ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव: Difference between revisions
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[[File:Cat demonstrating static cling with styrofoam peanuts.jpg|thumb|upright=1.4|बिल्ली के फर से चिपक जाती है। घर्षण-विद्युत् प्रभाव बिल्ली की गतियों के कारण फर पर [[ इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज | विद्युत्-स्थैतिक आवेश]] का निर्माण करता है। आवेशों के विद्युत क्षेत्र के परिणामस्वरूप आवेशित फर के लिए हल्के प्लास्टिक के टुकड़ों का थोड़ा सा आकर्षण होता है। घर्षण-विद्युत् प्रभाव भी कपड़ों में [[ स्थिर चिपटना ]] का कारण है।]] | [[File:Cat demonstrating static cling with styrofoam peanuts.jpg|thumb|upright=1.4|बिल्ली के फर से चिपक जाती है। घर्षण-विद्युत् प्रभाव बिल्ली की गतियों के कारण फर पर [[ इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज | विद्युत्-स्थैतिक आवेश]] का निर्माण करता है। आवेशों के विद्युत क्षेत्र के परिणामस्वरूप आवेशित फर के लिए हल्के प्लास्टिक के टुकड़ों का थोड़ा सा आकर्षण होता है। घर्षण-विद्युत् प्रभाव भी कपड़ों में [[ स्थिर चिपटना ]] का कारण है।]] | ||
{{electromagnetism|cTopic=Electrostatics}} | {{electromagnetism|cTopic=Electrostatics}} | ||
घर्षण- | घर्षण-विद्युत प्रभाव ( घर्षण-विद्युत आवेशन के रूप में भी जाना जाता है) एक प्रकार का संपर्क विद्युतीकरण है, जिस पर कुछ सामग्री एक अलग सामग्री से अलग होने के बाद विद्युत रूप से चार्ज हो जाती है जिसके साथ वे संपर्क में थे। दो सामग्रियों को एक दूसरे से निघर्षण से उनकी सतहों के बीच संपर्क बढ़ता है, और इसलिए घर्षण-विद्युत् प्रभाव होता है। उदाहरण के लिए, फर के साथ कांच को निघर्षण, या बालों के माध्यम से प्लास्टिक की कंघी, घर्षण विद्युत् का निर्माण कर सकती है। अधिकांश दैनिक स्थैतिक बिजली घर्षण-विद्युत् होती है। उत्पादित आवेशों की विद्युत ध्रुवता और शक्ति सामग्री, सतह कर्कशता, तापमान, तनाव और अन्य गुणों के अनुसार भिन्न होती है। | ||
घर्षण-विद्युत प्रभाव बहुत अप्रत्याशित है, और केवल व्यापक सामान्यीकरण किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, [[ अंबर |अंबर]] ,[[ ऊन ]] जैसी सामग्री के साथ संपर्क और पृथक्करण (या घर्षण) द्वारा एक विद्युत आवेश प्राप्त कर सकता है। यह गुण सबसे पहले मिलेटस के थेल्स द्वारा प्रस्तुत किया गया था। शब्द "बिजली" विलियम गिल्बर्ट के प्रारंभिक शब्द-आविष्कार, "इलेक्ट्रा" से लिया गया है, जो एम्बर, एलेक्ट्रोन के लिए ग्रीक शब्द से उत्पन्न हुआ है।, ''पूर्वलग्न ट्राइबो ('निघर्षण' के लिए ग्रीक) 'घर्षण' को संदर्भित करता है, जैसा कि [[ दूसरे दिन रेडियोलॉजी | ट्राइबोलॉजी (धातुश्रांतिकी )]] में है। सामग्रियों के अन्य उदाहरण जो एक साथ निघर्षण पर एक महत्वपूर्ण आवेश प्राप्त कर सकते हैं, उनमें [[ रेशम ]] के साथ निघर्षण हुआ [[ कांच ]] और [[ छाल ]] के साथ कठोर [[ रबड़ | घर्षण]] सम्मिलित हैं।'' | |||
एक बहुत ही | एक बहुत ही घनिष्ठ उदाहरण आधुनिक कपड़ों में उपयोग किए जाने वाले कपास, ऊन, पॉलिएस्टर, या मिश्रित कपड़े जैसी लगभग किसी भी विशिष्ट सामग्री के आवरण पर प्लास्टिक की कलम की निघर्षण हो सकती है। इस तरह का एक विद्युतीकृत लेखनी के पास आने पर एक वर्ग सेंटीमीटर से कम कागज के टुकड़ों को आसानी से आकर्षित करेगा और व्यवस्थित करेगा। साथ ही, ऐसा लेखनी उसी तरह के विद्युतीकृत लेखनी को पीछे हटा देगा। यह प्रतिकर्षण दोनों कलमों को धागे पर लटकाने और उन्हें एक दूसरे के पास व्यवस्थित करने के संवेदनशील व्यवस्थित में आसानी से पता लगाने योग्य है। इस तरह के प्रयोग आसानी से दो प्रकार के मात्रात्मक विद्युत आवेश के सिद्धांत की ओर ले जाते हैं, एक प्रभावी रूप से दूसरे का ऋणात्मक होता है, जिसमें कुल आवेश देने वाले संकेतों का एक साधारण योग होता है। आवेशित प्लास्टिक लेखनी का कागज़ के अनावेशित टुकड़ों (उदाहरण के लिए) के लिए स्थिर वैद्युत आकर्षण कागज के अंदर विद्युत आवेशों के अस्थायी आवेश पृथक्करण (विद्युत ध्रुवीकरण या द्विध्रुव आघूर्ण) (या संभव्यता स्थायी आणविक या परमाणु विद्युत द्विध्रुवों के संरेखण) के कारण होता है। एक शुद्ध बल तब उत्पन्न होता है जब द्विध्रुव के थोड़े पास आवेश लेखनी से गैर-समान क्षेत्र में अधिक मजबूती से आकर्षित होते हैं जो दूरी के साथ कम हो जाता है। एक समान विद्युत क्षेत्र में, उदाहरण के लिए समानांतर संधारित्र प्लेटों के अंदर, कागज के छोटे टुकड़ों में अस्थायी ध्रुवीकरण होता है लेकिन शून्य शुद्ध आकर्षण के साथ होता है। | ||
घर्षण-विद्युत् प्रभाव को अब [[ आसंजन ]] की घटना से संबंधित माना जाता है, जहां विभिन्न अणुओं से बनी दो सामग्रियां विभिन्न अणुओं के बीच आकर्षण के कारण एक साथ चिपक जाती हैं।{{citation needed|date=February 2016}} जबकि आसंजन परमाणुओं के बीच एक रासायनिक बंधन नहीं है, विभिन्न प्रकार के अणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान होता है, जिसके परिणामस्वरूप अणुओं के बीच विद्युत्-स्थैतिक आकर्षण होता है जो उन्हें एक साथ रखता है। सामग्रियों का भौतिक पृथक्करण जो एक साथ | घर्षण-विद्युत् प्रभाव को अब [[ आसंजन ]] की घटना से संबंधित माना जाता है, जहां विभिन्न अणुओं से बनी दो सामग्रियां विभिन्न अणुओं के बीच आकर्षण के कारण एक साथ चिपक जाती हैं।{{citation needed|date=February 2016}} जबकि आसंजन परमाणुओं के बीच एक रासायनिक बंधन नहीं है, विभिन्न प्रकार के अणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान होता है, जिसके परिणामस्वरूप अणुओं के बीच विद्युत्-स्थैतिक आकर्षण होता है जो उन्हें एक साथ रखता है। सामग्रियों का भौतिक पृथक्करण जो एक साथ अधिग्रहण किया जाता है, सामग्री के बीच घर्षण का परिणाम होता है। क्योंकि विभिन्न सामग्रियों में अणुओं के बीच इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण तुरंत प्रतिवर्ती नहीं होता है, एक प्रकार के अणु में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन पीछे रह जाते हैं, जबकि दूसरे में इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है। इस प्रकार, एक सामग्री एक सकारात्मक या नकारात्मक आवेश (स्थैतिक विद्युत भी देखें) विकसित कर सकती है जो सामग्री के अलग होने के बाद प्रसारित जाती है।{{Citation needed|date=February 2016}} | ||
