विद्युतीय विखंडन: Difference between revisions

Latest revision as of 16:41, 8 September 2023

टेस्ला कॉइल से रिबन जैसे प्लाज्मा (भौतिकी) फिलामेंट्स दिखाते हुए विद्युत निर्वहन में विद्युतीय विखंडन।

इलेक्ट्रानिक्स में, विद्युतीय विखंडन या डाइइलेक्ट्रिक विखंडन ऐसी प्रक्रिया है जो तब होती है जब विद्युत इंसुलेटर सामग्री (परावैद्युत),जो पर्याप्त उच्च वोल्टेज के अधीन होती है, तथा अचानक विद्युत चालक बन जाता है और विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से प्रवाहित होता है। जब प्रयुक्त वोल्टेज के कारण विद्युत क्षेत्र सामग्री की परावैद्युत शक्ति से अधिक हो जाता है तो सभी इन्सुलेट सामग्री विखंडित हो जाती है। वह वोल्टेज जिस पर दी गई इंसुलेटिंग वस्तु प्रवाहकीय हो जाती है, उसे विखंडन वोल्टेज कहा जाता है और, इसकी परावैद्युत शक्ति के अतिरिक्त, इसके आकार और आकृति पर निर्भर करता है, और जिस वस्तु पर वोल्टेज लगाया जाता है, उस पर निर्भर करता है। पर्याप्त विद्युत क्षमता के अनुसार, ठोस, तरल पदार्थ या गैसों (और सैद्धांतिक रूप से निर्वात में भी) के अंदर विद्युत विखंडन हो सकता है। चूंकि, प्रत्येक प्रकार के परावैद्युत माध्यम के लिए विशिष्ट विखंडन तंत्र भिन्न होते हैं।

विद्युतीय विखंडन क्षणिक घटना हो सकती है (जैसा कि स्थिरविद्युत निर्वाह में होता है), या यदि सुरक्षात्मक उपकरण शक्ति परिपथ में धारा को बाधित करने में विफल रहते हैं, तो निरंतर इलेक्ट्रिक चाप हो सकता है। इस स्थितियों में विद्युतीय विखंडन से बिजली के उपकरणों की भयावह विफलता और आग लगने का खतरा हो सकता है।

व्याख्या

विद्युत प्रवाह विद्युत क्षेत्र के कारण होने वाली सामग्री में विद्युत आवेशित कणों का प्रवाह होता है, जो सामान्यतः सामग्री में वोल्टेज अंतर द्वारा निर्मित होता है। गतिमान आवेशित कण जो विद्युत धारा बनाते हैं, आवेश वाहक कहलाते हैं। विभिन्न पदार्थों में विभिन्न कण आवेश वाहक के रूप में कार्य करते हैं: धातुओं और कुछ अन्य ठोस पदार्थों में प्रत्येक परमाणु के कुछ बाहरी इलेक्ट्रॉन (चालन इलेक्ट्रॉन) सामग्री में घूमने में सक्षम होते हैं; इलेक्ट्रोलाइट्स और प्लाज्मा (भौतिकी) में यह आयन, विद्युत आवेशित परमाणु या अणु और इलेक्ट्रॉन होते हैं जो आवेश वाहक होते हैं। ऐसी सामग्री जिसमें चालन के लिए उपलब्ध आवेश वाहकों की उच्च सांद्रता होती है, जैसे कि धातु आदि , दिए गए विद्युत क्षेत्र के साथ विशाल धारा का संचालन करेगी, और इस प्रकार इसकी विद्युत प्रतिरोधकता कम होती है; इसे विद्युत चालक कहते हैं।^[1] ऐसी सामग्री जिसमें कुछ आवेश वाहक होते हैं, जैसे कांच या सिरेमिक आदि , किसी दिए गए विद्युत क्षेत्र के साथ बहुत छोटी धारा का संचालन करेगा और इसकी प्रतिरोधकता अधिक होगी; इसे विद्युत इन्सुलेटर या डाइइलेक्ट्रिक कहा जाता है। सभी पदार्थ आवेशित कणों से बने होते हैं, किन्तु इंसुलेटर के सामान्य गुण यह है कि ऋणात्मक आवेश, कक्षीय इलेक्ट्रॉन, धनात्मक आवेश, परमाणु नाभिक से कसकर बंधे होते हैं, और आसानी से गतिमान बनने के लिए मुक्त नहीं हो सकते।

चूंकि, जब निश्चित क्षेत्र की शक्ति पर किसी भी इंसुलेटिंग पदार्थ पर बड़ा पर्याप्त विद्युत क्षेत्र प्रयुक्त किया जाता है, तो सामग्री में आवेश वाहकों की संख्या परिमाण के कई क्रमों से अचानक बढ़ जाती है, इसलिए इसका प्रतिरोध गिर जाता है और यह चालक बन जाता है।^[1] अतः इसे विद्युतीय विखंडन कहा जाता है। विखंडन का कारण बनने वाला भौतिक तंत्र भिन्न-भिन्न पदार्थों में भिन्न होता है। ठोस में, यह सामान्यतः तब होता है जब विद्युत क्षेत्र बाहरी रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉनों को उनके परमाणुओं से दूर खींचने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली हो जाता है, इसलिए वे गतिमान बन जाते हैं, और अन्य परमाणुओं के साथ उनके विरोध से उत्पन्न गर्मी अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को छोड़ती है।गैस में, विद्युत क्षेत्र मुक्त इलेक्ट्रॉनों की छोटी संख्या को स्वाभाविक रूप से इतनी उच्च गति से गति प्रदान करता है कि जब वे गैस के अणुओं से टकराते हैं (फोटोआयनाइजेशन अथवा फोटोआयनीकरण और रेडियोधर्मी क्षय जैसी प्रक्रियाओं के कारण) तो वे उनमें से अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं, जिन्हें आयनीकरण कहा जाता है, जो टाउनसेंड डिस्चार्ज नामक श्रृंखला अभिक्रिया में अधिक मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनों का निर्माण करते हुए अधिक अणुओं को आयनित करते हैं। जैसा कि इन उदाहरणों से संकेत मिलता है, अधिकांश सामग्रियों में विखंडन तीव्र श्रृंखला अभिक्रिया से होता है जिसमें गतिमान आवेशित कण अतिरिक्त आवेशित कण छोड़ते हैं।

डाइलेक्ट्रिक शक्ति और विखंडन वोल्टेज

विद्युत क्षेत्र की शक्ति (वोल्ट प्रति मीटर में) जिस पर विखंडन होता है, वह इंसुलेटिंग सामग्री की आंतरिक गुण है जिसे इसकी परावैद्युत शक्ति कहा जाता है। विद्युत क्षेत्र सामान्यतः सामग्री पर लगाए गए वोल्टेज अंतर के कारण होता है। किसी दिए गए इंसुलेटिंग ऑब्जेक्ट में विखंडन का कारण बनने के लिए आवश्यक प्रयुक्त वोल्टेज को ऑब्जेक्ट का विखंडन वोल्टेज कहा जाता है। प्रयुक्त वोल्टेज द्वारा किसी दिए गए इंसुलेटिंग ऑब्जेक्ट में बनाया गया विद्युत क्षेत्र वस्तु के आकार और आकृति और उस वस्तु के स्थान पर निर्भर करता है जहां वोल्टेज लगाया जाता है, इसलिए सामग्री की परावैद्युत शक्ति के अतिरिक्त, विखंडन वोल्टेज इन कारकों पर निर्भर करता है।

दो फ्लैट धातु इलेक्ट्रोड के बीच इन्सुलेटर की फ्लैट शीट में, विद्युत क्षेत्र $E$ वोल्टेज अंतर के समानुपाती होता है जो इन्सुलेटर की मोटाई ${\ce {D}}$ से विभाजित होता है, इसलिए सामान्य रूप से विखंडन वोल्टेज $V_{\text{b}}$ परावैद्युत सामर्थ्य $E_{\text{ds}}$ और लंबाई के समानुपाती होता है,दो चालकों के बीच इन्सुलेशन

V_{\text{b}}=DE_{\text{ds}}

चूंकि चालकों का आकार विखंडन वोल्टेज को प्रभावित कर सकता है।

विखंडन की प्रक्रिया(ब्रेकडाउन प्रोसेस)

