ڈائی الیکٹرکس اور ان کی خصوصیات، پولرائزیشن اور ڈائی الیکٹرکس کی خرابی کی طاقت

نہ ہونے کے برابر برقی چالکتا والے مادوں (جسموں) کو ڈائی الیکٹرکس یا انسولیٹر کہا جاتا ہے۔

ڈائی الیکٹرکس یا نان کنڈکٹرز الیکٹریکل انجینئرنگ میں استعمال ہونے والے مادوں کے ایک بڑے طبقے کی نمائندگی کرتے ہیں جو عملی مقاصد کے لیے اہم ہیں۔ وہ الیکٹرک سرکٹس کو انسولیٹ کرنے کے ساتھ ساتھ برقی آلات کو خصوصی خصوصیات فراہم کرتے ہیں، جو اس مواد کے حجم اور وزن کے زیادہ مکمل استعمال کے قابل بناتے ہیں جس سے وہ بنائے جاتے ہیں۔

ڈائی الیکٹرکس تمام مجموعی حالتوں میں مادہ ہو سکتا ہے: گیس، مائع اور ٹھوس۔ عملی طور پر، ہوا، کاربن ڈائی آکسائیڈ، ہائیڈروجن عام اور کمپریسڈ دونوں حالتوں میں گیسی ڈائی الیکٹرک کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔

ان تمام گیسوں میں تقریباً لامحدود مزاحمت ہے۔ گیسوں کی برقی خصوصیات isotropic ہیں۔ مائع مادوں سے، کیمیائی طور پر خالص پانی، بہت سے نامیاتی مادے، قدرتی اور مصنوعی تیل (ٹرانسفارمر تیل، اللو، وغیرہ)۔

مائع ڈائی الیکٹرکس میں بھی آئسوٹروپک خصوصیات ہیں۔ان مادوں کی اعلیٰ موصل خصوصیات ان کی پاکیزگی پر منحصر ہیں۔

مثال کے طور پر، جب ہوا سے نمی جذب ہوتی ہے تو ٹرانسفارمر کے تیل کی موصلی خصوصیات کم ہوجاتی ہیں۔ عملی طور پر سب سے زیادہ استعمال ہونے والے ٹھوس ڈائی الیکٹرکس ہیں۔ ان میں غیر نامیاتی (چینی مٹی کے برتن، کوارٹج، ماربل، ابرک، شیشہ، وغیرہ) اور نامیاتی (کاغذ، امبر، ربڑ، مختلف مصنوعی نامیاتی مادے) اصل شامل ہیں۔

ان میں سے زیادہ تر مادوں میں اعلیٰ برقی اور مکینیکل خصوصیات ہیں اور ان کا استعمال کیا جاتا ہے۔ برقی آلات کی موصلیت کے لیےاندرونی اور بیرونی استعمال کے لیے بنایا گیا ہے۔

بہت سے مادے نہ صرف معمول پر بلکہ بلند درجہ حرارت (سلیکان، کوارٹج، سلکان سلکان مرکبات) پر بھی اپنی اعلیٰ موصلی خصوصیات کو برقرار رکھتے ہیں۔ ٹھوس اور مائع ڈائیلیکٹرکس میں ایک خاص مقدار میں آزاد الیکٹران ہوتے ہیں، یہی وجہ ہے کہ اچھے ڈائی الیکٹرک کی مزاحمت تقریباً 1015 - 1016 اوہم x m ہوتی ہے۔

کچھ شرائط کے تحت، ڈائی الیکٹرکس میں مالیکیولز کا آئنوں میں علیحدگی ہوتی ہے (مثال کے طور پر، زیادہ درجہ حرارت کے زیر اثر یا مضبوط فیلڈ میں)، اس صورت میں ڈائی الیکٹرکس اپنی موصلیت کی خصوصیات کھو دیتے ہیں اور بن جاتے ہیں۔ ڈرائیورز.

ڈائی الیکٹرکس میں پولرائز ہونے کی خاصیت ہوتی ہے اور ان میں طویل مدتی وجود ممکن ہے۔ electrostatic میدان.