== घर्षण- | सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण (या संपर्क-विद्युतीकरण) के तंत्र पर कई वर्षों से विचार-विमर्श चल रहा है, जिसमें इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण, आयन स्थानांतरण या सामग्री की प्रजातियों का स्थानांतरण सम्मिलित है।{{clarify|date=January 2020}} केल्विन जांच सूक्ष्मदर्शिकी और घर्षण-विद्युत् [[ नैनो जनरेटर | नैनो-जनित्र]] का उपयोग करते हुए 2018 में हाल के अध्ययनों से पता चला है कि इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण ठोस और ठोस के बीच सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण के लिए प्रमुख तंत्र है।<ref name=":1">{{cite journal | vauthors = Xu C, Zi Y, Wang AC, Zou H, Dai Y, He X, Wang P, Wang YC, Feng P, Li D, Wang ZL | display-authors = 6 | title = On the Electron-Transfer Mechanism in the Contact-Electrification Effect | journal = Advanced Materials | volume = 30 | issue = 15 | pages = e1706790 | date = April 2018 | pmid = 29508454 | doi = 10.1002/adma.201706790 | s2cid = 3757981 }}</ref><ref name=":2">{{cite journal | vauthors = Xu C, Wang AC, Zou H, Zhang B, Zhang C, Zi Y, Pan L, Wang P, Feng P, Lin Z, Wang ZL | display-authors = 6 | title = Raising the Working Temperature of a Triboelectric Nanogenerator by Quenching Down Electron Thermionic Emission in Contact-Electrification | journal = Advanced Materials | volume = 30 | issue = 38 | pages = e1803968 | date = September 2018 | pmid = 30091484 | doi = 10.1002/adma.201803968 | s2cid = 51940860 }}</ref> कार्य फलन मॉडल का उपयोग धातु और परावैद्युत के बीच इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को समझाने के लिए किया जा सकता है।<ref>{{cite journal | vauthors = Zhou YS, Liu Y, Zhu G, Lin ZH, Pan C, Jing Q, Wang ZL|author7-link=Zhong Lin Wang | title = In situ quantitative study of nanoscale triboelectrification and patterning | journal = Nano Letters | volume = 13 | issue = 6 | pages = 2771–6 | date = June 2013 | pmid = 23627668 | doi = 10.1021/nl401006x | bibcode = 2013NanoL..13.2771Z }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Zhou YS, Wang S, Yang Y, Zhu G, Niu S, Lin ZH, Liu Y, Wang ZL | display-authors = 6 | title = Manipulating nanoscale contact electrification by an applied electric field | journal = Nano Letters | volume = 14 | issue = 3 | pages = 1567–72 | date = March 2014 | pmid = 24479730 | doi = 10.1021/nl404819w | bibcode = 2014NanoL..14.1567Z }}</ref> सतह अवस्थाओ के मॉडल का उपयोग दो परावैद्युत के बीच इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को समझाने के लिए किया जा सकता है।<ref name=":1" /><ref>{{Cite journal| vauthors = Castle GS, Schein LB |date= December 1995 |title=General model of sphere-sphere insulator contact electrification |journal=Journal of Electrostatics |volume=36 |issue=2 |pages=165–173 |doi=10.1016/0304-3886(95)00043-7 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Xu C, Zhang B, Wang AC, Zou H, Liu G, Ding W, Wu C, Ma M, Feng P, Lin Z, Wang ZL | display-authors = 6 | title = Contact-Electrification between Two Identical Materials: Curvature Effect | journal = ACS Nano | volume = 13 | issue = 2 | pages = 2034–2041 | date = February 2019 | pmid = 30707552 | doi = 10.1021/acsnano.8b08533 | s2cid = 73414247 | url = https://figshare.com/articles/Contact-Electrification_between_Two_Identical_Materials_Curvature_Effect/7670954 }}</ref> एक सामान्य स्थिति के लिए, चूंकि किसी भी सामग्री के लिए घर्षण-विद्युत विद्युतीकरण होता है, वैंग द्वारा एक सामान्य मॉडल प्रस्तावित किया गया है, जिसमें बंधन लंबाई को छोटा करके कम अंतर-परमाणु संभावित बाधा के लिए दो परमाणुओं के बीच एक मजबूत इलेक्ट्रॉन अभ्र अतिव्याप्त के कारण इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण होता है।<ref>{{cite journal| vauthors = Wang ZL, Wang AC |date= June 2019 |title = On the origin of contact-electrification |journal=Materials Today |volume= 30 |pages=34–51 |doi=10.1016/j.mattod.2019.05.016|s2cid= 189987682 }}</ref> मॉडल के आधार पर, सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण पर तापमान और प्रकाश उत्तेजना के प्रभाव की जांच की गई।<ref>{{cite journal | vauthors = Lin S, Xu L, Xu C, Chen X, Wang AC, Zhang B, Lin P, Yang Y, Zhao H, Wang ZL | display-authors = 6 | title = Electron Transfer in Nanoscale Contact Electrification: Effect of Temperature in the Metal-Dielectric Case | journal = Advanced Materials | volume = 31 | issue = 17 | pages = e1808197 | date = April 2019 | pmid = 30844100 | doi = 10.1002/adma.201808197 | s2cid = 73516230 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Lin S, Xu L, Zhu L, Chen X, Wang ZL | title = Electron Transfer in Nanoscale Contact Electrification: Photon Excitation Effect | journal = Advanced Materials | volume = 31 | issue = 27 | pages = e1901418 | date = July 2019 | pmid = 31095783 | doi = 10.1002/adma.201901418 | s2cid = 157058869 }}</ref> इस तरह के मॉडल को तरल-ठोस, तरल-तरल और यहां तक कि गैस-तरल के स्थितियो में भी बढ़ाया जा सकता है।<ref>{{cite journal | vauthors = Nie J, Wang Z, Ren Z, Li S, Chen X, Lin Wang Z | title = Power generation from the interaction of a liquid droplet and a liquid membrane | journal = Nature Communications | volume = 10 | issue = 1 | pages = 2264 | date = May 2019 | pmid = 31118419 | pmc = 6531479 | doi = 10.1038/s41467-019-10232-x | bibcode = 2019NatCo..10.2264N }}</ref> | ||