विखंडन स्थानीय प्रक्रिया है, और यह इन्सुलेट माध्यम में उच्च वोल्टेज अंतर के अधीन होता है जो इन्सुलेटर में किसी भी बिंदु पर प्रारंभ होता है विद्युत क्षेत्र पहले सामग्री की स्थानीय परावैद्युत शक्ति से अधिक हो जाता है। चूंकि चालक की सतह पर विद्युत क्षेत्र हवा या तेल जैसे सजातीय इन्सुलेटर में डूबे हुए चालक के लिए उभरे हुए हिस्सों, नुकीले बिंदुओं और किनारों पर सबसे अधिक होता है, सामान्यतः विखंडन इन बिंदुओं पर ही प्रारंभ होता है। यदि विखंडन ठोस इंसुलेटर में स्थानीय दोष, जैसे सिरेमिक इंसुलेटर में दरार या बुलबुला के कारण होता है, तो यह छोटे से क्षेत्र तक सीमित रह सकता है; इसे आंशिक निर्वहन कहा जाता है। तीव्र नुकीले चालक के निकटवर्ती गैस में, स्थानीय विखंडन प्रक्रियाएं, कोरोना डिस्चार्ज या ब्रश निर्वहन, चालक को गैस में आयनों के रूप में रिसाव की अनुमति दे सकते हैं। चूंकि, सामान्यतः सजातीय ठोस इन्सुलेटर में क्षेत्र के विखंडन और प्रवाहकीय बनने के बाद इसमें कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है, और इन्सुलेटर की शेष लंबाई पर पूर्ण वोल्टेज अंतर प्रयुक्त होता है। चूंकि वोल्टेज ड्रॉप अब कम लंबाई में है, यह शेष सामग्री में उच्च विद्युत क्षेत्र बनाता है, जिससे अधिक सामग्रीविखंडित हो जाती है। तो विखंडन क्षेत्र तीव्र ी से (माइक्रोसेकंड के अंदर) इंसुलेटर के छोर से दूसरे छोर तक वोल्टेज ग्रेडिएंट(वोल्टेज ढाल) की दिशा में फैलता है, जब तक कि वोल्टेज अंतर को प्रयुक्त करने वाले दो संपर्कों के बीच सामग्री के माध्यम से निरंतर प्रवाहकीय पथ नहीं बनाया जाता है, जिससे धारा की अनुमति मिलती है , जिससे उनके बीच प्रवाह हो सके।

विद्युतचुंबकीय तरंग के कारण बिना वोल्टेज लगाए भी विद्युतीय विखंडन हो सकता है। जब पर्याप्त तीव्र विद्युत चुम्बकीय तरंग भौतिक माध्यम से निकलती है, तो तरंग का विद्युत क्षेत्र अस्थायी विद्युत विखंडन का कारण बनने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली हो सकता है। उदाहरण के लिए, हवा में छोटे से स्थान पर केंद्रित लेज़र बीम फोकल प्वाइंट(केंद्र बिंदु) पर बिजली केविखंडन और हवा के आयनीकरण का कारण बन सकता है।

परिणाम

व्यावहारिक विद्युत परिपथों में विद्युत विखंडन सामान्यतः अवांछित घटना है, इंसुलेटिंग सामग्री की विफलता के कारण शार्टसर्किट(लघु-परिपथ) होता है, जिसके परिणामस्वरूप उपकरण की भयावह विफलता हो सकती है। विद्युत परिपथ में, प्रतिरोध में अचानक गिरावट से सामग्री के माध्यम से उच्च धारा प्रवाहित होती है, इससे विद्युत चाप का प्रारंभ होता है, और यदि सुरक्षा उपकरण धारा को जल्दी से बाधित नहीं करते हैं तो अचानक अत्यधिक जूल हीटिंग से इंसुलेटिंग सामग्री या सर्किट के अन्य हिस्से पिघल सकते हैं या विस्फोटक रूप से वाष्पीकृत हो सकते हैं, उपकरण को नुकसान पहुंचा सकते हैं और आग का खतरा पैदा कर सकते हैं। चूंकि, परिपथ में बाहरी सुरक्षात्मक उपकरण जैसे परिपथ वियोजक(सर्किट ब्रेकर) और धारा लिमिटिंग उच्च धारा को रोक सकते हैं; और विखंडन प्रक्रिया ही अनिवार्य रूप से विनाशकारी नहीं है और प्रतिवर्ती हो सकती है। यदि बाहरी परिपथ द्वारा आपूर्ति की गई धारा को पर्याप्त रूप से जल्दी से हटा दिया जाता है, तो सामग्री को कोई हानि नहीं होती है, और प्रयुक्त वोल्टेज को कम करने से सामग्री की इन्सुलेट स्थिति में संक्रमण हो जाता है।

स्थैतिक बिजली के कारण बिजली और चिंगारी हवा के विद्युत विखंडन के प्राकृतिक उदाहरण हैं। विद्युतीय विखंडन कई विद्युत घटकों के सामान्य ऑपरेटिंग मोड(संचालन विधा) का हिस्सा है, जैसे फ्लोरोसेंट रोशनी, और नीयन रोशनी, ज़ेनर डायोड, हिमस्खलन डायोड, आईएमपीएटीटी डायोड, पारा-वाष्प सुधारक(मरकरी वेपर रेक्टीफायर), थाइरेट्रॉन, इग्निट्रॉन और क्रिट्रॉन ट्यूब जैसे गैस डिस्चार्ज लैंप , और स्पार्क प्लग इत्यादि।

विद्युत रोधन की विफलता

विद्युतीय विखंडन प्रायः बिजली वितरण ग्रिड में उच्च वोल्टेज ट्रांसफार्मर या संधारित्र के अंदर उपयोग किए जाने वाले ठोस या तरल इन्सुलेट सामग्री की विफलता से जुड़ा होता है, जिसके परिणामस्वरूप सामान्यतः शार्टसर्किट या उड़ा हुआ फ्यूज होता है। भूमिगत विद्युत केबलों के अंदर, या पेड़ों की निकटवर्ती शाखाओं की ओर जाने वाली लाइनों के अंदर, ओवरहेड विद्युत विद्युत-प्रसारण को निलंबित करने वाले इंसुलेटर में विद्युत खराबी भी हो सकती है।

एकीकृत परिपथों और अन्य ठोस अवस्था वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के डिजाइन में परावैद्युत विखंडन भी महत्वपूर्ण है। ऐसे उपकरणों में इन्सुलेट सतहें सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज का सामना करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, किन्तु स्थैतिक बिजली से उच्च वोल्टेज इन सतहों को नष्ट कर सकता है, जिससे उपकरण प्रयोगहीन हो जाता है। कैपेसिटर की परावैद्युत शक्ति सीमित करती है कि कितनी ऊर्जा संग्रहीत की जा सकती है और उपकरण के लिए सुरक्षित कार्यशील वोल्टेज कितना है।^[2]

क्रियाविधि

विखंडन तंत्र ठोस, तरल और गैसों में भिन्न होते हैं। विखंडन इलेक्ट्रोड सामग्री, चालक सामग्री की तीव्र वक्रता (स्थानीय रूप से तीव्र विद्युत क्षेत्रों के परिणामस्वरूप), इलेक्ट्रोड के बीच के अंतर के आकार और अंतराल में सामग्री के घनत्व से प्रभावित होता है।

ठोस

ठोस सामग्री में (जैसे कि बिजली के तारों में) लंबे समय तक आंशिक निर्वहन सामान्यतः विखंडन से पहले होता है, जो इन्सुलेटर और वोल्टेज अंतराल के निकटतम धातुओं को कम करता है। अंतत: आंशिक निर्वहन कार्बनीकृत सामग्री के चैनल के माध्यम से होता है जो अंतराल के विपरीत विद्युत प्रवाहित करता है।

तरल पदार्थ

तरल पदार्थों में विखंडन के संभावित तंत्र में बुलबुले, छोटी अशुद्धियाँ और विद्युत सुपरहीटिंग सम्मिलित हैं। तरल पदार्थों में विखंडन की प्रक्रिया हाइड्रोडायनामिक प्रभावों से जटिल होती है, क्योंकि इलेक्ट्रोड के बीच के अंतराल में गैर-रैखिक विद्युत क्षेत्र की शक्ति से द्रव पर अतिरिक्त दबाव डाला जाता है।

अतिचालकता के लिए शीतलक के रूप में उपयोग की जाने वाली तरलीकृत गैसों में - जैसे 4.2 केल्विन (इकाइयां) पर हीलियम या 77 केल्विन पर नाइट्रोजन - बुलबुले के विखंडन को प्रेरित कर सकते हैं।

ऑयल-कूल्ड और ऑयल-इंसुलेटेड ट्रांसफॉर्मर में विखंडन के लिए फील्ड स्ट्रेंथ लगभग 20 kV/mm (शुष्क हवा के लिए 3 kV/mm की तुलना में) होती है। उपयोग किए गए शुद्ध तेलों के अतिरिक्त, छोटे कण प्रदूषकों को दोष दिया जाता है।

गैसें

विद्युत विखंडन गैस के अंदर तब होता है जब गैस की परावैद्युत शक्ति पार हो जाती है। तीव्र वोल्टेज ग्रेडियेंट के क्षेत्र निकवर्ती गैस को आंशिक रूप से आयनित करने और संचालन प्रारंभ करने का कारण बन सकते हैं। यह जानबूझकर लो प्रेशर डिस्चार्ज जैसे फ्लोरोसेंट लाइट्स में किया जाता है। वोल्टेज जो गैस के विद्युत विखंडन की ओर ले जाता है, पास्चेन के नियम द्वारा अनुमानित है।