تمام ڈائی الیکٹرکس کی ایک مخصوص خصوصیت نہ صرف برقی رو کے گزرنے کی اعلی مزاحمت ہے، جس کا تعین ان میں ایک چھوٹی تعداد کی موجودگی سے ہوتا ہے۔ الیکٹران، ڈائی الیکٹرک کے پورے حجم میں آزادانہ طور پر حرکت کرتا ہے، بلکہ برقی میدان کے عمل کے تحت ان کی خصوصیات میں تبدیلی بھی ہے، جسے پولرائزیشن کہا جاتا ہے۔ پولرائزیشن کا ایک ڈائی الیکٹرک میں برقی میدان پر بڑا اثر پڑتا ہے۔

الیکٹریکل پریکٹس میں ڈائی الیکٹرکس کے استعمال کی ایک اہم مثال برقی آلات کے عناصر کا زمین سے اور ایک دوسرے سے الگ تھلگ ہونا ہے، جس کی وجہ سے موصلیت کی تباہی برقی تنصیبات کے معمول کے کام میں خلل ڈالتی ہے اور حادثات کا باعث بنتی ہے۔
اس سے بچنے کے لیے، برقی مشینوں اور تنصیبات کے ڈیزائن میں، انفرادی عناصر کی موصلیت کا انتخاب کیا جاتا ہے تاکہ، ایک طرف، ڈائی الیکٹرک میں فیلڈ کی طاقت کہیں بھی ان کی ڈائی الیکٹرک طاقت سے زیادہ نہ ہو، اور دوسری طرف، یہ موصلیت آلات کے انفرادی رابطوں میں ہر ممکن حد تک مکمل طور پر استعمال کیا جاتا ہے (کوئی اضافی اسٹاک نہیں)۔
اس کے لیے آپ کو سب سے پہلے یہ جاننا چاہیے کہ ڈیوائس میں الیکٹرک فیلڈ کو کس طرح تقسیم کیا جاتا ہے۔اس کے بعد مناسب مواد اور ان کی موٹائی کا انتخاب کر کے مذکورہ مسئلہ کو تسلی بخش طریقے سے حل کیا جا سکتا ہے۔

ڈائی الیکٹرک پولرائزیشن

اگر ویکیوم میں برقی فیلڈ بنتی ہے، تو کسی مخصوص مقام پر فیلڈ کی طاقت ویکٹر کی شدت اور سمت کا انحصار صرف ان چارجز کی شدت اور مقام پر ہوتا ہے جو فیلڈ کو بناتے ہیں۔ اگر فیلڈ کسی ڈائی الیکٹرک میں بنتی ہے، تو بعد کے مالیکیولز میں جسمانی عمل ہوتے ہیں جو برقی میدان کو متاثر کرتے ہیں۔

الیکٹرک فیلڈ فورسز کی کارروائی کے تحت، مدار میں الیکٹران میدان کے مخالف سمت میں بے گھر ہو جاتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، پہلے غیر جانبدار مالیکیول مدار میں نیوکلئس اور الیکٹران پر مساوی چارجز کے ساتھ ڈوپولز بن جاتے ہیں۔ اس رجحان کو ڈائی الیکٹرک پولرائزیشن کہا جاتا ہے... جب میدان غائب ہو جاتا ہے تو نقل مکانی بھی غائب ہو جاتی ہے۔ مالیکیول دوبارہ برقی طور پر غیر جانبدار ہو جاتے ہیں۔

پولرائزڈ مالیکیولز - ڈوپولز اپنا برقی میدان بناتے ہیں، جس کی سمت مرکزی (بیرونی) فیلڈ کی سمت کے مخالف ہوتی ہے، اس لیے اضافی فیلڈ، مرکزی کے ساتھ مل کر اسے کمزور کر دیتی ہے۔

ڈائی الیکٹرک جتنا زیادہ پولرائزڈ ہوتا ہے، نتیجے میں آنے والی فیلڈ اتنی ہی کمزور ہوتی ہے، اسی چارجز کے لیے کسی بھی مقام پر اس کی شدت اتنی ہی کم ہوتی ہے جو مین فیلڈ بناتے ہیں، اور اس لیے ایسے ڈائی الیکٹرک کا ڈائی الیکٹرک مستقل زیادہ ہوتا ہے۔

اگر ڈائی الیکٹرک متبادل برقی میدان میں ہے تو الیکٹرانوں کی نقل مکانی بھی متبادل بن جاتی ہے۔ یہ عمل ذرات کی نقل و حرکت میں اضافے اور اس وجہ سے ڈائی الیکٹرک کو گرم کرنے کا باعث بنتا ہے۔