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== घर्षण-विद्युत् अनुक्रम == | |||
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एक | एक घर्षण-विद्युत श्रृंखला सामग्री की एक सूची है, जो कुछ प्रासंगिक गुणों द्वारा आदेशित होती है, जैसे कि सामग्री सूची में अन्य सामग्रियों के सापेक्ष कितनी जल्दी आवेश विकसित करती है। [[ जोहान कार्ल विल्के | जोहान कार्ल विल्के]] ने 1757 में स्थैतिक आवेश पर पहला पेपर प्रकाशित किया।<ref>[http://owlsmag.wordpress.com/2010/01/20/a-natural-history-devin-corbin/ A Natural History: Devin Corbin | The Owls<!-- Bot generated title -->]</ref><ref>{{cite book | vauthors = Gillispie CC | title = Dictionary of Scientific Biography | pages = 352–353 | publisher = Scribner | location = New York | date = 1976 }}</ref> सामग्री को प्रायः आवेश पृथक्करण की ध्रुवता के क्रम में सूचीबद्ध किया जाता है जब उन्हें किसी अन्य वस्तु से स्पर्श किया जाता है। श्रृंखला के नीचे की ओर एक सामग्री, जब श्रृंखला के शीर्ष के पास की सामग्री को छुआ जाता है, तो अधिक नकारात्मक आवेश प्राप्त होगा। श्रृंखला में दो सामग्रियां एक दूसरे से जितनी दूर होती हैं, उतना ही अधिक आवेश हस्तांतरित होता है। श्रृंखला में एक दूसरे के निकट की सामग्री किसी भी शुल्क का आदान-प्रदान नहीं कर सकती है, या यहां तक कि सूची द्वारा निहित के विपरीत भी विनिमय कर सकती है। यह निघर्षण, संदूषक या [[ ऑक्साइड | ऑक्साइड]] , या अन्य चर के कारण हो सकता है। शॉ द्वारा श्रृंखला का और विस्तार किया गया<ref>{{Cite book|title=Smithsonian Physical Tables|last=Fowle|first=Frederick E | name-list-style = vanc |publisher=Smithsonian Institution |year=1921 |location=Washington |pages=322 }}</ref> और हेनिकर<ref>{{Cite journal| vauthors = Henniker J |date=November 1962 |title=Triboelectricity in Polymers |journal= Nature |volume=196 |issue=4853 |pages=474 |doi=10.1038/196474a0 |bibcode=1962Natur.196..474H|s2cid=4211729 }}</ref> प्राकृतिक और सिंथेटिक पॉलिमर सम्मिलित करके, और सतह और पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर अनुक्रम में परिवर्तन दिखाया। कुछ सामग्रियों के यथावत् क्रम के अनुसार सूचियाँ कुछ हद तक भिन्न होती हैं, क्योंकि सापेक्षिक आवेश आस-पास की सामग्रियों के लिए भिन्न होता है। वास्तविक परीक्षणों से, धातुओं के बीच आवेश संबंध में बहुत कम या कोई औसत दर्जे का अंतर नहीं होता है, संभव्यता इसलिए कि चालन इलेक्ट्रॉनों की तीव्र गति ऐसे अंतरों को रद्द कर देती है।<ref>{{Cite web |url=http://www.trifield.com/content/tribo-electric-series/ |title=The TriboElectric Series |access-date=27 November 2012 |archive-date=5 April 2014 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140405061453/http://www.trifield.com/content/tribo-electric-series/ |url-status=dead }}</ref> | ||
सामग्री के घर्षण-विद्युत् आवेश घनत्व को मापने के आधार पर एक अन्य घर्षण-विद्युत् श्रृंखला को प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा मात्रात्मक रूप से मानकीकृत किया गया था।<ref name=":0">{{cite journal | vauthors = Zou H, Zhang Y, Guo L, Wang P, He X, Dai G, Zheng H, Chen C, Wang AC, Xu C, Wang ZL | display-authors = 6 | title = Quantifying the triboelectric series | journal = Nature Communications | volume = 10 | issue = 1 | pages = 1427 | date = March 2019 | pmid = 30926850 | pmc = 6441076 | doi = 10.1038/s41467-019-09461-x | bibcode = 2019NatCo..10.1427Z }}</ref> विश्वसनीय मूल्यों को प्राप्त करने के लिए निश्चित तापमान, दबाव और आर्द्रता के साथ, अच्छी तरह से परिभाषित स्थितियों के अंतर्गत एक [[ दस्ताना बॉक्स ]] में तरल पारा के संबंध में परीक्षण सामग्री के घर्षण-विद्युत् आवेश घनत्व को मापा गया था। प्रस्तावित विधि सामान्य सामग्रियों की सतह सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण को समान रूप से मापने के लिए प्रयोगात्मक | सामग्री के घर्षण-विद्युत् आवेश घनत्व को मापने के आधार पर एक अन्य घर्षण-विद्युत् श्रृंखला को प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा मात्रात्मक रूप से मानकीकृत किया गया था।<ref name=":0">{{cite journal | vauthors = Zou H, Zhang Y, Guo L, Wang P, He X, Dai G, Zheng H, Chen C, Wang AC, Xu C, Wang ZL | display-authors = 6 | title = Quantifying the triboelectric series | journal = Nature Communications | volume = 10 | issue = 1 | pages = 1427 | date = March 2019 | pmid = 30926850 | pmc = 6441076 | doi = 10.1038/s41467-019-09461-x | bibcode = 2019NatCo..10.1427Z }}</ref> विश्वसनीय मूल्यों को प्राप्त करने के लिए निश्चित तापमान, दबाव और आर्द्रता के साथ, अच्छी तरह से परिभाषित स्थितियों के अंतर्गत एक [[ दस्ताना बॉक्स | दस्ताना बॉक्स]] में तरल पारा के संबंध में परीक्षण सामग्री के घर्षण-विद्युत् आवेश घनत्व को मापा गया था। प्रस्तावित विधि सामान्य सामग्रियों की सतह सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण को समान रूप से मापने के लिए प्रयोगात्मक व्यवस्थित अप को मानकीकृत करती है। | ||
[[File:Triboelectric charge density.jpg|thumb|परिमाणित घर्षण-विद्युत् श्रृंखला<ref name=":0" />]] | [[File:Triboelectric charge density.jpg|thumb|परिमाणित घर्षण-विद्युत् श्रृंखला<ref name=":0" />]] | ||
== कारण == | == कारण == | ||
