ڈائی الیکٹرک طاقت

ڈائی الیکٹرک طاقت ڈائی الیکٹرک کی اس پر لاگو برقی وولٹیج کو برداشت کرنے کی صلاحیت کا تعین کرتی ہے۔ لہذا، ڈائی الیکٹرک کی برقی طاقت کو برقی فیلڈ کی طاقت Epr کی اوسط قدر کے طور پر سمجھا جاتا ہے جس پر ڈائی الیکٹرک میں برقی خرابی واقع ہوتی ہے۔

ڈائی الیکٹرک کا برقی خرابی کسی دیے گئے مواد کی برقی چالکتا میں تیزی سے اضافے کا ایک رجحان ہے جو اس پر لگائے گئے وولٹیج کے عمل کے تحت ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک کنڈکٹیو پلازما چینل کی تشکیل ہوتی ہے۔

مائعات یا گیسوں میں برقی خرابی کو برقی مادہ بھی کہا جاتا ہے۔ درحقیقت اس طرح کا مادہ بنتا ہے۔ کیپسیٹر خارج ہونے والا کرنٹالیکٹروڈ کے ذریعہ تشکیل دیا جاتا ہے جس پر بریک ڈاؤن وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے۔

اس تناظر میں، بریک ڈاؤن وولٹیج Upr وہ وولٹیج ہے جس پر برقی خرابی شروع ہوتی ہے، اور اس وجہ سے ڈائی الیکٹرک طاقت کو درج ذیل فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے تلاش کیا جا سکتا ہے (جہاں h کو توڑنے کے لیے نمونے کی موٹائی ہے):

اپریل = UNC/h

ظاہر ہے، کسی خاص معاملے میں بریک ڈاؤن وولٹیج کا تعلق سمجھے جانے والے ڈائی الیکٹرک کی ڈائی الیکٹرک طاقت سے ہے اور یہ الیکٹروڈز کے درمیان خلا کی موٹائی پر منحصر ہے۔اس کے مطابق، جیسے جیسے الیکٹروڈز کے درمیان فرق بڑھتا ہے، بریک ڈاؤن وولٹیج کی قدر بھی بڑھ جاتی ہے۔ مائع اور گیسی ڈائی الیکٹرکس میں، خرابی کے دوران خارج ہونے والے مادہ کی نشوونما مختلف طریقوں سے ہوتی ہے۔

گیسی ڈائی الیکٹرک کی ڈائی الیکٹرک طاقت

آئنائزیشن - ایک غیر جانبدار ایٹم کو مثبت یا منفی آئن میں تبدیل کرنے کا عمل۔

گیس ڈائی الیکٹرک میں ایک بڑے خلا کو توڑنے کے عمل میں، ایک کے بعد ایک کئی مراحل آتے ہیں:

1. ایک آزاد الیکٹران گیس کے خلاء میں کسی گیس کے مالیکیول کی فوٹو آئنائزیشن کے نتیجے میں ظاہر ہوتا ہے، براہ راست دھاتی الیکٹروڈ سے یا حادثاتی طور پر۔

2. خلا میں ظاہر ہونے والا آزاد الیکٹران برقی میدان سے تیز ہوتا ہے، الیکٹران کی توانائی بڑھ جاتی ہے اور آخر کار اس سے ٹکرانے پر ایک غیر جانبدار ایٹم کو آئنائز کرنے کے لیے کافی ہو جاتا ہے۔ یعنی اثر ionization ہوتا ہے۔

3. آئنائزیشن کے بہت سے اثرات کے نتیجے میں، ایک الیکٹران برفانی تودہ بنتا اور تیار ہوتا ہے۔

4. ایک اسٹریمر بنتا ہے — ایک پلازما چینل جو الیکٹران کے برفانی تودے کے گزرنے کے بعد رہ جانے والے مثبت آئنوں سے بنتا ہے، اور منفی، جو اب مثبت چارج شدہ پلازما میں کھینچا جاتا ہے۔

5. اسٹریمر کے ذریعے کیپسیٹو کرنٹ تھرمل آئنائزیشن کا سبب بنتا ہے اور اسٹریمر کنڈکٹیو بن جاتا ہے۔

6. جب ڈسچارج گیپ کو ڈسچارج چینل کے ذریعے بند کر دیا جاتا ہے، تو مین ڈسچارج ہوتا ہے۔

اگر ڈسچارج گیپ کافی چھوٹا ہے، تو بریک ڈاؤن کا عمل برفانی تودے کے ٹوٹنے کے مرحلے پر یا اسٹریمر کی تشکیل کے مرحلے پر - چنگاری کے مرحلے پر پہلے ہی ختم ہوسکتا ہے۔

گیسوں کی برقی طاقت کا تعین اس طرح کیا جاتا ہے:

• الیکٹروڈ کے درمیان فاصلہ؛

• ڈرل کرنے کے لیے گیس میں دباؤ؛

• ایک الیکٹران کے لیے گیس کے مالیکیولز کی وابستگی، گیس کی برقی منفیت۔

دباؤ کے تعلق کی وضاحت اس طرح کی گئی ہے۔ جیسے جیسے گیس میں دباؤ بڑھتا ہے، اس کے مالیکیولز کے درمیان فاصلے کم ہوتے جاتے ہیں۔ ایکسلریشن کے دوران، الیکٹران کو اتنی ہی توانائی حاصل کرنی چاہیے جو کہ ایک ایٹم کو آئنائز کرنے کے لیے کافی ہے۔

اس توانائی کا تعین تصادم کے دوران الیکٹران کی رفتار سے ہوتا ہے اور یہ رفتار برقی میدان سے الیکٹران پر عمل کرنے والی قوت سے سرعت کی وجہ سے ہوتی ہے، یعنی اس کی طاقت کی وجہ سے۔

پاسچن وکر الیکٹروڈز اور پریشر کے درمیان فاصلے کی پیداوار پر گیس میں بریک ڈاؤن وولٹیج Upr کا انحصار ظاہر کرتا ہے — p * h۔ مثال کے طور پر، p * h = 0.7 پاسکل * میٹر پر ہوا کے لیے، بریک ڈاؤن وولٹیج تقریباً 330 وولٹ ہے۔ اس قدر کے بائیں جانب بریک ڈاؤن وولٹیج میں اضافہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ گیس کے مالیکیول سے الیکٹران کے ٹکرانے کا امکان کم ہو جاتا ہے۔

الیکٹران وابستگی کچھ غیر جانبدار مالیکیولز اور گیس ایٹموں کی وہ صلاحیت ہے جو اضافی الیکٹرانوں کو اپنے ساتھ جوڑ کر منفی آئن بن جاتی ہے۔ ہائی الیکٹران وابستگی والے ایٹموں والی گیسوں میں، برقی منفی گیسوں میں برقیوں کو برفانی تودہ بنانے کے لیے ایک بڑی تیز رفتار توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔

یہ معلوم ہے کہ عام حالات میں، یعنی عام درجہ حرارت اور دباؤ پر، 1 سینٹی میٹر کے خلا میں ہوا کی ڈائی الیکٹرک طاقت تقریباً 3000 V/mm ہوتی ہے، لیکن 0.3 MPa (معمول سے 3 گنا زیادہ) کے دباؤ پر اسی ہوا کی ڈائی الیکٹرک طاقت 10,000 V/mm کے قریب ہو جاتی ہے۔ SF6 گیس، ایک الیکٹرونگیٹیو گیس کے لیے، عام حالات میں ڈائی الیکٹرک طاقت تقریباً 8700 V/mm ہے۔ اور 0.3 MPa کے دباؤ پر، یہ 20,000 V/mm تک پہنچ جاتا ہے۔

مائع ڈائی الیکٹرکس کی ڈائی الیکٹرک طاقت

جہاں تک مائع ڈائی الیکٹرک کا تعلق ہے، ان کی ڈائی الیکٹرک طاقت کا ان کی کیمیائی ساخت سے براہ راست تعلق نہیں ہے۔ اور سب سے اہم چیز جو مائع میں کشی کے طریقہ کار کو متاثر کرتی ہے وہ ہے گیس کے مقابلے میں، اس کے مالیکیولز کی ترتیب۔ اثر آئنائزیشن، گیسوں کی خصوصیت، مائع ڈائی الیکٹرک میں ناممکن ہے۔

اثر آئنائزیشن توانائی تقریباً 5 eV ہے، اور اگر ہم اس توانائی کو برقی میدان کی طاقت، الیکٹران چارج، اور اوسط فری پاتھ، جو کہ تقریباً 500 نینو میٹر ہے، کی پیداوار کے طور پر ظاہر کریں، اور پھر اس سے ڈائی الیکٹرک طاقت کا حساب لگائیں، ہم 10,000,000 V/mm حاصل کریں، اور مائعات کی حقیقی برقی طاقت 20,000 سے 40,000 V/mm تک ہوتی ہے۔

مائعات کی ڈائی الیکٹرک طاقت دراصل ان مائعات میں گیس کی مقدار پر منحصر ہے۔ نیز، ڈائی الیکٹرک طاقت کا انحصار الیکٹروڈ سطحوں کی حالت پر ہوتا ہے جس پر وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے۔ مائع میں خرابی گیس کے چھوٹے بلبلوں کے ٹوٹنے سے شروع ہوتی ہے۔

گیس میں بہت کم ڈائی الیکٹرک مستقل ہوتا ہے، اس لیے بلبلے میں وولٹیج ارد گرد کے مائع سے زیادہ نکلتا ہے۔ اس صورت میں، گیس کی ڈائی الیکٹرک طاقت کم ہے۔ بلبلے کا اخراج بلبلے کی نشوونما کا باعث بنتا ہے اور بالآخر بلبلوں میں جزوی خارج ہونے کے نتیجے میں مائع ٹوٹ جاتا ہے۔

مائع ڈائی الیکٹرکس میں خرابی کی نشوونما کے طریقہ کار میں نجاست ایک اہم کردار ادا کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، ٹرانسفارمر تیل پر غور کریں. کاجل اور پانی بطور conductive نجاست ڈائی الیکٹرک طاقت کو کم کرتا ہے۔ ٹرانسفارمر تیل.