हवा में आंशिक निर्वहन गरज के साथ या उच्च वोल्टेज उपकरण के निकटतम ओजोन की "ताजी हवा" की गंध का कारण बनता है। चूंकि हवा सामान्यतः उत्कृष्ट इन्सुलेटर है, अतः जब पर्याप्त उच्च वोल्टेज (लगभग 3 x 10⁶ वोल्ट/मीटर या 3 केवी/मिमी का विद्युत क्षेत्र^[3]) द्वारा जोर दिया जाता है, तो हवा आंशिक रूप से प्रवाहकीय होकर विखंडित होना शुरू कर सकती है। अपेक्षाकृत छोटे अंतरालों के विपरीत , हवा में विखंडन वोल्टेज अंतराल की लंबाई के दबाव का कार्य है। यदि वोल्टेज पर्याप्त रूप से उच्च है, तो हवा का पूर्ण विद्युत विखंडन विद्युत चिंगारी या विद्युत चाप में परिणत होगा जो पूरे अंतर को सीमित करता है।

चिंगारी का रंग उन गैसों पर निर्भर करता है जो गैसीय मीडिया बनाती हैं। इसके विपरीत स्थैतिक बिजली द्वारा उत्पन्न छोटी चिंगारियां कठिनाई से श्रव्य हो सकती हैं, बड़ी चिंगारियां प्रायः प्रबल झटके या धमाके के साथ होती हैं। बिजली विशाल चिंगारी का उदाहरण है जो कई मील लंबी हो सकती है।

आग्रही चाप

यदि कोई फ़्यूज़ या परिपथ वियोजक विद्युत(शक्ति) परिपथ में चिंगारी के माध्यम से धारा को बाधित करने में विफल रहता है, तो धारा जारी रह सकती है, जिससे बहुत गर्म विद्युत चाप(लगभग 30,000 डिग्री सेल्सीयस) बनता है। चाप का रंग मुख्य रूप से संवाहक गैसों पर निर्भर करता है, जिनमें से कुछ वाष्पीकृत होने से पहले ठोस हो सकते हैं और चाप में गर्म प्लाज्मा (भौतिकी) में मिश्रित हो सकते हैं। चाप में और उसके आस-पास मुक्त आयन नए रासायनिक यौगिकों, जैसे ओजोन, कार्बन मोनोआक्साइड और नाइट्रस ऑक्साइड बनाने के लिए पुनः संयोजित होते हैं। ओजोन को इसकी विशिष्ट गंध के कारण आसानी से देखा जा सकता है।^[4]

चूंकि चिंगारी और चाप सामान्यतः अवांछनीय होते हैं, वे गैसोलीन इंजनों के लिए स्पार्क प्लग, धातुओं की विद्युत वेल्डिंग, या विद्युत चाप भट्टी में धातु के पिघलने जैसे अनुप्रयोगों में उपयोगी हो सकते हैं। गैस डिस्चार्ज से पहले गैस भिन्न-भिन्न रंगों से चमकती है जो परमाणुओं के उत्सर्जन स्पेक्ट्रम पर निर्भर करती है। सभी तंत्र पूरी तरह से समझ में नहीं आते हैं।

टूटने से पहले वोल्टेज-धारा संबंध

उम्मीद की जाती है कि वैक्यूम स्वयं श्विंगर सीमा पर या उसके पास विद्युत विखंडन से निकलेगा।

वोल्ट-धारा संबंध

गैस विखंडन पहले, वोल्टेज और धारा के बीच गैर-रैखिक संबंध होता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। क्षेत्र 1 में मुक्त आयन होते हैं जिन्हें क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जा सकता है और धारा प्रेरित की जा सकती है। ये निश्चित वोल्टेज और स्थिर धारा के बाद संतृप्त हो जाएंगे क्षेत्र 2 देंगे। क्षेत्र 3 और क्षेत्र 4 आयन हिमस्खलन के कारण होते हैं जैसा कि टाउनसेंड डिस्चार्ज तंत्र द्वारा समझाया गया है।

फ्रेडरिक पासचेन ने विखंडन स्थिति और विखंडन वोल्टेज के बीच संबंध स्थापित किया। उन्होंने एक सूत्र निकाला जो एकसमान फील्ड गैप के लिए ब्रेकडाउन वोल्टेज( $V_{\text{b}}$ ) अंतराल की लंबाई( $d$ ) और गैप प्रेशर ( $p$ ) के फलन के रूप में परिभाषित करता है।^[5]

V_{\text{b}}={Bpd \over \ln \left({Apd \over \ln \left(1+{1 \over \gamma }\right)}\right)}

पाशेन ने दबाव अंतराल के न्यूनतम मूल्य के बीच संबंध भी निकाला जिसके लिए न्यूनतम वोल्टेज के साथ विखंडन होता है।^[5]

{\begin{aligned}(pd)_{\min }&={2.718 \over A}\ln \left(1+{\frac {1}{\gamma }}\right)\\V_{{\text{b}},\min }&=2.718{B \over A}\ln \left(1+{\frac {1}{\gamma }}\right)\end{aligned}}

$A$ और $B$ उपयोग की गई गैस के आधार पर स्थिरांक हैं।

कोरोना विखंडन

उच्चतम विद्युत तनाव वाले बिंदुओं पर, उच्च वोल्टेज चालकों पर कोरोना डिस्चार्ज के रूप में हवा का आंशिक विखंडन होता है। ऐसे चालक जिनमें नुकीले बिंदु होते हैं, या छोटी त्रिज्या वाली गेंदें, परावैद्युत विखंडन का कारण बनती हैं, क्योंकि बिंदुओं के निकटतम क्षेत्र की शक्ति सपाट सतह के निकटतम क्षेत्र की शक्ति की तुलना में अधिक होती है। उच्च-वोल्टेज तंत्र को गोलाकार वक्रों और ग्रेडिंग रिंगों के साथ डिज़ाइन किया गया है जिससे संकेंद्रित क्षेत्रों से बचा जा सके जो विखंडन को अवक्षेपित करते हैं।

उपस्थिति

कोरोना को कभी-कभी उच्च वोल्टेज तारों के चारों ओर नीली चमक के रूप में देखा जाता है और उच्च वोल्टेज बिजली लाइनों के साथ तीव्र ध्वनि के रूप में सुनी जाती है। कोरोना रेडियो फ्रीक्वेंसी ध्वनि भी उत्पन्न करता है जिसे 'स्थिर' या 'रेडियो रिसीवर' पर प्रतिध्वनि के रूप में भी सुना जा सकता है। कोरोना स्वाभाविक रूप से "सेंट एल्मो फायर" के रूप में उच्च बिंदुओं पर भी हो सकता है जैसे कि चर्च के शिखर, ट्रीटॉप्स, या गरज के समय जहाज के मस्तूल इत्यादि।

ओजोन पीढ़ी

जल शोधन प्रक्रिया में 30 से अधिक वर्षों से कोरोना डिस्चार्ज ओजोन जनरेटर का उपयोग किया गया है। ओजोन जहरीली गैस है, जो क्लोरीन से भी अधिक शक्तिशाली है। विशिष्ट पेयजल उपचार संयंत्र में, जीवाणु को मारने और वायरस को नष्ट करने के लिए ओजोन गैस को फ़िल्टर किए गए पानी में घोल दिया जाता है। ओजोन पानी से दुर्गंध और स्वाद को भी दूर करता है। ओजोन का मुख्य लाभ यह है कि उपभोक्ता तक पानी पहुंचने से पहले कोई भी अवशिष्ट ओवरडोज गैसीय ऑक्सीजन में विघटित हो जाता है। यह क्लोरीन गैस या क्लोरीन लवण के विपरीत है, जो पानी में अधिक समय तक रहता है और उपभोक्ता द्वारा आस्वादन किया जा सकता है।

अन्य उपयोग

चूंकि कोरोना डिस्चार्ज सामान्यतः अवांछनीय है, वर्तमान समय तक यह फ़ोटोकॉपियर (जैरोग्राफ़ी) और लेजर प्रिंटर के संचालन में आवश्यक था। कई आधुनिक कॉपियर और लेजर प्रिंटर अब विद्युत प्रवाहकीय रोलर के साथ फोटोचालक ड्रम को चार्ज करते हैं, जिससे अवांछित इनडोर ओजोन प्रदूषण कम हो जाता है।

बिजली की छड़ें हवा में प्रवाहकीय पथ बनाने के लिए कोरोना डिस्चार्ज का उपयोग करती हैं जो छड़ की ओर संकेत करती हैं, भवनों और अन्य संरचनाओं से संभावित रूप से हानिकारक बिजली को दूर करती हैं।^[6]