यद्यपि भाग 'ट्राइबो-' ग्रीक से | यद्यपि भाग 'ट्राइबो-' ग्रीक से निघर्षण के लिए आता है, τρίβω (τριβή: घर्षण), दो सामग्रियों को केवल इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान के लिए संपर्क में आने की आवश्यकता होती है। संपर्क में आने के बाद, मोबाइल आवेश अपनी [[ विद्युत रासायनिक क्षमता ]] को बराबर करने के लिए एक सामग्री से दूसरी सामग्री में जाते हैं। यही वह है जो वस्तुओं के बीच शुद्ध आवेश अंतर बनाता है। जब दोनों संपर्क सामग्री परावैद्युत होती हैं, तो गतिमान आवेश इलेक्ट्रॉन द्वारा नहीं, बल्कि एक आयन, जैसे [[ H+ ]] द्वारा वहन किया जाता है। असल में, यह प्रक्रिया एसिड-बेस प्रतिक्रिया के समान होती है, जब आधार वस्तु सकारात्मक रूप से आवेश हो जाती है, और एसिड वस्तु नकारात्मक रूप से आवेश हो जाती है। इसके अतिरिक्त, कुछ सामग्री भिन्न गतिशीलता के आयनों का आदान-प्रदान कर सकती हैं, या बड़े अणुओं के आवेशित टुकड़ों का आदान-प्रदान कर सकती हैं। | ||
घर्षण-विद्युत् प्रभाव केवल घर्षण से संबंधित है क्योंकि दोनों में आसंजन सम्मिलित है। हालांकि, सामग्री को एक साथ | घर्षण-विद्युत् प्रभाव केवल घर्षण से संबंधित है क्योंकि दोनों में आसंजन सम्मिलित है। हालांकि, सामग्री को एक साथ निघर्षण से प्रभाव बहुत बढ़ जाता है, क्योंकि वे कई बार स्पर्श करते हैं और अलग हो जाते हैं।<ref name="DiazFelix-Navarro2004">{{cite journal| vauthors = Diaz AF, Felix-Navarro RM |title=A semi-quantitative tribo-electric series for polymeric materials: the influence of chemical structure and properties|journal=Journal of Electrostatics|volume=62|issue=4|year=2004|pages=277–290|issn=0304-3886|doi=10.1016/j.elstat.2004.05.005 |url=https://s3.wp.wsu.edu/uploads/sites/238/2014/10/Effects-of-Triboelectrostatic-Charging-Between-Polymer-Surfaces-in-Manufacturing-and-Test-of-Integrated-Circuit-Packages.pdf |access-date=12 October 2018}}</ref> | ||
अलग-अलग ज्यामिति वाली सतहों के लिए, | अलग-अलग ज्यामिति वाली सतहों के लिए, निघर्षण से प्रोट्रूशियंस का ताप भी हो सकता है, जिससे [[ pyroelectricity ]] आवेश अलग हो सकता है जो सम्मिलित संपर्क विद्युतीकरण में जोड़ सकता है, या जो सम्मिलित ध्रुवीयता का विरोध कर सकता है। भूतल नैनो-प्रभावों को अच्छी तरह से समझा नहीं गया है, और परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी ने भौतिकी के इस क्षेत्र में तीव्रता से प्रगति की है। | ||
=== स्पार्क्स === | === स्पार्क्स === | ||
चूँकि सामग्री की सतह अब विद्युत रूप से आवेशित है, या तो ऋणात्मक या धनात्मक रूप से, किसी अनावेशित प्रवाहकीय वस्तु के साथ या किसी वस्तु के साथ पर्याप्त रूप से भिन्न आवेश के कारण निर्मित स्थैतिक बिजली का विद्युत निर्वहन हो सकता है: एक विद्युत चिंगारी। एक व्यक्ति बस एक नायलॉन को हटाते हुए एक कालीन पर चल रहा है{{Citation needed|reason=nylon can be charged positively just like skin/hair|date=October 2016}} शर्ट या कार की सीट पर | चूँकि सामग्री की सतह अब विद्युत रूप से आवेशित है, या तो ऋणात्मक या धनात्मक रूप से, किसी अनावेशित प्रवाहकीय वस्तु के साथ या किसी वस्तु के साथ पर्याप्त रूप से भिन्न आवेश के कारण निर्मित स्थैतिक बिजली का विद्युत निर्वहन हो सकता है: एक विद्युत चिंगारी। एक व्यक्ति बस एक नायलॉन को हटाते हुए एक कालीन पर चल रहा है{{Citation needed|reason=nylon can be charged positively just like skin/hair|date=October 2016}} शर्ट या कार की सीट पर निघर्षण से भी हजारों वोल्ट का संभावित अंतर उत्पन्न हो सकता है, जो एक मिलीमीटर या उससे अधिक लंबी चिंगारी उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त है। | ||
विद्युत्-स्थैतिक निर्वाह नम स्थितियों में स्पष्ट नहीं हो सकता है क्योंकि सतह संक्षेपण सामान्य रूप से घर्षण-विद्युत् चार्जिंग को रोकता है। | विद्युत्-स्थैतिक निर्वाह नम स्थितियों में स्पष्ट नहीं हो सकता है क्योंकि सतह संक्षेपण सामान्य रूप से घर्षण-विद्युत् चार्जिंग को रोकता है। | ||
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विद्युत्-स्थैतिक निर्वाह (बिजली के अतिरिक्त जो बादलों के अंदर बर्फ और पानी की बूंदों के घर्षण-विद्युत् चार्जिंग से आता है) कम से कम नुकसान पहुंचाता है क्योंकि [[ ऊर्जा ]] ({{sfrac|2}}[[ वोल्टेज | विद्युत-दाब]] <sup>2</sup>[[ समाई ]]) चिंगारी की बहुत छोटी है; हालांकि, इस तरह की चिंगारी ज्वलनशील वाष्प को प्रज्वलित कर सकती हैं (देखें #जोखिम और प्रति-उपाय|जोखिम और प्रति-उपाय)। ऐसा तब नहीं होता जब किसी एक वस्तु की धारिता बहुत अधिक हो। | विद्युत्-स्थैतिक निर्वाह (बिजली के अतिरिक्त जो बादलों के अंदर बर्फ और पानी की बूंदों के घर्षण-विद्युत् चार्जिंग से आता है) कम से कम नुकसान पहुंचाता है क्योंकि [[ ऊर्जा ]] ({{sfrac|2}}[[ वोल्टेज | विद्युत-दाब]] <sup>2</sup>[[ समाई ]]) चिंगारी की बहुत छोटी है; हालांकि, इस तरह की चिंगारी ज्वलनशील वाष्प को प्रज्वलित कर सकती हैं (देखें #जोखिम और प्रति-उपाय|जोखिम और प्रति-उपाय)। ऐसा तब नहीं होता जब किसी एक वस्तु की धारिता बहुत अधिक हो। | ||
== | == घर्षण-विद्युत विद्युतीकरण का तंत्र == | ||
परमाणुओं के बीच की परस्पर क्रिया को समझने के लिए इंटरएटॉमिक अन्तः क्रिया विभव को लागू किया जा सकता है। जब दो परमाणु संतुलन की स्थिति में होते हैं, एक संतुलन अंतर-परमाणु दूरी के साथ, इलेक्ट्रॉन बादल या तरंग कार्य आंशिक रूप से अतिव्याप्त होते हैं। एक ओर, यदि दो परमाणु बाहरी बल द्वारा दबाए जाने पर एक-दूसरे के करीब आते हैं, तो अंतर-परमाणु दूरी संतुलन दूरी से कम हो जाती है, इस प्रकार दो परमाणु एक-दूसरे को पीछे हटाते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन | परमाणुओं के बीच की परस्पर क्रिया को समझने के लिए इंटरएटॉमिक अन्तः क्रिया विभव को लागू किया जा सकता है। जब दो परमाणु संतुलन की स्थिति में होते हैं, एक संतुलन अंतर-परमाणु दूरी के साथ, इलेक्ट्रॉन बादल या तरंग कार्य आंशिक रूप से अतिव्याप्त होते हैं। एक ओर, यदि दो परमाणु बाहरी बल द्वारा दबाए जाने पर एक-दूसरे के करीब आते हैं, तो अंतर-परमाणु दूरी संतुलन दूरी से कम हो जाती है, इस प्रकार दो परमाणु एक-दूसरे को पीछे हटाते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन अभ्र अतिव्याप्त में वृद्धि होती है। यह इस क्षेत्र में है कि इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण होता है। दूसरी ओर, यदि दो परमाणु एक दूसरे से इस तरह अलग हो जाते हैं कि उनके पास संतुलन दूरी की तुलना में अधिक अंतर-परमाणु दूरी होती है, तो वे लंबी दूरी की वैन डेर वाल्स परस्पर क्रिया के कारण एक-दूसरे के साथ आकर्षित होंगे। | ||