جتنی بار برقی میدان بدلتا ہے، ڈائی الیکٹرک اتنا ہی زیادہ گرم ہوتا ہے۔ عملی طور پر، یہ رجحان گیلے مواد کو گرم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ انہیں خشک کیا جا سکے یا بلند درجہ حرارت پر ہونے والے کیمیائی رد عمل کو حاصل کیا جا سکے۔

یہ بھی پڑھیں: کیا ہوتا ہے اس کی وجہ سے ڈائی الیکٹرک نقصان کیا ہے۔

قطبی اور غیر قطبی ڈائی الیکٹرکس

اگرچہ ڈائی الیکٹرکس عملی طور پر بجلی نہیں چلاتے، اس کے باوجود، برقی میدان کے زیر اثر، وہ اپنی خصوصیات کو تبدیل کرتے ہیں۔ مالیکیولز کی ساخت اور برقی میدان کے ان پر اثر کی نوعیت پر منحصر ہے، ڈائی الیکٹرکس کو دو اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: غیر قطبی اور قطبی (الیکٹرانک اور اورینٹیشنل پولرائزیشن کے ساتھ)۔

غیر قطبی ڈائی الیکٹرکس میں، اگر برقی میدان میں نہیں ہے تو، الیکٹران مداروں میں ایک مرکز کے ساتھ گھومتے ہیں جو مرکز کے مرکز کے ساتھ موافق ہوتا ہے۔ لہذا، ان الیکٹرانوں کی کارروائی کو نیوکلئس کے مرکز میں واقع منفی چارجز کی کارروائی کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔چونکہ مثبت چارج شدہ ذرات کے عمل کے مراکز - پروٹون - نیوکلئس کے مرکز میں مرتکز ہوتے ہیں، اس لیے بیرونی خلا میں ایٹم کو برقی طور پر غیر جانبدار سمجھا جاتا ہے۔

جب یہ مادّے الیکٹرو سٹیٹک فیلڈ میں داخل ہوتے ہیں، تو الیکٹران فیلڈ فورسز کے زیر اثر بے گھر ہو جاتے ہیں، اور الیکٹران اور پروٹون کے عمل کے مراکز ایک دوسرے سے نہیں ملتے ہیں۔ بیرونی خلا میں، اس معاملے میں ایٹم کو ایک ڈوپول کے طور پر سمجھا جاتا ہے، یعنی دو مساوی مختلف پوائنٹ چارجز -q اور + q کے ایک نظام کے طور پر، جو ایک دوسرے سے ایک مخصوص چھوٹے فاصلے پر واقع ہے، جو کہ خلاء کی نقل مکانی کے برابر ہے۔ نیوکلئس کے مرکز کی نسبت الیکٹران مدار کا مرکز۔

ایسے نظام میں، مثبت چارج فیلڈ کی طاقت کی سمت میں بے گھر ہو جاتا ہے، منفی مخالف سمت میں۔ بیرونی میدان کی طاقت جتنی زیادہ ہوگی، ہر مالیکیول میں چارجز کی نسبتہ نقل مکانی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔

جب فیلڈ غائب ہو جاتی ہے تو، الیکٹران جوہری مرکزے کی نسبت اپنی اصل حرکت کی حالت میں واپس آجاتے ہیں اور ڈائی الیکٹرک دوبارہ غیر جانبدار ہو جاتا ہے۔ کسی فیلڈ کے زیر اثر ڈائی الیکٹرک کی خصوصیات میں درج بالا تبدیلی کو الیکٹرانک پولرائزیشن کہا جاتا ہے۔

قطبی ڈائی الیکٹرکس میں، مالیکیول ڈوپولز ہوتے ہیں۔ افراتفری کی تھرمل حرکت میں ہونے کی وجہ سے، ڈوپول لمحہ ہر وقت اپنی پوزیشن بدلتا رہتا ہے۔ یہ انفرادی مالیکیولز کے ڈوپولز کے شعبوں کے معاوضے کی طرف لے جاتا ہے اور اس حقیقت کی طرف جاتا ہے کہ ڈائی الیکٹرک کے باہر، جب کوئی بیرونی فیلڈ نہیں ہوتا ہے، کوئی میکروسکوپک نہیں ہوتا ہے۔ میدان

جب یہ مادے کسی بیرونی الیکٹرو سٹیٹک فیلڈ کے سامنے آتے ہیں، تو ڈوپولز گھومتے ہیں اور اپنے محور کو میدان کے ساتھ رکھتے ہیں۔ یہ مکمل طور پر ترتیب دیا گیا انتظام تھرمل موشن کی طرف سے رکاوٹ ہو جائے گا.