اگرچہ پانی عام طور پر تیل کے ساتھ نہیں ملاتا ہے، لیکن برقی میدان کے عمل کے تحت تیل میں اس کی سب سے چھوٹی بوندیں پولرائز ہوتی ہیں، ارد گرد کے تیل کے مقابلے میں بڑھتی ہوئی برقی چالکتا کے ساتھ سرکٹس بناتی ہیں، اور اس کے نتیجے میں، سرکٹ کے ساتھ ساتھ تیل کی خرابی واقع ہوتی ہے۔

لیبارٹری کے حالات میں مائعات کی ڈائی الیکٹرک طاقت کا تعین کرنے کے لیے، ہیمسفریکل الیکٹروڈ استعمال کیے جاتے ہیں، جن کا رداس ان کے درمیان فاصلے سے کئی گنا زیادہ ہوتا ہے۔ الیکٹروڈ کے درمیان خلا میں ایک یکساں برقی میدان پیدا ہوتا ہے۔ ایک عام فاصلہ 2.5 ملی میٹر ہے۔

ٹرانسفارمر آئل کے لیے، بریک ڈاؤن وولٹیج 50,000 وولٹ سے کم نہیں ہونا چاہیے، اور اس کے بہترین نمونے 80,000 وولٹ کے بریک ڈاؤن وولٹیج کی قدر میں مختلف ہیں۔ ایک ہی وقت میں، یاد رکھیں کہ اثر آئنائزیشن تھیوری میں یہ وولٹیج 2,000,000 - 3,000,000 وولٹ ہونا چاہیے تھا۔

لہذا، مائع ڈائی الیکٹرک کی ڈائی الیکٹرک طاقت کو بڑھانے کے لیے، یہ ضروری ہے:

• ٹھوس کوندکٹو ذرات جیسے کوئلہ، کاجل وغیرہ سے مائع کو صاف کریں۔

• ڈائی الیکٹرک سیال سے پانی کو ہٹا دیں؛

• مائع کو جراثیم سے پاک کریں (خالی کریں)؛

• سیال کے دباؤ میں اضافہ کریں۔

ٹھوس ڈائی الیکٹرکس کی ڈائی الیکٹرک طاقت

ٹھوس ڈائی الیکٹرکس کی ڈائی الیکٹرک طاقت کا تعلق اس وقت سے ہے جس کے دوران بریک ڈاؤن وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے۔ اور اس وقت پر منحصر ہے جب وولٹیج ڈائی الیکٹرک پر لاگو ہوتا ہے، اور اس وقت ہونے والے جسمانی عمل پر، وہ فرق کرتے ہیں:

• بجلی کی خرابی جو کہ وولٹیج کے لاگو ہونے کے چند سیکنڈوں میں ہوتی ہے۔

• تھرمل گرنا جو سیکنڈوں یا گھنٹوں میں ہوتا ہے۔

• جزوی خارج ہونے والے مادہ کی وجہ سے خرابی، نمائش کا وقت ایک سال سے زیادہ ہوسکتا ہے.

ٹھوس ڈائی الیکٹرک کے ٹوٹنے کا طریقہ کار کسی مادے کے پلازما میں تبدیل ہونے کے ساتھ ایک لاگو وولٹیج کے عمل کے تحت کسی مادے میں کیمیائی بانڈز کی تباہی پر مشتمل ہوتا ہے۔ یعنی، ہم ٹھوس ڈائی الیکٹرک کی برقی طاقت اور اس کے کیمیائی بانڈز کی توانائی کے درمیان تناسب کے بارے میں بات کر سکتے ہیں۔

ٹھوس ڈائی الیکٹرکس اکثر مائعات اور گیسوں کی ڈائی الیکٹرک طاقت سے زیادہ ہوتے ہیں، مثال کے طور پر، موصل شیشے کی برقی طاقت تقریباً 70,000 V/mm، پولی وینیل کلورائیڈ — 40,000 V/mm، اور polyethylene — 30,000 V/mm ہوتی ہے۔

تھرمل بریک ڈاؤن کی وجہ ڈائی الیکٹرک کے گرم ہونے میں ہے۔ ڈائی الیکٹرک نقصانجب بجلی کے نقصان کی توانائی ڈائی الیکٹرک کے ذریعے ہٹائی گئی توانائی سے زیادہ ہو جاتی ہے۔

جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، کیریئرز کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے، چالکتا بڑھتا ہے، نقصان کا زاویہ بڑھتا ہے، اور اس وجہ سے درجہ حرارت اور بھی بڑھ جاتا ہے اور ڈائی الیکٹرک طاقت کم ہوتی جاتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، ڈائی الیکٹرک کے گرم ہونے کی وجہ سے، نتیجے میں ناکامی بغیر حرارت کے کم وولٹیج پر ہوتی ہے، یعنی اگر ناکامی خالصتاً برقی تھی۔