कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्स हे भौतिक पदार्थ आहेत ज्यांची विद्युत चालकता भिन्न प्रमाणात असते आणि विद्युत क्षेत्राच्या क्रियेवर भिन्न प्रतिक्रिया देतात. विद्युत अभियांत्रिकीच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये सामग्रीचे विरुद्ध गुणधर्म मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
सामग्री
कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्स काय आहेत
कंडक्टर - बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली दिशानिर्देशित हलविण्यास सक्षम मुक्त विद्युत शुल्क असलेले पदार्थ. ही वैशिष्ट्ये आहेत:
- धातू आणि त्यांचे वितळणे;
- नैसर्गिक कार्बन (कोळसा, ग्रेफाइट);
- इलेक्ट्रोलाइट्स - क्षार, ऍसिड आणि अल्कली यांचे समाधान;
- आयनीकृत वायू (प्लाझ्मा).
साहित्याचा मुख्य गुणधर्म: फ्री चार्जेस - घन कंडक्टरमधील इलेक्ट्रॉन आणि सोल्युशनमधील आयन आणि वितळतात, कंडक्टरच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये फिरतात, विद्युत प्रवाह चालवतात.कंडक्टरवर लागू केलेल्या विद्युतीय व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली, एक प्रवाहकीय प्रवाह तयार केला जातो. प्रतिरोधकता आणि विद्युत चालकता हे सामग्रीचे मुख्य संकेतक आहेत.
डायलेक्ट्रिक सामग्रीचे गुणधर्म कंडक्टरच्या विरूद्ध असतात वीज. डायलेक्ट्रिक्स (इन्सुलेटर) - तटस्थ अणू आणि रेणू असतात. विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली चार्ज केलेले कण हलवण्याची क्षमता त्यांच्याकडे नसते. विद्युत क्षेत्रामध्ये डायलेक्ट्रिक्स पृष्ठभागावर भरपाई न केलेले शुल्क जमा करतात. ते इन्सुलेटरच्या आत निर्देशित केलेले इलेक्ट्रिक फील्ड तयार करतात, डायलेक्ट्रिक ध्रुवीकृत आहे.
ध्रुवीकरणाच्या परिणामी, डायलेक्ट्रिकच्या पृष्ठभागावरील शुल्क विद्युत क्षेत्र कमी करतात. इलेक्ट्रिकल इन्सुलेट सामग्रीच्या या गुणधर्माला डायलेक्ट्रिकचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक म्हणतात.
सामग्रीची वैशिष्ट्ये आणि भौतिक गुणधर्म
कंडक्टरचे मापदंड त्यांच्या अर्जाची व्याप्ती निर्धारित करतात. मुख्य शारीरिक वैशिष्ट्ये:
- विद्युत प्रतिरोधकता - विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह रोखण्यासाठी पदार्थाची क्षमता दर्शवते;
- प्रतिरोधक तापमान गुणांक - तापमानावर अवलंबून निर्देशकातील बदल दर्शविणारे मूल्य;
- थर्मल चालकता - सामग्रीच्या थरातून प्रति युनिट वेळेत उष्णतेचे प्रमाण;
- संपर्क संभाव्य फरक - जेव्हा दोन भिन्न धातू संपर्कात येतात तेव्हा उद्भवते, वापरले जाते थर्मोकूपल्स तापमान मोजण्यासाठी;
- तन्य शक्ती आणि तन्य वाढवणे - धातूच्या प्रकारावर अवलंबून असते.
गंभीर तापमानाला थंड केल्यावर, कंडक्टरची प्रतिरोधकता शून्य होते. या घटनेला सुपरकंडक्टिव्हिटी म्हणतात.
कंडक्टरचे वैशिष्ट्य दर्शविणारे गुणधर्म:
- विद्युत - प्रतिकार आणि विद्युत चालकता;
- रासायनिक - पर्यावरणाशी संवाद, अँटी-गंज, वेल्डिंग किंवा सोल्डरिंगद्वारे कनेक्ट करण्याची क्षमता;
- भौतिक - घनता, वितळण्याचा बिंदू.