کم فیلڈ طاقت پر، صرف ڈوپولز کی گردش میدان کی سمت میں ایک خاص زاویہ پر ہوتی ہے، جو برقی میدان کے عمل اور تھرمل حرکت کے اثر کے درمیان توازن سے طے ہوتی ہے۔

جیسے جیسے فیلڈ کی طاقت بڑھتی ہے، مالیکیولز کی گردش اور اس کے مطابق پولرائزیشن کی ڈگری بڑھ جاتی ہے۔ ایسے معاملات میں، ڈوپول چارجز کے درمیان فاصلہ a کا تعین فیلڈ کی طاقت کی سمت پر ڈوپول محور کے تخمینے کی اوسط قدر سے ہوتا ہے۔ اس قسم کے پولرائزیشن کے علاوہ، جسے اورینٹیشنل کہا جاتا ہے، چارجز کی نقل مکانی کی وجہ سے ان ڈائی الیکٹرکس میں ایک الیکٹرانک پولرائزیشن بھی ہوتی ہے۔

اوپر بیان کردہ پولرائزیشن پیٹرن تمام موصل مادوں کے لیے بنیادی ہیں: گیسی، مائع اور ٹھوس۔ مائع اور ٹھوس ڈائی الیکٹرکس میں، جہاں مالیکیولز کے درمیان اوسط فاصلے گیسوں کی نسبت کم ہوتے ہیں، پولرائزیشن کا رجحان پیچیدہ ہوتا ہے، کیونکہ نیوکلئس کے نسبت الیکٹران مدار کے مرکز کی تبدیلی یا قطبی ڈوپولز کی گردش کے علاوہ، انووں کے درمیان ایک تعامل بھی ہے.

چونکہ ڈائی الیکٹرک کے بڑے پیمانے پر، انفرادی ایٹم اور مالیکیول صرف پولرائز ہوتے ہیں، اور مثبت اور منفی چارج شدہ آئنوں میں نہیں ٹوٹتے، پولرائزڈ ڈائی الیکٹرک کے حجم کے ہر عنصر میں، دونوں نشانیوں کے چارجز برابر ہوتے ہیں۔ لہذا، ڈائی الیکٹرک اپنے حجم میں برقی طور پر غیر جانبدار رہتا ہے۔

مستثنیات ڈائی الیکٹرک کی باؤنڈری سطحوں پر واقع مالیکیولز کے قطبوں کے چارجز ہیں۔ اس طرح کے چارجز ان سطحوں پر باریک چارج شدہ تہہ بناتے ہیں۔ ایک یکساں میڈیم میں، پولرائزیشن کے رجحان کو ڈوپولس کے ہارمونک ترتیب کے طور پر پیش کیا جا سکتا ہے۔

ڈائی الیکٹرکس کی خرابی کی طاقت

عام حالات میں، ڈائی الیکٹرک ہے نہ ہونے کے برابر برقی چالکتایہ خاصیت اس وقت تک باقی رہتی ہے جب تک کہ برقی میدان کی طاقت ہر ڈائی الیکٹرک کے لیے ایک مخصوص محدود قدر تک نہ بڑھ جائے۔

ایک مضبوط برقی میدان میں، ڈائی الیکٹرک کے مالیکیول آئنوں میں تقسیم ہو جاتے ہیں، اور جسم، جو کمزور فیلڈ میں ڈائی الیکٹرک تھا، ایک موصل بن جاتا ہے۔

الیکٹرک فیلڈ کی طاقت جس سے ڈائی الیکٹرک مالیکیولز کا آئنائزیشن شروع ہوتا ہے اسے ڈائی الیکٹرک کی بریک ڈاؤن وولٹیج (برقی طاقت) کہا جاتا ہے۔

