, इन विधियों का उपयोग TsNIIMOD द्वारा GOST 18408-73 के विकास में किया गया था।

विभिन्न चट्टानों के लिए विद्युत चालकता अलग-अलग होती है, लेकिन एक ही समय में सभी चट्टानों के लिए यह तंतुओं के साथ-साथ तंतुओं की तुलना में कई गुना अधिक होती है।

जैसे-जैसे लकड़ी की नमी बढ़ती है, प्रतिरोध कम होता जाता है। प्रतिरोध में विशेष रूप से तेज कमी (दसियों लाख गुना) बाध्य पानी की सामग्री में वृद्धि के साथ देखी जाती है, अर्थात, लकड़ी की पूरी तरह से सूखी अवस्था से सेल की दीवारों की संतृप्ति सीमा तक संक्रमण के दौरान डब्ल्यू पी। एन। . ... आर्द्रता में और वृद्धि से प्रतिरोध में केवल दसियों या सैकड़ों गुना गिरावट आती है। यह डब्ल्यू पी एन के ऊपर के क्षेत्र में विद्युत नमी मीटर द्वारा नमी की मात्रा निर्धारित करने की सटीकता में कमी की व्याख्या करता है। ...

लकड़ी के तापमान में वृद्धि से इसके आयतन प्रतिरोध में कमी आती है। औसतन, यह माना जाता है कि प्रत्येक 12 डिग्री सेल्सियस के लिए लकड़ी के तापमान में वृद्धि से प्रतिरोध में लगभग आधे की कमी आती है।

लकड़ी की विद्युत चालकता को ध्यान में रखा जाता है जब लकड़ी का उपयोग संचार ध्रुवों के लिए किया जाता है, उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों के लिए मास्ट, बिजली उपकरण के हैंडल इत्यादि।

विद्युत शक्ति... यह लकड़ी के टूटने का विरोध करने की क्षमता का नाम है, यानी उच्च वोल्टेज पर प्रतिरोध में कमी। 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक वैकल्पिक वोल्टेज पर लकड़ी की विद्युत शक्ति का निर्धारण करने के लिए, GOST 18407-73 को TsNIIMOD में विकसित किया गया था। विद्युत शक्ति का संकेतक ई पीआर है - सामग्री की मोटाई के लिए ब्रेकडाउन वोल्टेज का अनुपात, केवी / मिमी।

अनाज के साथ बिल्कुल सूखी लकड़ी की विद्युत शक्ति 1.3-1.5 kV/mm है, जो पूरे अनाज की तुलना में 4-7 गुना कम है। बढ़ती आर्द्रता के साथ, ढांकता हुआ ताकत काफी कम हो जाती है। BelTI के अनुसार, आर्द्रता 10 से 14% तक बदलने पर ताकत 2 गुना कम हो जाती है। अन्य ठोस इन्सुलेट सामग्री की तुलना में लकड़ी की विद्युत शक्ति कम है (ग्लास ई पीआर = 30 के लिए, पॉलीथीन के लिए - 40 केवी / मिमी)। विद्युत शक्ति बढ़ाने के लिए, लकड़ी को पैराफिन, सुखाने वाले तेल, कृत्रिम रेजिन और अन्य पदार्थों के साथ लगाया जाता है।

ढांकता हुआ गुण... एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में स्थित लकड़ी अपने ढांकता हुआ गुण प्रदर्शित करती है, जो दो संकेतकों की विशेषता है। उनमें से पहला - सापेक्ष पारगम्यता ε - संख्यात्मक रूप से एक लकड़ी के गैसकेट के साथ एक संधारित्र के समाई के अनुपात के बराबर है, एक संधारित्र के समाई के साथ इलेक्ट्रोड के बीच एक हवा के अंतराल के साथ। दूसरा संकेतक - ढांकता हुआ नुकसान के कोण का स्पर्शक टैन - आपूर्ति की गई शक्ति का हिस्सा निर्धारित करता है, जो लकड़ी द्वारा अवशोषित होता है और गर्मी में बदल जाता है।

ढांकता हुआ स्थिरांकबढ़ती घनत्व के साथ बिल्कुल सूखी लकड़ी बढ़ती है। तो, बलसा लकड़ी (ρ 0 = 130 किग्रा / मी 3) के लिए आवृत्ति रेंज 10-10 11 हर्ट्ज में तंतुओं के पार ढांकता हुआ स्थिरांक औसतन 1.3 है, और हॉर्नबीम के लिए (ρ 0 = 800 किग्रा / मी 3) - 2 , 6. तंतुओं के साथ पारगम्यता औसतन 1.4 गुना अधिक है। लकड़ी की नमी में वृद्धि के साथ, ई बढ़ता है, क्योंकि पानी के लिए आवृत्ति रेंज में इस सूचक का मूल्य 10-10 11 हर्ट्ज 81-7.5 है। जीआई टोर्गोवनिकोव के अनुसार, 10 4 हर्ट्ज की आवृत्ति पर 0 = 500 किग्रा / मी 3 के घनत्व वाली लकड़ी के लिए 10% की नमी और 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 4.2 है, 10 10 हर्ट्ज की आवृत्ति पर। - 2.0, और आर्द्रता पर 60% - क्रमशः 65 और 6.6 के बराबर। पूरी तरह से सूखी लकड़ी के तापमान में -40 से 100 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि से मामूली वृद्धि (लगभग 1.3 गुना) होती है। नम लकड़ी के तापमान में वृद्धि से अधिक महत्वपूर्ण वृद्धि होती है।

ढांकता हुआ नुकसान स्पर्शरेखालकड़ी के घनत्व पर भी निर्भर करता है। तंतुओं के पार तन घनत्व 0 = 500 किग्रा / मी 3 और आवृत्ति रेंज में कमरे का तापमान 10-10 5 हर्ट्ज 0.005-0.007 है, और घनत्व 0 = 800 किग्रा / मी 3 पर यह सूचक 0.007-0.025 है। तंतुओं के साथ तन पूरे तंतुओं की तुलना में औसतन 1.7 गुना अधिक होता है। बढ़ती आर्द्रता के साथ, तन बढ़ जाता है। इस सूचक की आवृत्ति निर्भरताएं जटिल हैं। तो, 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 0 = 500 किग्रा / मी 3 के घनत्व वाली लकड़ी के लिए और 80% की आर्द्रता पर, 10 3 हर्ट्ज की आवृत्ति पर टैन का मान 10 8 की आवृत्ति पर 74 तक पहुंच जाता है। हर्ट्ज यह घटकर 0.2 हो जाता है, और अल्ट्राहाई फ्रीक्वेंसी (10 10 हर्ट्ज) के क्षेत्र में बढ़कर 0.34 हो जाता है। बिल्कुल सूखी लकड़ी के तापमान में वृद्धि से तन में कमी आती है, लेकिन माइक्रोवेव क्षेत्र में यह सूचक बढ़ जाता है। नम लकड़ी (डब्ल्यू = 25%) में, हीटिंग से तन में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, लेकिन माइक्रोवेव क्षेत्र में यह मामूली रूप से बदल जाता है।

ढांकता हुआ हीटिंग के साथ, लकड़ी के पूरे आयतन में तापमान एक साथ बढ़ जाता है। यह हीटिंग विधि लकड़ी को सुखाने, चिपकाने और संसेचन की प्रक्रियाओं में व्यावहारिक अनुप्रयोग पाती है। माइक्रोवेव क्षेत्र में हीटिंग का उपयोग लकड़ी को सुखाने के लिए किया जा सकता है, डिबार्किंग और काटने से पहले लॉग की सतह को पिघलाने के लिए।

पीजोइलेक्ट्रिक गुण... अनिसोट्रोपिक क्रिस्टल प्लेट्स (क्वार्ट्ज, टूमलाइन, रोशेल नमक) की सतह पर, जब बढ़ाया या संकुचित होता है, तो विद्युत आवेश दिखाई देते हैं: एक तरफ सकारात्मक और दूसरी तरफ नकारात्मक। यांत्रिक बलों, दबाव की क्रिया के तहत विद्युत आवेश उत्पन्न होते हैं, इसलिए इस घटना को प्रत्यक्ष कहा जाता है पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव(शब्द "पीजो" का अर्थ है दबाव)। इन सामग्रियों का एक व्युत्क्रम पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव भी होता है - एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत उनके आयाम बदलते हैं। इन क्रिस्टल से बनी प्लेटों का व्यापक रूप से अल्ट्रासोनिक प्रौद्योगिकी में उत्सर्जक और रिसीवर के रूप में उपयोग किया जाता है।