कई पॉलिमर की सतह के गुणों को संशोधित करने के लिए कोरोना डिस्चार्ज का भी उपयोग किया जाता है। कोरोना उपचार का उदाहरण प्लास्टिक सामग्री का उपचार है जो पेंट या स्याही को ठीक से पालन करने की अनुमति देता है।

विघटनकारी उपकरण

ठोस विसंवाहक के अंदर डाइलेक्ट्रिक विखंडन स्थायी रूप से इसकी उपस्थिति और गुणों को बदल सकता है। जैसा कि इस लिचेंबर्ग चित्र में दिखाया गया है।

विघटनकारी उपकरण^{[citation needed]} विघटनकारी डिवाइस को विद्युत रूप से इसकी परावैद्युत शक्ति से विपरीत एक परावैद्युत ओवरस्ट्रेस करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिससे जानबूझकर डिवाइस के विद्युत विखंडन का कारण बन सके। व्यवधान इन्सुलेट स्थिति से अत्यधिक विद्युत चालन स्थिति में परावैद्युत के एक हिस्से के अचानक संक्रमण का कारण बनता है। यह संक्रमण विद्युत चिंगारी या प्लाज्मा (भौतिकी) चैनल के गठन की विशेषता है, संभवतः परावैद्युत सामग्री के हिस्से के माध्यम से विद्युत चाप द्वारा पीछा किया जाता है।

यदि परावैद्युत ठोस, स्थायी भौतिक और रासायनिक परिवर्तन होता है, तो निर्वहन के मार्ग में सामग्री की परावैद्युत शक्ति पर्याप्त मात्रा में कम हो जाएगी, और उपकरण को मात्र एक बार उपयोग किया जा सकता है। चूंकि, यदि परावैद्युत पदार्थ तरल या गैस है, तो परावैद्युत प्लाज्मा चैनल के माध्यम से एक बार बाहरी रूप से बाधित होने पर परावैद्युत अपने इन्सुलेट गुणों को पूरी तरह से ठीक कर सकता है।

वाणिज्यिक स्पार्क अंतराल इस गुण का उपयोग स्पंदित बिजली प्रणालियों में उच्च वोल्टेज को अचानक स्विच करने के लिए करते हैं, दूरसंचार और विद्युत शक्ति प्रणालियों के लिए वोल्टेज स्पाइक सुरक्षा प्रदान करते हैं, और आंतरिक दहन इंजनों में स्पार्क प्लग के माध्यम से ईंधन को प्रज्वलित करते हैं। प्रारंभिक रेडियो टेलीग्राफ प्रणाली में स्पार्क-गैप ट्रांसमीटर का उपयोग किया गया था।

यह भी देखें

तुलनात्मक ट्रैकिंग सूचकांक

संदर्भ

↑ ^1.0 ^1.1 Ray, Subir (2013). An Introduction to High Voltage Engineering, 2nd Ed. PHI Learning Ltd. p. 1. ISBN 9788120347403.
↑ Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A. (2017). "Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown". Scientific Reports. 7 (1): 932. Bibcode:2017NatSR...7..932B. doi:10.1038/s41598-017-01007-9. PMC 5430567. PMID 28428625.
↑ Hong, Alice (2000). "Dielectric Strength of Air". The Physics Factbook.
↑ "Lab Note #106 Environmental Impact of Arc Suppression". Arc Suppression Technologies. April 2011. Retrieved March 15, 2012.
↑ ^5.0 ^5.1 Ray, Subir (2009). An Introduction to High Voltage Engineering. PHI Learning. pp. 19–21. ISBN 978-8120324176.
↑ Young, Hugh D.; Roger A. Freedman; A. Lewis Ford (2004) [1949]. "Electric Potential". Sears and Zemansky's University Physics (11 ed.). San Francisco: Addison Wesley. pp. 886–7. ISBN 0-8053-9179-7.

[Ray1-1] 1.0 ^1.1 Ray, Subir (2013). An Introduction to High Voltage Engineering, 2nd Ed. PHI Learning Ltd. p. 1. ISBN 9788120347403.

[2] Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A. (2017). "Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown". Scientific Reports. 7 (1): 932. Bibcode:2017NatSR...7..932B. doi:10.1038/s41598-017-01007-9. PMC 5430567. PMID 28428625.

[3] Hong, Alice (2000). "Dielectric Strength of Air". The Physics Factbook.

[4] "Lab Note #106 Environmental Impact of Arc Suppression". Arc Suppression Technologies. April 2011. Retrieved March 15, 2012.

[:0-5] 5.0 ^5.1 Ray, Subir (2009). An Introduction to High Voltage Engineering. PHI Learning. pp. 19–21. ISBN 978-8120324176.

[UnivPhys-6] Young, Hugh D.; Roger A. Freedman; A. Lewis Ford (2004) [1949]. "Electric Potential". Sears and Zemansky's University Physics (11 ed.). San Francisco: Addison Wesley. pp. 886–7. ISBN 0-8053-9179-7.

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 {{short description|Conduction of electricity through an insulator under sufficiently high voltage}}
-[[Image:electrostatic-discharge.jpg|thumbnail|right|180px|[[टेस्ला कॉइल]] से रिबन जैसे [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] फिलामेंट्स दिखाते हुए [[बिजली का निर्वहन|विद्युत निर्वहन]] में विद्युतीय विखंडन।]][[इलेक्ट्रानिक्स]] में, विद्युतीय विखंडन या डाइइलेक्ट्रिक विखंडन ऐसी प्रक्रिया है जो तब होती है जब विद्युत इंसुलेटर सामग्री ([[ढांकता हुआ|परावैद्युत]]),जो पर्याप्त उच्च [[वोल्टेज]] के अधीन होती है, तथा अचानक [[विद्युत कंडक्टर]] बन जाता है और [[विद्युत प्रवाह]] इसके माध्यम से प्रवाहित होता है। जब प्रयुक्त वोल्टेज के कारण [[विद्युत क्षेत्र]] सामग्री की [[ढांकता हुआ ताकत|परावैद्युत शक्ति]] से अधिक हो जाता है तो सभी इन्सुलेट सामग्री विखंडित हो  जाती है। वह वोल्टेज जिस पर दी गई इंसुलेटिंग वस्तु प्रवाहकीय हो जाती है, उसे [[ब्रेकडाउन वोल्टेज|विखंडन वोल्टेज]] कहा जाता है और, इसकी परावैद्युत शक्ति के अतिरिक्त, इसके आकार और आकृति पर निर्भर करता है, और जिस वस्तु पर वोल्टेज लगाया जाता है, उस पर निर्भर करता है। पर्याप्त [[विद्युत क्षमता]] के अनुसार, [[ठोस]], [[तरल|तरल पदार्थ]] या [[गैस|गैसों]] (और सैद्धांतिक रूप से निर्वात में भी) के अंदर विद्युत विखंडन हो सकता है। चूंकि, प्रत्येक प्रकार के परावैद्युत माध्यम के लिए विशिष्ट विखंडन तंत्र भिन्न होते हैं।
+[[Image:electrostatic-discharge.jpg|thumbnail|right|180px|[[टेस्ला कॉइल]] से रिबन जैसे [[प्लाज्मा (भौतिकी)]] फिलामेंट्स दिखाते हुए [[बिजली का निर्वहन|विद्युत निर्वहन]] में विद्युतीय विखंडन।]][[इलेक्ट्रानिक्स]] में, विद्युतीय विखंडन या डाइइलेक्ट्रिक विखंडन ऐसी प्रक्रिया है जो तब होती है जब विद्युत इंसुलेटर सामग्री ([[ढांकता हुआ|परावैद्युत]]),जो पर्याप्त उच्च [[वोल्टेज]] के अधीन होती है, तथा अचानक [[विद्युत कंडक्टर|विद्युत चालक]] बन जाता है और [[विद्युत प्रवाह]] इसके माध्यम से प्रवाहित होता है। जब प्रयुक्त वोल्टेज के कारण [[विद्युत क्षेत्र]] सामग्री की [[ढांकता हुआ ताकत|परावैद्युत शक्ति]] से अधिक हो जाता है तो सभी इन्सुलेट सामग्री विखंडित हो जाती है। वह वोल्टेज जिस पर दी गई इंसुलेटिंग वस्तु प्रवाहकीय हो जाती है, उसे [[ब्रेकडाउन वोल्टेज|विखंडन वोल्टेज]] कहा जाता है और, इसकी परावैद्युत शक्ति के अतिरिक्त, इसके आकार और आकृति पर निर्भर करता है, और जिस वस्तु पर वोल्टेज लगाया जाता है, उस पर निर्भर करता है। पर्याप्त [[विद्युत क्षमता]] के अनुसार, [[ठोस]], [[तरल|तरल पदार्थ]] या [[गैस|गैसों]] (और सैद्धांतिक रूप से निर्वात में भी) के अंदर विद्युत विखंडन हो सकता है। चूंकि, प्रत्येक प्रकार के परावैद्युत माध्यम के लिए विशिष्ट विखंडन तंत्र भिन्न होते हैं।
 विद्युतीय विखंडन क्षणिक घटना हो सकती है (जैसा कि [[स्थिरविद्युत निर्वाह]] में होता है), या यदि सुरक्षात्मक उपकरण शक्ति परिपथ में धारा को बाधित करने में विफल रहते हैं, तो निरंतर [[इलेक्ट्रिक आर्क|इलेक्ट्रिक चाप]] हो सकता है। इस स्थितियों में विद्युतीय विखंडन से बिजली के उपकरणों की भयावह विफलता और आग लगने का खतरा हो सकता है।
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   }}</ref> ऐसी सामग्री जिसमें कुछ आवेश वाहक होते हैं, जैसे कांच या सिरेमिक आदि , किसी दिए गए विद्युत क्षेत्र के साथ बहुत छोटी धारा का संचालन करेगा और इसकी प्रतिरोधकता अधिक होगी; इसे [[विद्युत इन्सुलेटर]] या डाइइलेक्ट्रिक कहा जाता है। सभी पदार्थ आवेशित कणों से बने होते हैं, किन्तु इंसुलेटर के सामान्य गुण यह है कि ऋणात्मक आवेश, कक्षीय इलेक्ट्रॉन, धनात्मक आवेश, [[परमाणु नाभिक]] से कसकर बंधे होते हैं, और आसानी से गतिमान बनने के लिए मुक्त नहीं हो सकते।
-चूंकि, जब निश्चित क्षेत्र की शक्ति पर किसी भी इंसुलेटिंग पदार्थ पर बड़ा पर्याप्त विद्युत क्षेत्र प्रयुक्त किया जाता है, तो सामग्री में आवेश वाहकों की संख्या परिमाण के कई क्रमों से अचानक बढ़ जाती है, इसलिए इसका प्रतिरोध गिर जाता है और यह कंडक्टर बन जाता है।<ref name="Ray1"/> अतः इसे विद्युतीय विखंडन कहा जाता है। विखंडन का कारण बनने वाला भौतिक तंत्र भिन्न-भिन्न पदार्थों में भिन्न होता है। ठोस में, यह सामान्यतः तब होता है जब विद्युत क्षेत्र बाहरी [[रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन|रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉनों]] को उनके परमाणुओं से दूर खींचने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली हो जाता है, इसलिए वे गतिमान बन जाते हैं, और अन्य परमाणुओं के साथ उनके विरोध से उत्पन्न गर्मी अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को छोड़ती है।एक गैस में, विद्युत क्षेत्र मुक्त इलेक्ट्रॉनों की छोटी संख्या को स्वाभाविक रूप से इतनी उच्च गति से गति प्रदान करता है कि जब वे गैस के अणुओं से टकराते हैं ([[आयनीकरण|फोटोआयनाइजेशन]] अथवा [[आयनीकरण|फोटोआयनीकरण]] और [[रेडियोधर्मी क्षय]] जैसी प्रक्रियाओं के कारण) तो वे उनमें से अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं, जिन्हें आयनीकरण कहा जाता है, जो [[टाउनसेंड डिस्चार्ज]] नामक [[श्रृंखला अभिक्रिया]] में अधिक मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनों का निर्माण करते हुए अधिक अणुओं को आयनित करते हैं। जैसा कि इन उदाहरणों से संकेत मिलता है, अधिकांश सामग्रियों में विखंडन तीव्र श्रृंखला अभिक्रिया से होता है जिसमें गतिमान आवेशित कण अतिरिक्त आवेशित कण छोड़ते हैं।
+चूंकि, जब निश्चित क्षेत्र की शक्ति पर किसी भी इंसुलेटिंग पदार्थ पर बड़ा पर्याप्त विद्युत क्षेत्र प्रयुक्त किया जाता है, तो सामग्री में आवेश वाहकों की संख्या परिमाण के कई क्रमों से अचानक बढ़ जाती है, इसलिए इसका प्रतिरोध गिर जाता है और यह चालक बन जाता है।<ref name="Ray1"/> अतः इसे विद्युतीय विखंडन कहा जाता है। विखंडन का कारण बनने वाला भौतिक तंत्र भिन्न-भिन्न पदार्थों में भिन्न होता है। ठोस में, यह सामान्यतः तब होता है जब विद्युत क्षेत्र बाहरी [[रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन|रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉनों]] को उनके परमाणुओं से दूर खींचने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली हो जाता है, इसलिए वे गतिमान बन जाते हैं, और अन्य परमाणुओं के साथ उनके विरोध से उत्पन्न गर्मी अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को छोड़ती है।गैस में, विद्युत क्षेत्र मुक्त इलेक्ट्रॉनों की छोटी संख्या को स्वाभाविक रूप से इतनी उच्च गति से गति प्रदान करता है कि जब वे गैस के अणुओं से टकराते हैं ([[आयनीकरण|फोटोआयनाइजेशन]] अथवा [[आयनीकरण|फोटोआयनीकरण]] और [[रेडियोधर्मी क्षय]] जैसी प्रक्रियाओं के कारण) तो वे उनमें से अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं, जिन्हें आयनीकरण कहा जाता है, जो [[टाउनसेंड डिस्चार्ज]] नामक [[श्रृंखला अभिक्रिया]] में अधिक मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनों का निर्माण करते हुए अधिक अणुओं को आयनित करते हैं। जैसा कि इन उदाहरणों से संकेत मिलता है, अधिकांश सामग्रियों में विखंडन तीव्र श्रृंखला अभिक्रिया से होता है जिसमें गतिमान आवेशित कण अतिरिक्त आवेशित कण छोड़ते हैं।
 === डाइलेक्ट्रिक शक्ति और विखंडन वोल्टेज ===
 विद्युत क्षेत्र की शक्ति (वोल्ट प्रति मीटर में) जिस पर विखंडन होता है, वह इंसुलेटिंग सामग्री की [[आंतरिक संपत्ति|आंतरिक गुण]] है जिसे इसकी [[ढांकता हुआ ताकत|परावैद्युत शक्ति]] कहा जाता है। विद्युत क्षेत्र सामान्यतः सामग्री पर लगाए गए वोल्टेज अंतर के कारण होता है। किसी दिए गए इंसुलेटिंग ऑब्जेक्ट में विखंडन का कारण बनने के लिए आवश्यक प्रयुक्त वोल्टेज को ऑब्जेक्ट का विखंडन वोल्टेज कहा जाता है। प्रयुक्त वोल्टेज द्वारा किसी दिए गए इंसुलेटिंग ऑब्जेक्ट में बनाया गया विद्युत क्षेत्र वस्तु के आकार और आकृति और उस वस्तु के स्थान पर निर्भर करता है जहां वोल्टेज लगाया जाता है, इसलिए सामग्री की [[ढांकता हुआ ताकत|परावैद्युत शक्ति]] के अतिरिक्त, विखंडन वोल्टेज इन कारकों पर निर्भर करता है।
-दो फ्लैट धातु इलेक्ट्रोड के बीच इन्सुलेटर की फ्लैट शीट में, विद्युत क्षेत्र <math>E</math> वोल्टेज अंतर के समानुपाती होता है जो इन्सुलेटर की मोटाई <chem> D </chem> से विभाजित होता है, इसलिए सामान्य रूप से विखंडन वोल्टेज <math>V_\text{b}</math> परावैद्युत सामर्थ्य <math>E_\text{ds}</math> और लंबाई के समानुपाती होता है,दो कंडक्टरों के बीच इन्सुलेशन
+दो फ्लैट धातु इलेक्ट्रोड के बीच इन्सुलेटर की फ्लैट शीट में, विद्युत क्षेत्र <math>E</math> वोल्टेज अंतर के समानुपाती होता है जो इन्सुलेटर की मोटाई <chem> D </chem> से विभाजित होता है, इसलिए सामान्य रूप से विखंडन वोल्टेज <math>V_\text{b}</math> परावैद्युत सामर्थ्य <math>E_\text{ds}</math> और लंबाई के समानुपाती होता है,दो चालकों के बीच इन्सुलेशन
 :<math>V_\text{b} = D E_\text{ds}</math>
-चूंकि कंडक्टरों का आकार विखंडन वोल्टेज को प्रभावित कर सकता है।
+चूंकि चालकों का आकार विखंडन वोल्टेज को प्रभावित कर सकता है।
 === विखंडन की प्रक्रिया(ब्रेकडाउन प्रोसेस) ===
-विखंडन स्थानीय प्रक्रिया है, और यह इन्सुलेट माध्यम में उच्च वोल्टेज अंतर के अधीन होता है जो इन्सुलेटर में किसी भी बिंदु पर प्रारंभ होता है विद्युत क्षेत्र पहले सामग्री की स्थानीय परावैद्युत शक्ति से अधिक हो जाता है। चूंकि कंडक्टर की सतह पर विद्युत क्षेत्र हवा या तेल जैसे सजातीय इन्सुलेटर में डूबे हुए कंडक्टर के लिए उभरे हुए हिस्सों, नुकीले बिंदुओं और किनारों पर सबसे अधिक होता है, सामान्यतः विखंडन इन बिंदुओं पर ही प्रारंभ होता है। यदि विखंडन ठोस इंसुलेटर में स्थानीय दोष, जैसे सिरेमिक इंसुलेटर में दरार या बुलबुला के कारण होता है, तो यह छोटे से क्षेत्र तक सीमित रह सकता है; इसे आंशिक निर्वहन कहा जाता है। तीव्र नुकीले कंडक्टर के निकटवर्ती गैस में, स्थानीय विखंडन प्रक्रियाएं, [[कोरोना डिस्चार्ज]] या [[ब्रश निर्वहन]], कंडक्टर को गैस में आयनों के रूप में रिसाव की अनुमति दे सकते हैं। चूंकि, सामान्यतः सजातीय ठोस इन्सुलेटर में क्षेत्र के विखंडन और प्रवाहकीय बनने के बाद इसमें कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है, और इन्सुलेटर की शेष लंबाई पर पूर्ण वोल्टेज अंतर प्रयुक्त होता है। चूंकि वोल्टेज ड्रॉप अब कम लंबाई में है, यह शेष सामग्री में उच्च विद्युत क्षेत्र बनाता है, जिससे अधिक सामग्रीविखंडित हो  जाती है। तो विखंडन क्षेत्र तीव्र ी से (माइक्रोसेकंड के अंदर) इंसुलेटर के छोर से दूसरे छोर तक वोल्टेज ग्रेडिएंट(वोल्टेज ढाल) की दिशा में फैलता है, जब तक कि वोल्टेज अंतर को प्रयुक्त करने वाले दो संपर्कों के बीच सामग्री के माध्यम से निरंतर प्रवाहकीय पथ नहीं बनाया जाता है, जिससे धारा की अनुमति मिलती है , जिससे उनके बीच प्रवाह हो सके।
+विखंडन स्थानीय प्रक्रिया है, और यह इन्सुलेट माध्यम में उच्च वोल्टेज अंतर के अधीन होता है जो इन्सुलेटर में किसी भी बिंदु पर प्रारंभ होता है विद्युत क्षेत्र पहले सामग्री की स्थानीय परावैद्युत शक्ति से अधिक हो जाता है। चूंकि चालक की सतह पर विद्युत क्षेत्र हवा या तेल जैसे सजातीय इन्सुलेटर में डूबे हुए चालक के लिए उभरे हुए हिस्सों, नुकीले बिंदुओं और किनारों पर सबसे अधिक होता है, सामान्यतः विखंडन इन बिंदुओं पर ही प्रारंभ होता है। यदि विखंडन ठोस इंसुलेटर में स्थानीय दोष, जैसे सिरेमिक इंसुलेटर में दरार या बुलबुला के कारण होता है, तो यह छोटे से क्षेत्र तक सीमित रह सकता है; इसे आंशिक निर्वहन कहा जाता है। तीव्र नुकीले चालक के निकटवर्ती गैस में, स्थानीय विखंडन प्रक्रियाएं, [[कोरोना डिस्चार्ज]] या [[ब्रश निर्वहन]], चालक को गैस में आयनों के रूप में रिसाव की अनुमति दे सकते हैं। चूंकि, सामान्यतः सजातीय ठोस इन्सुलेटर में क्षेत्र के विखंडन और प्रवाहकीय बनने के बाद इसमें कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है, और इन्सुलेटर की शेष लंबाई पर पूर्ण वोल्टेज अंतर प्रयुक्त होता है। चूंकि वोल्टेज ड्रॉप अब कम लंबाई में है, यह शेष सामग्री में उच्च विद्युत क्षेत्र बनाता है, जिससे अधिक सामग्रीविखंडित हो जाती है। तो विखंडन क्षेत्र तीव्र ी से (माइक्रोसेकंड के अंदर) इंसुलेटर के छोर से दूसरे छोर तक वोल्टेज ग्रेडिएंट(वोल्टेज ढाल) की दिशा में फैलता है, जब तक कि वोल्टेज अंतर को प्रयुक्त करने वाले दो संपर्कों के बीच सामग्री के माध्यम से निरंतर प्रवाहकीय पथ नहीं बनाया जाता है, जिससे धारा की अनुमति मिलती है , जिससे उनके बीच प्रवाह हो सके।
 विद्युतचुंबकीय तरंग के कारण बिना वोल्टेज लगाए भी विद्युतीय विखंडन हो सकता है। जब पर्याप्त तीव्र [[विद्युत चुम्बकीय तरंग]] भौतिक माध्यम से निकलती है, तो तरंग का विद्युत क्षेत्र अस्थायी विद्युत विखंडन का कारण बनने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली हो सकता है। उदाहरण के लिए, हवा में छोटे से स्थान पर केंद्रित [[लेज़र|लेज़र बीम]] फोकल प्वाइंट(केंद्र बिंदु) पर बिजली केविखंडन और हवा के आयनीकरण का कारण बन सकता है।
 === परिणाम ===
-व्यावहारिक [[विद्युत परिपथ|विद्युत परिपथों]] में विद्युत विखंडन सामान्यतः अवांछित घटना है, इंसुलेटिंग सामग्री की विफलता के कारण [[शार्ट सर्किट|शार्ट परिपथ]] होता है, जिसके परिणामस्वरूप उपकरण की भयावह विफलता हो सकती है। विद्युत परिपथ में, प्रतिरोध में अचानक गिरावट से सामग्री के माध्यम से उच्च धारा प्रवाहित होती है, इससे विद्युत चाप का प्रारंभ होता है, और यदि सुरक्षा उपकरण धारा को जल्दी से बाधित नहीं करते हैं तो अचानक अत्यधिक [[जूल हीटिंग]] से इंसुलेटिंग सामग्री या सर्किट के अन्य हिस्से पिघल सकते हैं या विस्फोटक रूप से वाष्पीकृत हो सकते हैं, उपकरण को नुकसान पहुंचा सकते हैं और आग का खतरा पैदा कर सकते हैं। चूंकि, परिपथ में बाहरी सुरक्षात्मक उपकरण जैसे [[परिपथ वियोजक|परिपथ वियोजक(सर्किट ब्रेकर)]] और [[वर्तमान सीमित|धारा लिमिटिंग]] उच्च धारा को रोक सकते हैं; और विखंडन प्रक्रिया ही अनिवार्य रूप से विनाशकारी नहीं है और प्रतिवर्ती हो सकती है। यदि बाहरी परिपथ द्वारा आपूर्ति की गई धारा को पर्याप्त रूप से जल्दी से हटा दिया जाता है, तो सामग्री को कोई हानि नहीं होती है, और प्रयुक्त वोल्टेज को कम करने से सामग्री की इन्सुलेट स्थिति में संक्रमण हो जाता है।
+व्यावहारिक [[विद्युत परिपथ|विद्युत परिपथों]] में विद्युत विखंडन सामान्यतः अवांछित घटना है, इंसुलेटिंग सामग्री की विफलता के कारण [[शार्ट सर्किट|शार्टसर्किट(लघु-परिपथ)]] होता है, जिसके परिणामस्वरूप उपकरण की भयावह विफलता हो सकती है। विद्युत परिपथ में, प्रतिरोध में अचानक गिरावट से सामग्री के माध्यम से उच्च धारा प्रवाहित होती है, इससे विद्युत चाप का प्रारंभ होता है, और यदि सुरक्षा उपकरण धारा को जल्दी से बाधित नहीं करते हैं तो अचानक अत्यधिक [[जूल हीटिंग]] से इंसुलेटिंग सामग्री या सर्किट के अन्य हिस्से पिघल सकते हैं या विस्फोटक रूप से वाष्पीकृत हो सकते हैं, उपकरण को नुकसान पहुंचा सकते हैं और आग का खतरा पैदा कर सकते हैं। चूंकि, परिपथ में बाहरी सुरक्षात्मक उपकरण जैसे [[परिपथ वियोजक|परिपथ वियोजक(सर्किट ब्रेकर)]] और [[वर्तमान सीमित|धारा लिमिटिंग]] उच्च धारा को रोक सकते हैं; और विखंडन प्रक्रिया ही अनिवार्य रूप से विनाशकारी नहीं है और प्रतिवर्ती हो सकती है। यदि बाहरी परिपथ द्वारा आपूर्ति की गई धारा को पर्याप्त रूप से जल्दी से हटा दिया जाता है, तो सामग्री को कोई हानि नहीं होती है, और प्रयुक्त वोल्टेज को कम करने से सामग्री की इन्सुलेट स्थिति में संक्रमण हो जाता है।
 [[स्थैतिक बिजली]] के कारण बिजली और चिंगारी हवा के विद्युत विखंडन के प्राकृतिक उदाहरण हैं। विद्युतीय विखंडन कई [[विद्युत घटक|विद्युत घटकों]] के सामान्य ऑपरेटिंग मोड(संचालन विधा) का हिस्सा है, जैसे [[फ्लोरोसेंट रोशनी]], और नीयन रोशनी, [[ज़ेनर डायोड]], [[हिमस्खलन डायोड]], आईएमपीएटीटी डायोड, [[पारा-वाष्प सुधारक|पारा-वाष्प सुधारक(मरकरी वेपर रेक्टीफायर)]], [[थाइरेट्रॉन]], [[ignitron|इग्निट्रॉन]] और क्रिट्रॉन ट्यूब जैसे [[गैस डिस्चार्ज लैंप]] , और [[स्पार्क प्लग]] इत्यादि।
 == विद्युत रोधन की विफलता ==
-विद्युतीय विखंडन प्रायः [[बिजली वितरण]] ग्रिड में उच्च वोल्टेज [[ट्रांसफार्मर]] या [[संधारित्र]] के अंदर उपयोग किए जाने वाले ठोस या तरल इन्सुलेट सामग्री की विफलता से जुड़ा होता है, जिसके परिणामस्वरूप सामान्यतः शॉर्ट परिपथ या उड़ा हुआ फ्यूज होता है। भूमिगत विद्युत केबलों के अंदर, या पेड़ों की निकटवर्ती शाखाओं की ओर जाने वाली लाइनों के अंदर, ओवरहेड विद्युत विद्युत-प्रसारण को निलंबित करने वाले इंसुलेटर में विद्युत खराबी भी हो सकती है।
+विद्युतीय विखंडन प्रायः [[बिजली वितरण]] ग्रिड में उच्च वोल्टेज [[ट्रांसफार्मर]] या [[संधारित्र]] के अंदर उपयोग किए जाने वाले ठोस या तरल इन्सुलेट सामग्री की विफलता से जुड़ा होता है, जिसके परिणामस्वरूप सामान्यतः शार्टसर्किट या उड़ा हुआ फ्यूज होता है। भूमिगत विद्युत केबलों के अंदर, या पेड़ों की निकटवर्ती शाखाओं की ओर जाने वाली लाइनों के अंदर, ओवरहेड विद्युत विद्युत-प्रसारण को निलंबित करने वाले इंसुलेटर में विद्युत खराबी भी हो सकती है।
 [[एकीकृत परिपथ|एकीकृत परिपथों]] और अन्य ठोस अवस्था वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के डिजाइन में परावैद्युत विखंडन भी महत्वपूर्ण है। ऐसे उपकरणों में इन्सुलेट सतहें सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज का सामना करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, किन्तु स्थैतिक बिजली से उच्च वोल्टेज इन सतहों को नष्ट कर सकता है, जिससे उपकरण प्रयोगहीन हो जाता है। कैपेसिटर की परावैद्युत शक्ति सीमित करती है कि कितनी ऊर्जा संग्रहीत की जा सकती है और उपकरण के लिए सुरक्षित कार्यशील वोल्टेज कितना है।<ref>{{cite journal|last1=Belkin|first1=A.|last2=Bezryadin|first2=A.|last3=Hendren|first3=L.|last4=Hubler|first4=A.|title=Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown|journal=Scientific Reports |volume=7|date=2017|issue=1|page=932|doi=10.1038/s41598-017-01007-9|bibcode=2017NatSR...7..932B|pmc=5430567|pmid=28428625}}</ref>
 == क्रियाविधि ==
-विखंडन तंत्र ठोस, तरल और गैसों में भिन्न होते हैं। विखंडन इलेक्ट्रोड सामग्री, कंडक्टर सामग्री की तीव्र वक्रता (स्थानीय रूप से तीव्र विद्युत क्षेत्रों के परिणामस्वरूप), इलेक्ट्रोड के बीच के अंतर के आकार और अंतराल में सामग्री के घनत्व से प्रभावित होता है।
+विखंडन तंत्र ठोस, तरल और गैसों में भिन्न होते हैं। विखंडन इलेक्ट्रोड सामग्री, चालक सामग्री की तीव्र वक्रता (स्थानीय रूप से तीव्र विद्युत क्षेत्रों के परिणामस्वरूप), इलेक्ट्रोड के बीच के अंतर के आकार और अंतराल में सामग्री के घनत्व से प्रभावित होता है।
 === ठोस ===
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 विद्युत विखंडन गैस के अंदर तब होता है जब गैस की परावैद्युत शक्ति पार हो जाती है। तीव्र वोल्टेज ग्रेडियेंट के क्षेत्र निकवर्ती गैस को आंशिक रूप से आयनित करने और संचालन प्रारंभ करने का कारण बन सकते हैं। यह जानबूझकर लो प्रेशर डिस्चार्ज जैसे फ्लोरोसेंट लाइट्स में किया जाता है। वोल्टेज जो गैस के विद्युत विखंडन की ओर ले जाता है, पास्चेन के नियम द्वारा अनुमानित है।
-हवा में आंशिक निर्वहन गरज के साथ या उच्च वोल्टेज उपकरण के निकटतम[[ओजोन]] की "ताजी हवा" की गंध का कारण बनता है। चूंकि हवा सामान्यतः उत्कृष्ट इन्सुलेटर है, अतः जब पर्याप्त उच्च वोल्टेज (लगभग 3 x 10<sup>6</sup> वोल्ट/मीटर या 3 केवी/मिमी का विद्युत क्षेत्र<ref>{{cite web|url=http://hypertextbook.com/facts/2000/AliceHong.shtml|last=Hong|first=Alice|work=The Physics Factbook|year=2000|title=Dielectric Strength of Air}}</ref>) द्वारा जोर दिया जाता है, तो हवा आंशिक रूप से प्रवाहकीय होकर विखंडित होना शुरू कर सकती है। अपेक्षाकृत छोटे अंतरालों के विपरीत , हवा में विखंडन वोल्टेज अंतराल की लंबाई के दबाव का कार्य है। यदि वोल्टेज पर्याप्त रूप से उच्च है, तो हवा का पूर्ण विद्युत विखंडन विद्युत चिंगारी या विद्युत चाप में परिणत होगा जो पूरे अंतर को सीमित करता है।
+हवा में आंशिक निर्वहन गरज के साथ या उच्च वोल्टेज उपकरण के निकटतम [[ओजोन]] की "ताजी हवा" की गंध का कारण बनता है। चूंकि हवा सामान्यतः उत्कृष्ट इन्सुलेटर है, अतः जब पर्याप्त उच्च वोल्टेज (लगभग 3 x 10<sup>6</sup> वोल्ट/मीटर या 3 केवी/मिमी का विद्युत क्षेत्र<ref>{{cite web|url=http://hypertextbook.com/facts/2000/AliceHong.shtml|last=Hong|first=Alice|work=The Physics Factbook|year=2000|title=Dielectric Strength of Air}}</ref>) द्वारा जोर दिया जाता है, तो हवा आंशिक रूप से प्रवाहकीय होकर विखंडित होना शुरू कर सकती है। अपेक्षाकृत छोटे अंतरालों के विपरीत , हवा में विखंडन वोल्टेज अंतराल की लंबाई के दबाव का कार्य है। यदि वोल्टेज पर्याप्त रूप से उच्च है, तो हवा का पूर्ण विद्युत विखंडन विद्युत चिंगारी या विद्युत चाप में परिणत होगा जो पूरे अंतर को सीमित करता है।
 चिंगारी का रंग उन गैसों पर निर्भर करता है जो गैसीय मीडिया बनाती हैं। इसके विपरीत स्थैतिक बिजली द्वारा उत्पन्न छोटी चिंगारियां कठिनाई से श्रव्य हो सकती हैं, बड़ी चिंगारियां प्रायः प्रबल झटके या धमाके के साथ होती हैं। बिजली विशाल चिंगारी का उदाहरण है जो कई मील लंबी हो सकती है।
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 == कोरोना विखंडन ==