اسے الیکٹرک فیلڈ کی طاقت کی شدت کہا جاتا ہے جس کی اجازت ڈائی الیکٹرک میں ہوتی ہے جب اسے برقی تنصیبات میں قابل اجازت وولٹیج استعمال کیا جاتا ہے... قابل اجازت وولٹیج عام طور پر بریکنگ وولٹیج سے کئی گنا کم ہوتا ہے۔ بریک ڈاؤن وولٹیج کا جائز حفاظتی مارجن کے تناسب کا تعین کیا جاتا ہے... بہترین نان کنڈکٹرز (ڈائی الیکٹرکس) ویکیوم اور گیسیں ہیں، خاص طور پر ہائی پریشر پر۔

ڈائی الیکٹرک ناکامی۔

گیسی، مائع اور ٹھوس مادوں میں خرابی مختلف طریقے سے ہوتی ہے اور اس کا انحصار متعدد حالات پر ہوتا ہے: ڈائی الیکٹرک کی یکسانیت، دباؤ، درجہ حرارت، نمی، ڈائی الیکٹرک کی موٹائی وغیرہ پر۔ لہذا، ڈائی الیکٹرک طاقت کی قدر کا تعین کرتے وقت، یہ شرائط عام طور پر فراہم کی جاتی ہیں.

کام کرنے والے مواد کے لیے، مثال کے طور پر، بند کمروں میں اور جو ماحول کے اثرات سے بے نقاب نہ ہوں، معمول کے حالات قائم کیے جاتے ہیں (مثال کے طور پر درجہ حرارت + 20 ° C، دباؤ 760 mm)۔ نمی بھی معمول پر آتی ہے، بعض اوقات تعدد وغیرہ۔

گیسوں میں نسبتاً کم برقی طاقت ہوتی ہے۔ تو عام حالات میں ہوا کی خرابی 30 kV/cm ہے۔گیسوں کا فائدہ یہ ہے کہ ان کی تباہی کے بعد ان کی موصلی خصوصیات جلد بحال ہو جاتی ہیں۔

مائع ڈائی الیکٹرکس کی برقی طاقت قدرے زیادہ ہوتی ہے۔ مائعات کی ایک مخصوص خصوصیت ان آلات سے گرمی کو اچھی طرح سے ہٹانا ہے جو تاروں سے گزرنے پر گرم ہوتے ہیں۔ نجاست کی موجودگی، خاص طور پر پانی میں، مائع ڈائی الیکٹرکس کی ڈائی الیکٹرک طاقت کو نمایاں طور پر کم کر دیتی ہے۔ مائعات میں، گیسوں کی طرح، ان کی موصلی خصوصیات تباہی کے بعد بحال ہوجاتی ہیں۔

ٹھوس ڈائی الیکٹرکس قدرتی اور انسان ساختہ دونوں طرح کے موصل مواد کے وسیع طبقے کی نمائندگی کرتے ہیں۔ ان ڈائی الیکٹرکس میں مختلف قسم کی برقی اور مکینیکل خصوصیات ہیں۔

اس یا اس مواد کا استعمال دی گئی تنصیب کی موصلیت کی ضروریات اور اس کے آپریشن کی شرائط پر منحصر ہے۔ ابرک، شیشہ، پیرافین، ایبونائٹ، نیز مختلف ریشے دار اور مصنوعی نامیاتی مادے، بیکلائٹ، گیٹینیکس وغیرہ۔ وہ اعلی برقی طاقت کی طرف سے خصوصیات ہیں.

اگر، اعلی خرابی کے میلان کی ضرورت کے علاوہ، مواد پر اعلی مکینیکل طاقت کی ضرورت عائد کی جاتی ہے (مثال کے طور پر، سپورٹ اور سسپنشن انسولیٹروں میں، سازوسامان کو مکینیکل دباؤ سے بچانے کے لیے)، برقی چینی مٹی کے برتن کا بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔

جدول کچھ عام ڈائی الیکٹرکس کی خرابی کی طاقت کی اقدار (عام حالات میں اور ایک مستقل مستقل صفر پر) دکھاتا ہے۔

ڈائی الیکٹرک بریک ڈاؤن طاقت کی قدریں۔

مٹیریل بریک ڈاؤن وولٹیج، kv/mm کا کاغذ پیرافن سے رنگین 10.0-25.0 ایئر 3.0 منرل آئل 6.0 -15.0 ماربل 3.0 — 4.0 میکانائٹ 15.0 — 20.0 الیکٹریکل گتے 9.0 — 14.0 G02001 Mica چینی مٹی کے برتن 6.0 - 7.5 سلیٹ 1.5 - 3.0