डायलेक्ट्रिक्सचे वैशिष्ट्य म्हणजे विद्युत प्रवाहाच्या प्रभावाचा प्रतिकार करणे. इलेक्ट्रिकल इन्सुलेट सामग्रीचे भौतिक गुणधर्म:
- डायलेक्ट्रिक स्थिरांक - विद्युत क्षेत्रात ध्रुवीकरण करण्याची इन्सुलेटरची क्षमता;
- विशिष्ट खंड प्रतिकार;
- विद्युत शक्ती;
- डायलेक्ट्रिक नुकसान स्पर्शिका.
इन्सुलेट सामग्री खालील पॅरामीटर्सद्वारे दर्शविले जाते:
- इलेक्ट्रिकल - ब्रेकडाउन व्होल्टेजचे परिमाण, विद्युत शक्ती;
- भौतिक - उष्णता प्रतिकार;
- रासायनिक - आक्रमक घटकांमध्ये विद्राव्यता, आर्द्रता प्रतिरोध.
डायलेक्ट्रिक सामग्रीचे प्रकार आणि वर्गीकरण
इन्सुलेटर अनेक निकषांनुसार गटांमध्ये विभागलेले आहेत.
पदार्थाच्या एकत्रीकरणाच्या स्थितीनुसार वर्गीकरण:
- घन - काच, सिरेमिक, एस्बेस्टोस;
- द्रव - भाजीपाला आणि कृत्रिम तेले, पॅराफिन, द्रवीभूत वायू, सिंथेटिक डायलेक्ट्रिक्स (सिलिकॉन आणि ऑर्गनोफ्लोरिन संयुगे फ्रीॉन, फ्रीॉन);
- वायू - हवा, नायट्रोजन, हायड्रोजन.
डायलेक्ट्रिक्स नैसर्गिक किंवा कृत्रिम मूळ, सेंद्रिय किंवा कृत्रिम स्वरूपाचे असू शकतात.
सेंद्रिय नैसर्गिक इन्सुलेट सामग्रीमध्ये वनस्पती तेले, सेल्युलोज आणि रबर यांचा समावेश होतो. ते कमी थर्मल आणि आर्द्रता प्रतिरोध, जलद वृद्धत्व द्वारे दर्शविले जातात. सिंथेटिक सेंद्रिय पदार्थ हे विविध प्रकारचे प्लास्टिक आहेत.
नैसर्गिक उत्पत्तीच्या अजैविक डायलेक्ट्रिक्समध्ये हे समाविष्ट आहे: अभ्रक, एस्बेस्टोस, मस्कोविट, फ्लोगोपाइट. पदार्थ रासायनिक आक्रमणास प्रतिरोधक असतात, उच्च तापमानाचा सामना करतात.कृत्रिम अकार्बनिक डायलेक्ट्रिक सामग्री - काच, पोर्सिलेन, सिरेमिक.
डायलेक्ट्रिक्स वीज का चालवत नाहीत?
कमी चालकता डायलेक्ट्रिक रेणूंच्या संरचनेमुळे आहे. पदार्थाचे कण एकमेकांशी जवळून संबंधित आहेत, ते अणू सोडू शकत नाहीत आणि सामग्रीच्या संपूर्ण खंडात फिरू शकत नाहीत. विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, अणूचे कण थोडेसे सैल होऊ शकतात - ध्रुवीकरण करण्यासाठी.
ध्रुवीकरणाच्या यंत्रणेवर अवलंबून, डायलेक्ट्रिक सामग्रीचे विभाजन केले जाते:
- नॉन-ध्रुवीय - इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण (अक्रिय वायू, हायड्रोजन, पॉलिस्टीरिन, बेंझिन) सह एकत्रीकरणाच्या विविध अवस्थेतील पदार्थ;
- ध्रुवीय - द्विध्रुव-विश्रांती आणि इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण आहे (विविध रेजिन, सेल्युलोज, पाणी);
- आयनिक - अजैविक उत्पत्तीचे घन डायलेक्ट्रिक्स (काच, सिरेमिक).
पदार्थाचे डायलेक्ट्रिक गुणधर्म स्थिर नसतात. उच्च तापमान किंवा उच्च आर्द्रतेच्या प्रभावाखाली, इलेक्ट्रॉन न्यूक्लियसपासून दूर जातात आणि मुक्त विद्युत शुल्काचे गुणधर्म प्राप्त करतात. या प्रकरणात डायलेक्ट्रिकचे इन्सुलेट गुण कमी केले जातात.