-उच्चतम विद्युत तनाव वाले बिंदुओं पर, उच्च वोल्टेज कंडक्टरों पर कोरोना डिस्चार्ज के रूप में हवा का आंशिक विखंडन होता है। ऐसे कंडक्टर जिनमें नुकीले बिंदु होते हैं, या छोटी त्रिज्या वाली गेंदें,  परावैद्युत विखंडन का कारण बनती हैं, क्योंकि बिंदुओं के निकटतम क्षेत्र की शक्ति सपाट सतह के निकटतम क्षेत्र की शक्ति की तुलना में अधिक होती है। उच्च-वोल्टेज तंत्र को गोलाकार वक्रों और [[ग्रेडिंग रिंग|ग्रेडिंग रिंगों]] के साथ डिज़ाइन किया गया है जिससे संकेंद्रित क्षेत्रों से बचा जा सके जो विखंडन को अवक्षेपित करते हैं।
+उच्चतम विद्युत तनाव वाले बिंदुओं पर, उच्च वोल्टेज चालकों पर कोरोना डिस्चार्ज के रूप में हवा का आंशिक विखंडन होता है। ऐसे चालक जिनमें नुकीले बिंदु होते हैं, या छोटी त्रिज्या वाली गेंदें, परावैद्युत विखंडन का कारण बनती हैं, क्योंकि बिंदुओं के निकटतम क्षेत्र की शक्ति सपाट सतह के निकटतम क्षेत्र की शक्ति की तुलना में अधिक होती है। उच्च-वोल्टेज तंत्र को गोलाकार वक्रों और [[ग्रेडिंग रिंग|ग्रेडिंग रिंगों]] के साथ डिज़ाइन किया गया है जिससे संकेंद्रित क्षेत्रों से बचा जा सके जो विखंडन को अवक्षेपित करते हैं।
 === उपस्थिति ===
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 === अन्य उपयोग ===
-चूंकि कोरोना डिस्चार्ज सामान्यतः अवांछनीय है, वर्तमान समय तक यह फ़ोटोकॉपियर ([[जैरोग्राफ़ी]]) और [[लेजर प्रिंटर]] के संचालन में आवश्यक था। कई आधुनिक कॉपियर और लेजर प्रिंटर अब विद्युत प्रवाहकीय रोलर के साथ फोटोकंडक्टर ड्रम को चार्ज करते हैं, जिससे अवांछित इनडोर ओजोन प्रदूषण कम हो जाता है।
+चूंकि कोरोना डिस्चार्ज सामान्यतः अवांछनीय है, वर्तमान समय तक यह फ़ोटोकॉपियर ([[जैरोग्राफ़ी]]) और [[लेजर प्रिंटर]] के संचालन में आवश्यक था। कई आधुनिक कॉपियर और लेजर प्रिंटर अब विद्युत प्रवाहकीय रोलर के साथ फोटोचालक ड्रम को चार्ज करते हैं, जिससे अवांछित इनडोर ओजोन प्रदूषण कम हो जाता है।
 बिजली की छड़ें हवा में प्रवाहकीय पथ बनाने के लिए कोरोना डिस्चार्ज का उपयोग करती हैं जो छड़ की ओर संकेत करती हैं, भवनों और अन्य संरचनाओं से संभावित रूप से हानिकारक बिजली को दूर करती हैं।<ref name="UnivPhys">{{cite book | author = Young, Hugh D. |author2=Roger A. Freedman |author3=A. Lewis Ford | title = Sears and Zemansky's University Physics | url = https://archive.org/details/relativity00unse | url-access = registration | orig-year = 1949 | year = 2004 | edition = 11 | publisher = [[Addison Wesley]] | location = [[San Francisco]] | isbn= 0-8053-9179-7 | pages = 886–7 | chapter = Electric Potential}}</ref>
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 == विघटनकारी उपकरण ==
-[[File:Square1.jpg|thumb|right| ठोस विसंवाहक के अंदर डाइलेक्ट्रिक विखंडन स्थायी रूप से इसकी उपस्थिति और गुणों को बदल सकता है। जैसा कि इस लिचेंबर्ग चित्र में दिखाया गया है।]]विघटनकारी उपकरण {{citation needed|date=June 2020}} विघटनकारी डिवाइस को विद्युत रूप से इसकी  परावैद्युत शक्ति से विपरीत  एक  परावैद्युत ओवरस्ट्रेस करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिससे जानबूझकर डिवाइस के विद्युत विखंडन का कारण बन सके। व्यवधान इन्सुलेट स्थिति से अत्यधिक [[विद्युत चालन]] स्थिति में  परावैद्युत के एक  हिस्से के अचानक संक्रमण का कारण बनता है। यह संक्रमण विद्युत चिंगारी या प्लाज्मा (भौतिकी) चैनल के गठन की विशेषता है, संभवतः  परावैद्युत सामग्री के हिस्से के माध्यम से विद्युत चाप द्वारा पीछा किया जाता है।
+[[File:Square1.jpg|thumb|right| ठोस विसंवाहक के अंदर डाइलेक्ट्रिक विखंडन स्थायी रूप से इसकी उपस्थिति और गुणों को बदल सकता है। जैसा कि इस लिचेंबर्ग चित्र में दिखाया गया है।]]विघटनकारी उपकरण {{citation needed|date=June 2020}} विघटनकारी डिवाइस को विद्युत रूप से इसकी परावैद्युत शक्ति से विपरीत एक परावैद्युत ओवरस्ट्रेस करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिससे जानबूझकर डिवाइस के विद्युत विखंडन का कारण बन सके। व्यवधान इन्सुलेट स्थिति से अत्यधिक [[विद्युत चालन]] स्थिति में परावैद्युत के एक हिस्से के अचानक संक्रमण का कारण बनता है। यह संक्रमण विद्युत चिंगारी या प्लाज्मा (भौतिकी) चैनल के गठन की विशेषता है, संभवतः परावैद्युत सामग्री के हिस्से के माध्यम से विद्युत चाप द्वारा पीछा किया जाता है।
-यदि  परावैद्युत ठोस, स्थायी भौतिक और रासायनिक परिवर्तन होता है, तो निर्वहन के मार्ग में सामग्री की  परावैद्युत शक्ति पर्याप्त मात्रा में कम हो जाएगी, और उपकरण को मात्र एक  बार उपयोग किया जा सकता है। चूंकि, यदि  परावैद्युत पदार्थ तरल या गैस है, तो  परावैद्युत प्लाज्मा चैनल के माध्यम से एक  बार बाहरी रूप से बाधित होने पर  परावैद्युत अपने इन्सुलेट गुणों को पूरी तरह से ठीक कर सकता है।
+यदि परावैद्युत ठोस, स्थायी भौतिक और रासायनिक परिवर्तन होता है, तो निर्वहन के मार्ग में सामग्री की परावैद्युत शक्ति पर्याप्त मात्रा में कम हो जाएगी, और उपकरण को मात्र एक बार उपयोग किया जा सकता है। चूंकि, यदि परावैद्युत पदार्थ तरल या गैस है, तो परावैद्युत प्लाज्मा चैनल के माध्यम से एक बार बाहरी रूप से बाधित होने पर परावैद्युत अपने इन्सुलेट गुणों को पूरी तरह से ठीक कर सकता है।
-वाणिज्यिक स्पार्क अंतराल इस गुण का उपयोग स्पंदित बिजली प्रणालियों में उच्च वोल्टेज को अचानक स्विच करने के लिए करते हैं, [[दूरसंचार]] और  [[पावर सिस्टम्स|विद्युत शक्ति प्रणालियों]] '''प्रणाली''' के लिए [[वोल्टेज स्पाइक]] सुरक्षा प्रदान करते हैं, और [[आंतरिक दहन इंजन|आंतरिक दहन इंजनों]] में स्पार्क प्लग के माध्यम से ईंधन को प्रज्वलित करते हैं। प्रारंभिक रेडियो टेलीग्राफ प्रणाली में [[स्पार्क-गैप ट्रांसमीटर]] का उपयोग किया गया था।
+वाणिज्यिक स्पार्क अंतराल इस गुण का उपयोग स्पंदित बिजली प्रणालियों में उच्च वोल्टेज को अचानक स्विच करने के लिए करते हैं, [[दूरसंचार]] और [[पावर सिस्टम्स|विद्युत शक्ति प्रणालियों]] के लिए [[वोल्टेज स्पाइक]] सुरक्षा प्रदान करते हैं, और [[आंतरिक दहन इंजन|आंतरिक दहन इंजनों]] में स्पार्क प्लग के माध्यम से ईंधन को प्रज्वलित करते हैं। प्रारंभिक रेडियो टेलीग्राफ प्रणाली में [[स्पार्क-गैप ट्रांसमीटर]] का उपयोग किया गया था।
 == यह भी देखें ==
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+[[Category:Articles with unsourced statements from June 2020]]
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व्याख्या

डाइलेक्ट्रिक शक्ति और विखंडन वोल्टेज

विखंडन की प्रक्रिया(ब्रेकडाउन प्रोसेस)

परिणाम

विद्युत रोधन की विफलता

क्रियाविधि

ठोस

तरल पदार्थ

गैसें

आग्रही चाप

वोल्ट-धारा संबंध

कोरोना विखंडन

उपस्थिति

ओजोन पीढ़ी

अन्य उपयोग

विघटनकारी उपकरण

यह भी देखें

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विद्युतीय विखंडन: Difference between revisions

Latest revision as of 16:41, 8 September 2023

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डाइलेक्ट्रिक शक्ति और विखंडन वोल्टेज

विखंडन की प्रक्रिया(ब्रेकडाउन प्रोसेस)

परिणाम

विद्युत रोधन की विफलता

क्रियाविधि

ठोस

तरल पदार्थ

गैसें

आग्रही चाप

वोल्ट-धारा संबंध

कोरोना विखंडन

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