[[File:Interatomic interaction potential.jpg|thumb|बाहरी बल द्वारा बंधन लंबाई को छोटा करने के रूप में इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को समझने के लिए दो परमाणुओं के बीच अंतर-परमाणु संपर्क क्षमता।]]सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण के लिए एक एटॉमिक-स्केल आवेश ट्रांसफर मैकेनिज्म (जेनेरिक इलेक्ट्रॉन-क्लाउड-पोटेंशियल मॉडल) प्रस्तावित किया गया था।<ref name=":2" /><ref>{{Cite journal| vauthors = Lowell J |date=1977-12-01|title=The role of material transfer in contact electrification|url=http://stacks.iop.org/0022-3727/10/i=17/a=001?key=crossref.6220e6616e14ecd74eea6554ee2e1310|journal=Journal of Physics D: Applied Physics|volume=10|issue=17|pages=L233–L235|doi=10.1088/0022-3727/10/17/001|issn=0022-3727|bibcode=1977JPhD...10L.233L|s2cid=250774562 }}</ref> सबसे पहले, दो सामग्रियों के परमाणु-पैमाने के संपर्क से पहले, उनके इलेक्ट्रॉन बादलों के बीच कोई अतिव्याप्त नहीं होता है, और एक आकर्षक बल सम्मिलित होता है। इलेक्ट्रॉन विशिष्ट कक्षाओं में इतने कसकर बंधे होते हैं कि वे स्वतंत्र रूप से बाहर नहीं निकल सकते। फिर, जब दो पदार्थों में दो परमाणु संपर्क के करीब आते हैं, तो इलेक्ट्रॉन | [[File:Interatomic interaction potential.jpg|thumb|बाहरी बल द्वारा बंधन लंबाई को छोटा करने के रूप में इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को समझने के लिए दो परमाणुओं के बीच अंतर-परमाणु संपर्क क्षमता।]]सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण के लिए एक एटॉमिक-स्केल आवेश ट्रांसफर मैकेनिज्म (जेनेरिक इलेक्ट्रॉन-क्लाउड-पोटेंशियल मॉडल) प्रस्तावित किया गया था।<ref name=":2" /><ref>{{Cite journal| vauthors = Lowell J |date=1977-12-01|title=The role of material transfer in contact electrification|url=http://stacks.iop.org/0022-3727/10/i=17/a=001?key=crossref.6220e6616e14ecd74eea6554ee2e1310|journal=Journal of Physics D: Applied Physics|volume=10|issue=17|pages=L233–L235|doi=10.1088/0022-3727/10/17/001|issn=0022-3727|bibcode=1977JPhD...10L.233L|s2cid=250774562 }}</ref> सबसे पहले, दो सामग्रियों के परमाणु-पैमाने के संपर्क से पहले, उनके इलेक्ट्रॉन बादलों के बीच कोई अतिव्याप्त नहीं होता है, और एक आकर्षक बल सम्मिलित होता है। इलेक्ट्रॉन विशिष्ट कक्षाओं में इतने कसकर बंधे होते हैं कि वे स्वतंत्र रूप से बाहर नहीं निकल सकते। फिर, जब दो पदार्थों में दो परमाणु संपर्क के करीब आते हैं, तो इलेक्ट्रॉन अभ्र अतिव्याप्त द्वारा उनके बीच एक आयनिक या सहसंयोजक बंधन बनता है। एक बाहरी बल इंटरएटोमिक दूरी (बंध लंबाई) को और कम कर सकता है, और मजबूत इलेक्ट्रॉन अभ्र अतिव्याप्त दोनों के बीच ऊर्जा अवरोध की गिरावट को प्रेरित करता है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण होता है, जो सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण प्रक्रिया है। एक बार जब दो परमाणु अलग हो जाते हैं, तो स्थानांतरित इलेक्ट्रॉन बने रहेंगे क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को वापस स्थानांतरित करने के लिए एक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे सामग्री की सतहों पर विद्युत्-स्थैतिक आवेश बनते हैं। | ||
[[File:Electron cloud model.jpg|thumb|सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण और आवेश ट्रांसफर और दो सामग्रियों के बीच प्रस्तुत की व्याख्या करने के लिए वैंग द्वारा प्रस्तावित जेनेरिक इलेक्ट्रॉन अभ्र-विभव-कूप मॉडल जिसमें अच्छी तरह से निर्दिष्ट ऊर्जा बैंड संरचना नहीं हो सकती है। यह मॉडल सामान्य सामग्री स्थितियो पर लागू होता है।]] | [[File:Electron cloud model.jpg|thumb|सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण और आवेश ट्रांसफर और दो सामग्रियों के बीच प्रस्तुत की व्याख्या करने के लिए वैंग द्वारा प्रस्तावित जेनेरिक इलेक्ट्रॉन अभ्र-विभव-कूप मॉडल जिसमें अच्छी तरह से निर्दिष्ट ऊर्जा बैंड संरचना नहीं हो सकती है। यह मॉडल सामान्य सामग्री स्थितियो पर लागू होता है।]] | ||
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विमान बूंदों और बर्फ के कणों के साथ घर्षण के माध्यम से एक स्थिर आवेश विकसित करता है।<ref>{{Cite journal |last=Nanevicz |first=Joseph E. |date=May 1982 |title=Static Charging and Its Effects on Avionic Systems |url=https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4091541?casa_token=DaZFSrPpfTkAAAAA:l4mUzfMR3q593eq22JsaC3zDSPeY2qSwqaa_4-0gksa5UQz9U-ch6Jo14vyhHY7BsaGiBfw1wQ |journal=IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility |volume=EMC-24 |issue=2 |pages=203–209 |doi=10.1109/TEMC.1982.304031 |issn=1558-187X}}</ref> [[ स्थैतिक निर्वहन ]] या स्थैतिक वर्तिका के साथ स्थैतिक को निर्वाह किया जा सकता है। | विमान बूंदों और बर्फ के कणों के साथ घर्षण के माध्यम से एक स्थिर आवेश विकसित करता है।<ref>{{Cite journal |last=Nanevicz |first=Joseph E. |date=May 1982 |title=Static Charging and Its Effects on Avionic Systems |url=https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4091541?casa_token=DaZFSrPpfTkAAAAA:l4mUzfMR3q593eq22JsaC3zDSPeY2qSwqaa_4-0gksa5UQz9U-ch6Jo14vyhHY7BsaGiBfw1wQ |journal=IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility |volume=EMC-24 |issue=2 |pages=203–209 |doi=10.1109/TEMC.1982.304031 |issn=1558-187X}}</ref> [[ स्थैतिक निर्वहन ]] या स्थैतिक वर्तिका के साथ स्थैतिक को निर्वाह किया जा सकता है। | ||