विश्वसनीय डायलेक्ट्रिक ही कमी गळती करंट असलेली सामग्री आहे जी महत्त्वपूर्ण मूल्यापेक्षा जास्त नाही आणि सिस्टमच्या ऑपरेशनमध्ये व्यत्यय आणत नाही.
डायलेक्ट्रिक्स आणि कंडक्टर कुठे वापरले जातात?
सामग्री मानवी क्रियाकलापांच्या सर्व क्षेत्रांमध्ये वापरली जाते जेथे विद्युत प्रवाह वापरला जातो: उद्योग, शेती, उपकरणे तयार करणे, इलेक्ट्रिकल नेटवर्क आणि घरगुती विद्युत उपकरणे.
कंडक्टरची निवड त्याच्या तांत्रिक वैशिष्ट्यांद्वारे निश्चित केली जाते. चांदी, सोने, प्लॅटिनमपासून बनवलेल्या उत्पादनांमध्ये सर्वात कमी प्रतिरोधकता असते.उच्च खर्चामुळे त्यांचा वापर जागा आणि लष्करी उद्देशांसाठी मर्यादित आहे. तांबे आणि अॅल्युमिनियमचे प्रवाह काहीसे वाईट आहेत, परंतु त्यांच्या तुलनात्मक स्वस्तपणामुळे त्यांचा व्यापक वापर झाला आहे वायर आणि केबल उत्पादने.
अशुद्धी नसलेले शुद्ध धातू विद्युत् प्रवाह चांगले चालवतात, परंतु काही प्रकरणांमध्ये उच्च प्रतिरोधकतेसह कंडक्टर वापरणे आवश्यक आहे - रियोस्टॅट्स, इलेक्ट्रिक फर्नेस आणि इलेक्ट्रिक हीटर्सच्या उत्पादनासाठी. या हेतूंसाठी, निकेल, तांबे, मॅंगनीज (मॅंगॅनिन, कॉन्स्टंटन) च्या मिश्र धातुंचा वापर केला जातो. टंगस्टन आणि मॉलिब्डेनमची विद्युत चालकता तांब्याच्या तुलनेत 3 पट कमी आहे, परंतु त्यांचे गुणधर्म इलेक्ट्रिक दिवे आणि रेडिओ उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
सॉलिड डायलेक्ट्रिक्स ही सामग्री आहे जी प्रवाहकीय घटकांची सुरक्षितता आणि अखंड ऑपरेशन सुनिश्चित करते. ते इलेक्ट्रिकल इन्सुलेट सामग्री म्हणून वापरले जातात, वर्तमान गळती रोखतात, कंडक्टर एकमेकांपासून, डिव्हाइस केसमधून, जमिनीपासून वेगळे करतात. अशा उत्पादनाचे उदाहरण म्हणजे डायलेक्ट्रिक हातमोजे, ज्याचे वर्णन आमच्यामध्ये केले आहे लेख.
मध्ये लिक्विड डायलेक्ट्रिक्स वापरले जातात कॅपेसिटर, पॉवर केबल्स, टर्बोजनरेटर्स आणि हाय-व्होल्टेज ऑइल सर्किट ब्रेकर्सच्या कूलिंग सिस्टम्सचे परिसंचरण. साहित्य भरणे आणि गर्भाधान म्हणून वापरले जाते.
वायू इन्सुलेट सामग्री. हवा ही एक नैसर्गिक विद्युतरोधक आहे जी उष्णता नष्ट करते. नायट्रोजनचा वापर अशा ठिकाणी केला जातो जेथे ऑक्सिडेटिव्ह प्रक्रिया अस्वीकार्य आहेत. उच्च उष्णता क्षमता असलेल्या शक्तिशाली जनरेटरमध्ये हायड्रोजनचा वापर केला जातो.
कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्सचे समन्वित कार्य उपकरणे आणि वीज पुरवठा नेटवर्कचे सुरक्षित आणि स्थिर ऑपरेशन सुनिश्चित करते. हातातील कार्यासाठी विशिष्ट घटकाची निवड पदार्थाच्या भौतिक गुणधर्मांवर आणि तांत्रिक मापदंडांवर अवलंबून असते.
तत्सम लेख:
