इलेक्ट्रोस्टैटिक उत्तोलन: Difference between revisions
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[[File:Electrostatic Levitation of a Titanium-Zirconium-Nickel Alloy.jpg|thumb|नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर में इलेक्ट्रोस्टैटिक लेविटेटर वैक्यूम चैंबर के अंदर | [[File:Electrostatic Levitation of a Titanium-Zirconium-Nickel Alloy.jpg|thumb|नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर में इलेक्ट्रोस्टैटिक लेविटेटर वैक्यूम चैंबर के अंदर टाइटेनियम-जिरकोनियम-निकल मिश्र धातु का नमूना।]]इलेक्ट्रोस्टैटिक उत्तोलन आवेशित वस्तु को ऊपर उठाने और [[गुरुत्वाकर्षण]] के प्रभावों का प्रतिकार करने के लिए [[विद्युत क्षेत्र]] का उपयोग करने की प्रक्रिया है। उदाहरण के लिए, [[रॉबर्ट एंड्रयूज मिलिकन|रॉबर्ट मिलिकन]] के तेल ड्रॉप प्रयोग में इसका उपयोग किया गया था और लॉन्च के समय [[ग्रेविटी प्रोब बी|गुरुत्वाकर्षण प्रोब बी]] में जाइरोस्कोप को निलंबित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। | ||
अर्नशॉ के प्रमेय के कारण, मौलिक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्रों की कोई स्थिर व्यवस्था का उपयोग बिंदु आवेश को स्थिर रूप से उत्तोलन करने के लिए नहीं किया जा सकता है। | अर्नशॉ के प्रमेय के कारण, मौलिक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्रों की कोई स्थिर व्यवस्था का उपयोग बिंदु आवेश को स्थिर रूप से उत्तोलन करने के लिए नहीं किया जा सकता है। संतुलन बिंदु है जहां दो क्षेत्र रुक जाते हैं, लेकिन यह [[अस्थिर संतुलन]] है। [[प्रतिक्रिया]] विधियों का उपयोग करके अर्ध स्थैतिक उत्तोलन प्राप्त करने के लिए आवेश को समायोजित करना संभव है। | ||
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इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में कण अस्थिरता का विचार 1839 में [[शमूएल अर्नशॉ|सैमुअल अर्नशॉ]] के साथ उत्पन्न हुआ<ref>Samuel Earnshaw "On the Nature of the Molecular Forces which regulate the Constitution of the Luminiferous Ether," ''Transactions of the Cambridge Philosophical Society,'' Cambridge University Press, Vol. 7, pp. 97-122 (1842).</ref> और 1874 में [[जेम्स क्लर्क मैक्सवेल]] द्वारा औपचारिक रूप दिया गया था,<ref>James Clerk Maxwell, ''A Treatise on Electricity and Magnetism,'' Macmillan and Co., "Earnshaw's theorem" p. 139 (1873)</ref> | इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में कण अस्थिरता का विचार 1839 में [[शमूएल अर्नशॉ|सैमुअल अर्नशॉ]] के साथ उत्पन्न हुआ<ref>Samuel Earnshaw "On the Nature of the Molecular Forces which regulate the Constitution of the Luminiferous Ether," ''Transactions of the Cambridge Philosophical Society,'' Cambridge University Press, Vol. 7, pp. 97-122 (1842).</ref> और 1874 में [[जेम्स क्लर्क मैक्सवेल]] द्वारा औपचारिक रूप दिया गया था,<ref>James Clerk Maxwell, ''A Treatise on Electricity and Magnetism,'' Macmillan and Co., "Earnshaw's theorem" p. 139 (1873)</ref> जिन्होंने इसे "अर्नशॉ की प्रमेय" का नाम दिया और लाप्लास के समीकरण के साथ इसे प्रमाणित किया। अर्नशॉ की प्रमेय बताती है कि इलेक्ट्रॉनों की प्रणाली स्थिर क्यों नहीं है और 1913 के अपने परमाणु मॉडल में में जे जे थॉमसन के परमाणु की आलोचना करते समय [[नील्स बोह्र]] द्वारा इसका आह्वान किया गया था।<ref>{{Cite journal|last=Bohr|first=Niels|date=July 1913|title=I. परमाणुओं और अणुओं के संविधान पर|journal=The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science|language=en|volume=26|issue=151|pages=1–25|doi=10.1080/14786441308634955|issn=1941-5982|url=https://zenodo.org/record/2493915}}</ref> | ||
अर्नशॉ के प्रमेय का मानना है कि इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में निलंबित आवेशित कण अस्थिर होता है, क्योंकि आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्ति एक समान दर से भिन्न होती है जो व्युत्क्रम वर्ग नियम के समानुपाती होती है और जहां भी कण चलता है वहां संतुलन में रहता है। चूँकि बल संतुलन में रहते हैं, प्रत्यानयन बल प्रदान करने के लिए कोई असमानता नहीं है; और कण अस्थिर रहता है और बिना किसी प्रतिबंध के स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकता है। | अर्नशॉ के प्रमेय का मानना है कि इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में निलंबित आवेशित कण अस्थिर होता है, क्योंकि आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्ति एक समान दर से भिन्न होती है जो व्युत्क्रम वर्ग नियम के समानुपाती होती है और जहां भी कण चलता है वहां संतुलन में रहता है। चूँकि बल संतुलन में रहते हैं, प्रत्यानयन बल प्रदान करने के लिए कोई असमानता नहीं है; और कण अस्थिर रहता है और बिना किसी प्रतिबंध के स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकता है। | ||
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1993 में [[NASA|नासा]] की जेपीएल लैब में डॉ. वोन-क्यू राइम द्वारा पहले इलेक्ट्रोस्टैटिक लेविटेटर का आविष्कार किया गया था।<ref>W. K. Rhim, S. K. Chung, D. Barber, K. F. Man, G. Gutt, A. Rulison, and R. E. Spjut, Review of Scientific Instruments 64, 2961 (1993).</ref> व्यास में 2 मिमी का चार्ज नमूना | 1993 में [[NASA|नासा]] की जेपीएल लैब में डॉ. वोन-क्यू राइम द्वारा पहले इलेक्ट्रोस्टैटिक लेविटेटर का आविष्कार किया गया था।<ref>W. K. Rhim, S. K. Chung, D. Barber, K. F. Man, G. Gutt, A. Rulison, and R. E. Spjut, Review of Scientific Instruments 64, 2961 (1993).</ref> व्यास में 2 मिमी का चार्ज नमूना इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के साथ लंबवत स्थित दो इलेक्ट्रोड के बीच निर्वात कक्ष में लगाया जा सकता है। उत्तोलित नमूने को पूर्व निर्धारित स्थिति में रखने के लिए क्षेत्र को प्रतिक्रिया प्रणाली के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। इस प्रणाली की कई प्रतियां [[JAXA|जेएएक्सए]] और नासा में बनाई गई हैं, और मूल प्रणाली को टेट्राहेड्रा चार बीम लेजर हीटिंग प्रणाली के उन्नत सेटअप के साथ [[कैलिफोर्निया प्रौद्योगिकी संस्थान]] में स्थानांतरित कर दिया गया है। | ||
चंद्रमा पर [[प्रकाश विद्युत प्रभाव|फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव]] और सौर हवा में इलेक्ट्रॉन सतह पर चंद्रमा की धूल की महीन परतों को आवेशित करते हैं, जिससे धूल का वातावरण बनता है जो चंद्रमा की सतह पर "फव्वारे" में तैरता है।<ref name="Ref_ac">[http://www.firstscience.com/site/articles/moonfountains.asp बेल, ट्रुडी ई., मून फाउंटेन ], FirstScience.com, 2001-01-06।</ref><ref name="Ref_ad">[http://www.spacedaily.com/reports/Dust_Gets_A_Charge_In_A_Vacuum.html धूल निर्वात में चार्ज हो जाती है]</ref> | चंद्रमा पर [[प्रकाश विद्युत प्रभाव|फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव]] और सौर हवा में इलेक्ट्रॉन सतह पर चंद्रमा की धूल की महीन परतों को आवेशित करते हैं, जिससे धूल का वातावरण बनता है जो चंद्रमा की सतह पर "फव्वारे" में तैरता है।<ref name="Ref_ac">[http://www.firstscience.com/site/articles/moonfountains.asp बेल, ट्रुडी ई., मून फाउंटेन ], FirstScience.com, 2001-01-06।</ref><ref name="Ref_ad">[http://www.spacedaily.com/reports/Dust_Gets_A_Charge_In_A_Vacuum.html धूल निर्वात में चार्ज हो जाती है]</ref> | ||
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इलेक्ट्रोस्टैटिक उत्तोलन आवेशित वस्तु को ऊपर उठाने और गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों का प्रतिकार करने के लिए विद्युत क्षेत्र का उपयोग करने की प्रक्रिया है। उदाहरण के लिए, रॉबर्ट मिलिकन के तेल ड्रॉप प्रयोग में इसका उपयोग किया गया था और लॉन्च के समय गुरुत्वाकर्षण प्रोब बी में जाइरोस्कोप को निलंबित करने के लिए प्रयोग किया जाता है।
अर्नशॉ के प्रमेय के कारण, मौलिक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्रों की कोई स्थिर व्यवस्था का उपयोग बिंदु आवेश को स्थिर रूप से उत्तोलन करने के लिए नहीं किया जा सकता है। संतुलन बिंदु है जहां दो क्षेत्र रुक जाते हैं, लेकिन यह अस्थिर संतुलन है। प्रतिक्रिया विधियों का उपयोग करके अर्ध स्थैतिक उत्तोलन प्राप्त करने के लिए आवेश को समायोजित करना संभव है।
एर्नशॉ की प्रमेय
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में कण अस्थिरता का विचार 1839 में सैमुअल अर्नशॉ के साथ उत्पन्न हुआ[1] और 1874 में जेम्स क्लर्क मैक्सवेल द्वारा औपचारिक रूप दिया गया था,[2] जिन्होंने इसे "अर्नशॉ की प्रमेय" का नाम दिया और लाप्लास के समीकरण के साथ इसे प्रमाणित किया। अर्नशॉ की प्रमेय बताती है कि इलेक्ट्रॉनों की प्रणाली स्थिर क्यों नहीं है और 1913 के अपने परमाणु मॉडल में में जे जे थॉमसन के परमाणु की आलोचना करते समय नील्स बोह्र द्वारा इसका आह्वान किया गया था।[3]
अर्नशॉ के प्रमेय का मानना है कि इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में निलंबित आवेशित कण अस्थिर होता है, क्योंकि आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्ति एक समान दर से भिन्न होती है जो व्युत्क्रम वर्ग नियम के समानुपाती होती है और जहां भी कण चलता है वहां संतुलन में रहता है। चूँकि बल संतुलन में रहते हैं, प्रत्यानयन बल प्रदान करने के लिए कोई असमानता नहीं है; और कण अस्थिर रहता है और बिना किसी प्रतिबंध के स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकता है।
उत्तोलन
1993 में नासा की जेपीएल लैब में डॉ. वोन-क्यू राइम द्वारा पहले इलेक्ट्रोस्टैटिक लेविटेटर का आविष्कार किया गया था।[4] व्यास में 2 मिमी का चार्ज नमूना इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के साथ लंबवत स्थित दो इलेक्ट्रोड के बीच निर्वात कक्ष में लगाया जा सकता है। उत्तोलित नमूने को पूर्व निर्धारित स्थिति में रखने के लिए क्षेत्र को प्रतिक्रिया प्रणाली के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। इस प्रणाली की कई प्रतियां जेएएक्सए और नासा में बनाई गई हैं, और मूल प्रणाली को टेट्राहेड्रा चार बीम लेजर हीटिंग प्रणाली के उन्नत सेटअप के साथ कैलिफोर्निया प्रौद्योगिकी संस्थान में स्थानांतरित कर दिया गया है।
चंद्रमा पर फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और सौर हवा में इलेक्ट्रॉन सतह पर चंद्रमा की धूल की महीन परतों को आवेशित करते हैं, जिससे धूल का वातावरण बनता है जो चंद्रमा की सतह पर "फव्वारे" में तैरता है।[5][6]
यह भी देखें
- चुंबकीय उत्तोलन
- ऑप्टिकल उत्तोलन
- ध्वनिक उत्तोलन
- वायुगतिकीय उत्तोलन
- बीफेल्ड-ब्राउन प्रभाव
- आयनोक्राफ्ट (लिफ्टर)
- वैन डी ग्राफ जनरेटर
संदर्भ
- ↑ Samuel Earnshaw "On the Nature of the Molecular Forces which regulate the Constitution of the Luminiferous Ether," Transactions of the Cambridge Philosophical Society, Cambridge University Press, Vol. 7, pp. 97-122 (1842).
- ↑ James Clerk Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism, Macmillan and Co., "Earnshaw's theorem" p. 139 (1873)
- ↑ Bohr, Niels (July 1913). "I. परमाणुओं और अणुओं के संविधान पर". The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science (in English). 26 (151): 1–25. doi:10.1080/14786441308634955. ISSN 1941-5982.
- ↑ W. K. Rhim, S. K. Chung, D. Barber, K. F. Man, G. Gutt, A. Rulison, and R. E. Spjut, Review of Scientific Instruments 64, 2961 (1993).
- ↑ बेल, ट्रुडी ई., मून फाउंटेन , FirstScience.com, 2001-01-06।
- ↑ धूल निर्वात में चार्ज हो जाती है
बाहरी संबंध
- JLN Labs: Levitators
- Electrostatic levitator — Marshall Space Flight Center
- Electrostatic levitation raises dust particles off the surface of the moon
- Hybrid electric/acoustic levitation
- Electrostatic levitation and transportation of glass or silicon plates
- Electrostatic levitation of various materials including silicon, cobalt palladium, aluminium and other compounds