[[ नासा ]] एक | [[ नासा ]] एक घर्षण-विद्युत विद्युतीकरण नियम का अनुसरण करता है जिसके अंतर्गत प्रक्षेपित संवाहक को कुछ प्रकार के बादलों से गुज़रने की भविष्यवाणी की जाती है तो वे प्रक्षेपित को रद्द कर देंगे। उच्च-स्तरीय बादलों के माध्यम से उड़ने से (P-स्थैतिक (वर्षा के लिए पी) उत्पन्न हो सकता है, जो प्रक्षेपित संवाहक के चारों ओर स्थिर बना सकता है जो संवाहक द्वारा या संवाहक को भेजे गए रेडियो संकेतों में अन्तः क्षेप करेगा। यह दूरमापी को स्थल या संवाहक विशेष रूप से उड़ान अवसान प्रणाली के लिए महत्वपूर्ण संकेतों को बाधित कर सकता है।। जब सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण नियम के कारण एक अवलंबन लगाया जाता है, तो यह [[ 45वां स्पेस विंग | 45वां अंतरिक्ष विंग]] तक बना रहता है और पर्यवेक्षक कर्मियों, जैसे कि पूर्व-परीक्षण विमान में सम्मिलित लोग, यह संकेत देते हैं कि आसमान साफ है।<ref name="nasa rule">{{cite web|last1=Kanigan|first1=Dan|title=Flight Rules and Triboelectrification (What the Heck is That?) {{!}} Ares I-X Test Flight|url=https://blogs.nasa.gov/Ares_I-X/2009/10/27/post_1256648398611/|publisher=[[NASA]]|access-date=31 January 2017|date=27 October 2009}}</ref> | ||
Revision as of 11:13, 22 January 2023
| Articles about |
| Electromagnetism |
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घर्षण-विद्युत प्रभाव ( घर्षण-विद्युत आवेशन के रूप में भी जाना जाता है) एक प्रकार का संपर्क विद्युतीकरण है, जिस पर कुछ सामग्री एक अलग सामग्री से अलग होने के बाद विद्युत रूप से चार्ज हो जाती है जिसके साथ वे संपर्क में थे। दो सामग्रियों को एक दूसरे से निघर्षण से उनकी सतहों के बीच संपर्क बढ़ता है, और इसलिए घर्षण-विद्युत् प्रभाव होता है। उदाहरण के लिए, फर के साथ कांच को निघर्षण, या बालों के माध्यम से प्लास्टिक की कंघी, घर्षण विद्युत् का निर्माण कर सकती है। अधिकांश दैनिक स्थैतिक बिजली घर्षण-विद्युत् होती है। उत्पादित आवेशों की विद्युत ध्रुवता और शक्ति सामग्री, सतह कर्कशता, तापमान, तनाव और अन्य गुणों के अनुसार भिन्न होती है।
घर्षण-विद्युत प्रभाव बहुत अप्रत्याशित है, और केवल व्यापक सामान्यीकरण किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, अंबर ,ऊन जैसी सामग्री के साथ संपर्क और पृथक्करण (या घर्षण) द्वारा एक विद्युत आवेश प्राप्त कर सकता है। यह गुण सबसे पहले मिलेटस के थेल्स द्वारा प्रस्तुत किया गया था। शब्द "बिजली" विलियम गिल्बर्ट के प्रारंभिक शब्द-आविष्कार, "इलेक्ट्रा" से लिया गया है, जो एम्बर, एलेक्ट्रोन के लिए ग्रीक शब्द से उत्पन्न हुआ है।, पूर्वलग्न ट्राइबो ('निघर्षण' के लिए ग्रीक) 'घर्षण' को संदर्भित करता है, जैसा कि ट्राइबोलॉजी (धातुश्रांतिकी ) में है। सामग्रियों के अन्य उदाहरण जो एक साथ निघर्षण पर एक महत्वपूर्ण आवेश प्राप्त कर सकते हैं, उनमें रेशम के साथ निघर्षण हुआ कांच और छाल के साथ कठोर घर्षण सम्मिलित हैं।
एक बहुत ही घनिष्ठ उदाहरण आधुनिक कपड़ों में उपयोग किए जाने वाले कपास, ऊन, पॉलिएस्टर, या मिश्रित कपड़े जैसी लगभग किसी भी विशिष्ट सामग्री के आवरण पर प्लास्टिक की कलम की निघर्षण हो सकती है। इस तरह का एक विद्युतीकृत लेखनी के पास आने पर एक वर्ग सेंटीमीटर से कम कागज के टुकड़ों को आसानी से आकर्षित करेगा और व्यवस्थित करेगा। साथ ही, ऐसा लेखनी उसी तरह के विद्युतीकृत लेखनी को पीछे हटा देगा। यह प्रतिकर्षण दोनों कलमों को धागे पर लटकाने और उन्हें एक दूसरे के पास व्यवस्थित करने के संवेदनशील व्यवस्थित में आसानी से पता लगाने योग्य है। इस तरह के प्रयोग आसानी से दो प्रकार के मात्रात्मक विद्युत आवेश के सिद्धांत की ओर ले जाते हैं, एक प्रभावी रूप से दूसरे का ऋणात्मक होता है, जिसमें कुल आवेश देने वाले संकेतों का एक साधारण योग होता है। आवेशित प्लास्टिक लेखनी का कागज़ के अनावेशित टुकड़ों (उदाहरण के लिए) के लिए स्थिर वैद्युत आकर्षण कागज के अंदर विद्युत आवेशों के अस्थायी आवेश पृथक्करण (विद्युत ध्रुवीकरण या द्विध्रुव आघूर्ण) (या संभव्यता स्थायी आणविक या परमाणु विद्युत द्विध्रुवों के संरेखण) के कारण होता है। एक शुद्ध बल तब उत्पन्न होता है जब द्विध्रुव के थोड़े पास आवेश लेखनी से गैर-समान क्षेत्र में अधिक मजबूती से आकर्षित होते हैं जो दूरी के साथ कम हो जाता है। एक समान विद्युत क्षेत्र में, उदाहरण के लिए समानांतर संधारित्र प्लेटों के अंदर, कागज के छोटे टुकड़ों में अस्थायी ध्रुवीकरण होता है लेकिन शून्य शुद्ध आकर्षण के साथ होता है।
घर्षण-विद्युत् प्रभाव को अब आसंजन की घटना से संबंधित माना जाता है, जहां विभिन्न अणुओं से बनी दो सामग्रियां विभिन्न अणुओं के बीच आकर्षण के कारण एक साथ चिपक जाती हैं।[citation needed] जबकि आसंजन परमाणुओं के बीच एक रासायनिक बंधन नहीं है, विभिन्न प्रकार के अणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान होता है, जिसके परिणामस्वरूप अणुओं के बीच विद्युत्-स्थैतिक आकर्षण होता है जो उन्हें एक साथ रखता है। सामग्रियों का भौतिक पृथक्करण जो एक साथ अधिग्रहण किया जाता है, सामग्री के बीच घर्षण का परिणाम होता है। क्योंकि विभिन्न सामग्रियों में अणुओं के बीच इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण तुरंत प्रतिवर्ती नहीं होता है, एक प्रकार के अणु में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन पीछे रह जाते हैं, जबकि दूसरे में इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है। इस प्रकार, एक सामग्री एक सकारात्मक या नकारात्मक आवेश (स्थैतिक विद्युत भी देखें) विकसित कर सकती है जो सामग्री के अलग होने के बाद प्रसारित जाती है।[citation needed]
सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण (या संपर्क-विद्युतीकरण) के तंत्र पर कई वर्षों से विचार-विमर्श चल रहा है, जिसमें इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण, आयन स्थानांतरण या सामग्री की प्रजातियों का स्थानांतरण सम्मिलित है।[clarification needed] केल्विन जांच सूक्ष्मदर्शिकी और घर्षण-विद्युत् नैनो-जनित्र का उपयोग करते हुए 2018 में हाल के अध्ययनों से पता चला है कि इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण ठोस और ठोस के बीच सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण के लिए प्रमुख तंत्र है।[1][2] कार्य फलन मॉडल का उपयोग धातु और परावैद्युत के बीच इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को समझाने के लिए किया जा सकता है।[3][4] सतह अवस्थाओ के मॉडल का उपयोग दो परावैद्युत के बीच इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को समझाने के लिए किया जा सकता है।[1][5][6] एक सामान्य स्थिति के लिए, चूंकि किसी भी सामग्री के लिए घर्षण-विद्युत विद्युतीकरण होता है, वैंग द्वारा एक सामान्य मॉडल प्रस्तावित किया गया है, जिसमें बंधन लंबाई को छोटा करके कम अंतर-परमाणु संभावित बाधा के लिए दो परमाणुओं के बीच एक मजबूत इलेक्ट्रॉन अभ्र अतिव्याप्त के कारण इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण होता है।[7] मॉडल के आधार पर, सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण पर तापमान और प्रकाश उत्तेजना के प्रभाव की जांच की गई।[8][9] इस तरह के मॉडल को तरल-ठोस, तरल-तरल और यहां तक कि गैस-तरल के स्थितियो में भी बढ़ाया जा सकता है।[10]
घर्षण-विद्युत् अनुक्रम
| Triboelectric series: |
| Most positively charged |
| + |
| Hair, oily skin |
| Nylon, dry skin |
| Glass |
| Acrylic, Lucite |
| Leather |
| Rabbit's fur |
| Quartz |
| Mica |
| Lead |
| Cat's fur |
| Silk |
| Aluminium |
| Paper (Small positive charge) |
| Cotton |
| Wool (No charge) |
| 0 |
| Steel (No charge) |
| Wood (Small negative charge) |
| Amber |
| Sealing wax |
| Polystyrene |
| Rubber balloon |
| Resins |
| Hard rubber |
| Nickel, copper |
| Sulfur |
| Brass, silver |
| Gold, platinum |
| Acetate, rayon |
| Synthetic rubber |
| Polyester |
| Styrene and polystyrene |
| Orlon |
| Plastic wrap |
| Polyurethane |
| Polyethylene (like Scotch tape) |
| Polypropylene |
| Vinyl (PVC) |
| Silicon |
| Teflon (PTFE) |
| Silicone rubber |
| Ebonite |
| − |
| Most negatively charged |
एक घर्षण-विद्युत श्रृंखला सामग्री की एक सूची है, जो कुछ प्रासंगिक गुणों द्वारा आदेशित होती है, जैसे कि सामग्री सूची में अन्य सामग्रियों के सापेक्ष कितनी जल्दी आवेश विकसित करती है। जोहान कार्ल विल्के ने 1757 में स्थैतिक आवेश पर पहला पेपर प्रकाशित किया।[11][12] सामग्री को प्रायः आवेश पृथक्करण की ध्रुवता के क्रम में सूचीबद्ध किया जाता है जब उन्हें किसी अन्य वस्तु से स्पर्श किया जाता है। श्रृंखला के नीचे की ओर एक सामग्री, जब श्रृंखला के शीर्ष के पास की सामग्री को छुआ जाता है, तो अधिक नकारात्मक आवेश प्राप्त होगा। श्रृंखला में दो सामग्रियां एक दूसरे से जितनी दूर होती हैं, उतना ही अधिक आवेश हस्तांतरित होता है। श्रृंखला में एक दूसरे के निकट की सामग्री किसी भी शुल्क का आदान-प्रदान नहीं कर सकती है, या यहां तक कि सूची द्वारा निहित के विपरीत भी विनिमय कर सकती है। यह निघर्षण, संदूषक या ऑक्साइड , या अन्य चर के कारण हो सकता है। शॉ द्वारा श्रृंखला का और विस्तार किया गया[13] और हेनिकर[14] प्राकृतिक और सिंथेटिक पॉलिमर सम्मिलित करके, और सतह और पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर अनुक्रम में परिवर्तन दिखाया। कुछ सामग्रियों के यथावत् क्रम के अनुसार सूचियाँ कुछ हद तक भिन्न होती हैं, क्योंकि सापेक्षिक आवेश आस-पास की सामग्रियों के लिए भिन्न होता है। वास्तविक परीक्षणों से, धातुओं के बीच आवेश संबंध में बहुत कम या कोई औसत दर्जे का अंतर नहीं होता है, संभव्यता इसलिए कि चालन इलेक्ट्रॉनों की तीव्र गति ऐसे अंतरों को रद्द कर देती है।[15] सामग्री के घर्षण-विद्युत् आवेश घनत्व को मापने के आधार पर एक अन्य घर्षण-विद्युत् श्रृंखला को प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा मात्रात्मक रूप से मानकीकृत किया गया था।[16] विश्वसनीय मूल्यों को प्राप्त करने के लिए निश्चित तापमान, दबाव और आर्द्रता के साथ, अच्छी तरह से परिभाषित स्थितियों के अंतर्गत एक दस्ताना बॉक्स में तरल पारा के संबंध में परीक्षण सामग्री के घर्षण-विद्युत् आवेश घनत्व को मापा गया था। प्रस्तावित विधि सामान्य सामग्रियों की सतह सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण को समान रूप से मापने के लिए प्रयोगात्मक व्यवस्थित अप को मानकीकृत करती है।
कारण
यद्यपि भाग 'ट्राइबो-' ग्रीक से निघर्षण के लिए आता है, τρίβω (τριβή: घर्षण), दो सामग्रियों को केवल इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान के लिए संपर्क में आने की आवश्यकता होती है। संपर्क में आने के बाद, मोबाइल आवेश अपनी विद्युत रासायनिक क्षमता को बराबर करने के लिए एक सामग्री से दूसरी सामग्री में जाते हैं। यही वह है जो वस्तुओं के बीच शुद्ध आवेश अंतर बनाता है। जब दोनों संपर्क सामग्री परावैद्युत होती हैं, तो गतिमान आवेश इलेक्ट्रॉन द्वारा नहीं, बल्कि एक आयन, जैसे H+ द्वारा वहन किया जाता है। असल में, यह प्रक्रिया एसिड-बेस प्रतिक्रिया के समान होती है, जब आधार वस्तु सकारात्मक रूप से आवेश हो जाती है, और एसिड वस्तु नकारात्मक रूप से आवेश हो जाती है। इसके अतिरिक्त, कुछ सामग्री भिन्न गतिशीलता के आयनों का आदान-प्रदान कर सकती हैं, या बड़े अणुओं के आवेशित टुकड़ों का आदान-प्रदान कर सकती हैं।
घर्षण-विद्युत् प्रभाव केवल घर्षण से संबंधित है क्योंकि दोनों में आसंजन सम्मिलित है। हालांकि, सामग्री को एक साथ निघर्षण से प्रभाव बहुत बढ़ जाता है, क्योंकि वे कई बार स्पर्श करते हैं और अलग हो जाते हैं।[17] अलग-अलग ज्यामिति वाली सतहों के लिए, निघर्षण से प्रोट्रूशियंस का ताप भी हो सकता है, जिससे pyroelectricity आवेश अलग हो सकता है जो सम्मिलित संपर्क विद्युतीकरण में जोड़ सकता है, या जो सम्मिलित ध्रुवीयता का विरोध कर सकता है। भूतल नैनो-प्रभावों को अच्छी तरह से समझा नहीं गया है, और परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी ने भौतिकी के इस क्षेत्र में तीव्रता से प्रगति की है।
स्पार्क्स