V. A. Bazhenov के अध्ययनों से पता चला है कि एक उन्मुख घटक युक्त लकड़ी - सेल्यूलोज - में भी ऐसे गुण होते हैं। सबसे बड़ा पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव तब देखा जाता है जब तंतुओं पर 45 ° के कोण पर एक संपीड़ित और तन्य भार लगाया जाता है। फाइबर के साथ या उसके पार सख्ती से निर्देशित भार इस प्रभाव का कारण नहीं बनते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव सूखी लकड़ी में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य होता है, आर्द्रता में वृद्धि के साथ यह कम हो जाता है और पहले से ही 6-8% की आर्द्रता पर यह लगभग पूरी तरह से गायब हो जाता है। जैसे-जैसे तापमान 100 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ता है, प्रभाव बढ़ता जाता है। लकड़ी की लोच का मापांक जितना अधिक होगा, उसका पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव उतना ही कम होगा।

यह घटना प्राकृतिक लकड़ी और नई लकड़ी सामग्री की अनिसोट्रॉपी की डिग्री को चिह्नित करने के लिए लकड़ी की अच्छी संरचना का गहन अध्ययन करने की अनुमति देती है। इसका उपयोग लकड़ी की गुणवत्ता नियंत्रण के गैर-विनाशकारी तरीकों के विकास में किया जाता है।

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प्रकृति में पाए जाने वाले सभी पदार्थ अपने विद्युत गुणों में भिन्न होते हैं। इस प्रकार, भौतिक पदार्थों की पूरी विविधता से अलग समूहढांकता हुआ सामग्री और विद्युत प्रवाह के कंडक्टर आवंटित किए जाते हैं।

कंडक्टर क्या हैं?

कंडक्टर एक ऐसी सामग्री है, जिसकी एक विशेषता स्वतंत्र रूप से गतिमान आवेशित कणों की उपस्थिति है जो पूरे पदार्थ में वितरित होते हैं।

विद्युत प्रवाहकीय पदार्थ पिघली हुई धातुएँ और धातुएँ स्वयं, गैर-आसुत जल, नमक का घोल, नम मिट्टी और मानव शरीर हैं।

धातु विद्युत धारा का सबसे अच्छा चालक है। अधातुओं में भी अच्छे चालक होते हैं, उदाहरण के लिए कार्बन।

विद्युत प्रवाह के सभी प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले चालक दो गुणों की विशेषता रखते हैं:

• प्रतिरोध संकेतक;
• विद्युत चालकता सूचकांक

प्रतिरोध इस तथ्य के कारण उत्पन्न होता है कि इलेक्ट्रॉन चलते समय परमाणुओं और आयनों से टकराते हैं, जो एक प्रकार की बाधा हैं। यही कारण है कि कंडक्टरों को विद्युत प्रतिरोध विशेषता सौंपी जाती है। प्रतिरोध का विलोम विद्युत चालकता है।

विद्युत चालकता किसी भौतिक पदार्थ की धारा प्रवाहित करने की एक विशेषता (क्षमता) है। इसलिए, एक विश्वसनीय कंडक्टर के गुण गतिमान इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के लिए कम प्रतिरोध और इसलिए, उच्च विद्युत चालकता हैं। यही है, सबसे अच्छे कंडक्टर में उच्च चालकता सूचकांक होता है।

उदाहरण के लिए केबल उत्पाद: ताँबे का तारएल्यूमीनियम की तुलना में उच्च विद्युत चालकता है।

डाइलेक्ट्रिक्स क्या हैं?

डाइलेक्ट्रिक्स भौतिक पदार्थ हैं जिनमें कम तापमान पर कोई विद्युत आवेश नहीं होता है। ऐसे पदार्थों की संरचना में केवल तटस्थ आवेश वाले परमाणु और अणु शामिल होते हैं। एक तटस्थ परमाणु के आवेश एक-दूसरे से घनिष्ठ रूप से संबंधित होते हैं, इसलिए, वे पूरे पदार्थ में मुक्त गति की संभावना से वंचित रह जाते हैं।

सबसे अच्छा ढांकता हुआ गैस है। अन्य गैर-प्रवाहकीय सामग्रियों में कांच, चीनी मिट्टी के बरतन, सिरेमिक, रबर, कार्डबोर्ड, सूखी लकड़ी, रेजिन और प्लास्टिक शामिल हैं।

ढांकता हुआ वस्तुएं इन्सुलेटर हैं, जिनके गुण मुख्य रूप से आसपास के वातावरण की स्थिति पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, उच्च आर्द्रता पर, कुछ ढांकता हुआ पदार्थ आंशिक रूप से अपने गुणों को खो देते हैं।

विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, सभी केबल और वायरिंग उत्पाद धातुओं से बने होते हैं, आमतौर पर तांबा या एल्यूमीनियम। सभी विद्युत उपकरणों के प्लग की तरह ही तारों और केबलों की म्यान बहुलक होती है। पॉलिमर उत्कृष्ट डाइलेक्ट्रिक्स हैं जो आवेशित कणों को बाहर रखते हैं।

चांदी, सोना और प्लेटिनम की वस्तुएं बहुत अच्छी संवाहक होती हैं। लेकिन उनकी नकारात्मक विशेषता, जो उनके उपयोग को सीमित करती है, उनकी बहुत अधिक लागत है।

इसलिए, ऐसे पदार्थों का उपयोग उन क्षेत्रों में किया जाता है जहां गुणवत्ता इसके लिए भुगतान की गई कीमत (रक्षा उद्योग और अंतरिक्ष) से ​​कहीं अधिक महत्वपूर्ण है।

कॉपर और एल्युमीनियम उत्पाद भी अच्छे संवाहक हैं, लेकिन वे उतने महंगे नहीं हैं। नतीजतन, तांबे और एल्यूमीनियम के तारों का उपयोग सर्वव्यापी है।

टंगस्टन और मोलिब्डेनम कंडक्टर में कम अच्छे गुण होते हैं, इसलिए इनका उपयोग मुख्य रूप से गरमागरम बल्ब और हीटिंग तत्वों में किया जाता है। उच्च तापमान... खराब विद्युत चालकता सर्किटरी को महत्वपूर्ण रूप से बाधित कर सकती है।

डाइलेक्ट्रिक्स भी उनकी विशेषताओं और गुणों में भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ ढांकता हुआ पदार्थों में मुफ्त विद्युत आवेश भी होते हैं, भले ही वे कम मात्रा में हों। इलेक्ट्रॉनों के ऊष्मीय कंपन के कारण मुक्त आवेश उत्पन्न होते हैं, अर्थात। तापमान में वृद्धि अभी भी, कुछ मामलों में, नाभिक से इलेक्ट्रॉनों की टुकड़ी को भड़काती है, जो सामग्री के इन्सुलेट गुणों को कम करती है। कुछ इंसुलेटर को बड़ी संख्या में "फटे हुए" इलेक्ट्रॉनों की विशेषता होती है, जो खराब इन्सुलेट गुणों को इंगित करता है।

सबसे अच्छा ढांकता हुआ एक पूर्ण निर्वात है, जिसे ग्रह पृथ्वी पर प्राप्त करना बहुत कठिन है।

पूरी तरह से शुद्ध पानी में उच्च ढांकता हुआ गुण भी होते हैं, लेकिन वास्तविकता में ऐसा मौजूद भी नहीं है। यह याद रखना चाहिए कि तरल में किसी भी अशुद्धियों की उपस्थिति इसे एक कंडक्टर के गुणों से संपन्न करती है।

किसी भी ढांकता हुआ सामग्री की गुणवत्ता के लिए मुख्य मानदंड किसी विशेष में इसे सौंपे गए कार्यों के अनुपालन की डिग्री है विद्युत नक़्शा... उदाहरण के लिए, यदि डाइलेक्ट्रिक के गुण ऐसे हैं कि लीकेज करंट बहुत छोटा है और सर्किट के संचालन को कोई नुकसान नहीं पहुंचाता है, तो ढांकता हुआ विश्वसनीय है।

अर्धचालक क्या है?

डाइलेक्ट्रिक्स और कंडक्टरों के बीच एक मध्यवर्ती स्थान पर अर्धचालकों का कब्जा होता है। कंडक्टरों के बीच मुख्य अंतर तापमान पर विद्युत चालकता की डिग्री और संरचना में अशुद्धियों की मात्रा की निर्भरता है। इस मामले में, सामग्री को एक ढांकता हुआ और एक कंडक्टर दोनों की विशेषताओं की विशेषता है।

बढ़ते तापमान के साथ, अर्धचालकों की विद्युत चालकता बढ़ जाती है, जबकि प्रतिरोध की डिग्री कम हो जाती है। जैसे ही तापमान गिरता है, प्रतिरोध अनंत हो जाता है। यानी जब तापमान शून्य पर पहुंच जाता है तो सेमीकंडक्टर्स इंसुलेटर की तरह व्यवहार करने लगते हैं।

अर्धचालक सिलिकॉन और जर्मेनियम हैं।