चूँकि सामग्री की सतह अब विद्युत रूप से आवेशित है, या तो ऋणात्मक या धनात्मक रूप से, किसी अनावेशित प्रवाहकीय वस्तु के साथ या किसी वस्तु के साथ पर्याप्त रूप से भिन्न आवेश के कारण निर्मित स्थैतिक बिजली का विद्युत निर्वहन हो सकता है: एक विद्युत चिंगारी। एक व्यक्ति बस एक नायलॉन को हटाते हुए एक कालीन पर चल रहा है[citation needed] शर्ट या कार की सीट पर निघर्षण से भी हजारों वोल्ट का संभावित अंतर उत्पन्न हो सकता है, जो एक मिलीमीटर या उससे अधिक लंबी चिंगारी उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त है।
विद्युत्-स्थैतिक निर्वाह नम स्थितियों में स्पष्ट नहीं हो सकता है क्योंकि सतह संक्षेपण सामान्य रूप से घर्षण-विद्युत् चार्जिंग को रोकता है।
विद्युत्-स्थैतिक निर्वाह (बिजली के अतिरिक्त जो बादलों के अंदर बर्फ और पानी की बूंदों के घर्षण-विद्युत् चार्जिंग से आता है) कम से कम नुकसान पहुंचाता है क्योंकि ऊर्जा (1/2 विद्युत-दाब 2समाई ) चिंगारी की बहुत छोटी है; हालांकि, इस तरह की चिंगारी ज्वलनशील वाष्प को प्रज्वलित कर सकती हैं (देखें #जोखिम और प्रति-उपाय|जोखिम और प्रति-उपाय)। ऐसा तब नहीं होता जब किसी एक वस्तु की धारिता बहुत अधिक हो।
घर्षण-विद्युत विद्युतीकरण का तंत्र
परमाणुओं के बीच की परस्पर क्रिया को समझने के लिए इंटरएटॉमिक अन्तः क्रिया विभव को लागू किया जा सकता है। जब दो परमाणु संतुलन की स्थिति में होते हैं, एक संतुलन अंतर-परमाणु दूरी के साथ, इलेक्ट्रॉन बादल या तरंग कार्य आंशिक रूप से अतिव्याप्त होते हैं। एक ओर, यदि दो परमाणु बाहरी बल द्वारा दबाए जाने पर एक-दूसरे के करीब आते हैं, तो अंतर-परमाणु दूरी संतुलन दूरी से कम हो जाती है, इस प्रकार दो परमाणु एक-दूसरे को पीछे हटाते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन अभ्र अतिव्याप्त में वृद्धि होती है। यह इस क्षेत्र में है कि इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण होता है। दूसरी ओर, यदि दो परमाणु एक दूसरे से इस तरह अलग हो जाते हैं कि उनके पास संतुलन दूरी की तुलना में अधिक अंतर-परमाणु दूरी होती है, तो वे लंबी दूरी की वैन डेर वाल्स परस्पर क्रिया के कारण एक-दूसरे के साथ आकर्षित होंगे।
सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण के लिए एक एटॉमिक-स्केल आवेश ट्रांसफर मैकेनिज्म (जेनेरिक इलेक्ट्रॉन-क्लाउड-पोटेंशियल मॉडल) प्रस्तावित किया गया था।[2][18] सबसे पहले, दो सामग्रियों के परमाणु-पैमाने के संपर्क से पहले, उनके इलेक्ट्रॉन बादलों के बीच कोई अतिव्याप्त नहीं होता है, और एक आकर्षक बल सम्मिलित होता है। इलेक्ट्रॉन विशिष्ट कक्षाओं में इतने कसकर बंधे होते हैं कि वे स्वतंत्र रूप से बाहर नहीं निकल सकते। फिर, जब दो पदार्थों में दो परमाणु संपर्क के करीब आते हैं, तो इलेक्ट्रॉन अभ्र अतिव्याप्त द्वारा उनके बीच एक आयनिक या सहसंयोजक बंधन बनता है। एक बाहरी बल इंटरएटोमिक दूरी (बंध लंबाई) को और कम कर सकता है, और मजबूत इलेक्ट्रॉन अभ्र अतिव्याप्त दोनों के बीच ऊर्जा अवरोध की गिरावट को प्रेरित करता है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण होता है, जो सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण प्रक्रिया है। एक बार जब दो परमाणु अलग हो जाते हैं, तो स्थानांतरित इलेक्ट्रॉन बने रहेंगे क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को वापस स्थानांतरित करने के लिए एक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे सामग्री की सतहों पर विद्युत्-स्थैतिक आवेश बनते हैं।
विमान और अंतरिक्ष यान में
विमान बूंदों और बर्फ के कणों के साथ घर्षण के माध्यम से एक स्थिर आवेश विकसित करता है।[19] स्थैतिक निर्वहन या स्थैतिक वर्तिका के साथ स्थैतिक को निर्वाह किया जा सकता है।
नासा एक घर्षण-विद्युत विद्युतीकरण नियम का अनुसरण करता है जिसके अंतर्गत प्रक्षेपित संवाहक को कुछ प्रकार के बादलों से गुज़रने की भविष्यवाणी की जाती है तो वे प्रक्षेपित को रद्द कर देंगे। उच्च-स्तरीय बादलों के माध्यम से उड़ने से (P-स्थैतिक (वर्षा के लिए पी) उत्पन्न हो सकता है, जो प्रक्षेपित संवाहक के चारों ओर स्थिर बना सकता है जो संवाहक द्वारा या संवाहक को भेजे गए रेडियो संकेतों में अन्तः क्षेप करेगा। यह दूरमापी को स्थल या संवाहक विशेष रूप से उड़ान अवसान प्रणाली के लिए महत्वपूर्ण संकेतों को बाधित कर सकता है।। जब सम्पर्कजन्य-विद्युतीकरण नियम के कारण एक अवलंबन लगाया जाता है, तो यह 45वां अंतरिक्ष विंग तक बना रहता है और पर्यवेक्षक कर्मियों, जैसे कि पूर्व-परीक्षण विमान में सम्मिलित लोग, यह संकेत देते हैं कि आसमान साफ है।[20]
जोखिम और प्रति-उपाय
प्रज्वलन
विनिर्मित वस्तुओं की सुरक्षा और संभावित क्षति दोनों के संदर्भ में प्रभाव काफी औद्योगिक महत्व का है। धूल विस्फोट के खतरे के कारण अणु उत्थापक में स्थैतिक निर्वहन एक विशेष खतरा है। उत्पादित चिंगारी पूरी तरह से ज्वलनशील वाष्प को प्रज्वलित करने में सक्षम है, उदाहरण के लिए, पेट्रोलियम, ईथर धुएं के साथ -साथ मीथेन गैस भी। थोक ईंधन वितरण और विमान ईंधन भरने के लिए टैंक खोलने से पहले संवाहक और प्राप्त टैंक के बीच संपर्कन संयोजन बनाया जाता है। खुदरा केंद्र पर ईंधन भरते समय गैस टैंक खोलने से पहले या नोज़ल को छूने से पहले कार पर धातु को छूने से ईंधन वाष्प के स्थिर प्रज्वलन का जोखिम कम हो सकता है।[citation needed]
कार्यस्थल में
अस्पताल ों में वाष्पशील तरल पदार्थ, ज्वलनशील गैसें, या ऑक्सीजन ले जाने वाली गाड़ियों से स्थैतिक निर्वहन के लिए साधन उपलब्ध कराए जाने चाहिए। यहां तक कि जहां केवल एक छोटा सा आवेश उत्पन्न होता है, वहां धूल के कण घर्षण हुई सतह की ओर आकर्षित हो सकते हैं। वस्त्र निर्माण के स्थिति में यह एक स्थायी गंदा निशान उत्पन्न कर सकता है जहां कपड़ा स्थैतिक आवेश द्वारा जमा धूल के संपर्क में आता है। एक प्रतिस्थैतिक शोधन कारक के साथ विद्युतरोधी सतहों का शोधन करके धूल के आकर्षण को कम किया जा सकता है।
इलेक्ट्रॉनिक्स को नुकसान
कुछ इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, विशेष रूप से सीएमओएस एकीकृत-परिपथ और एमओएसएफईटी (प्रतिरोधान्तरित्र का एक प्रकार), उच्च-विद्युत-दाब स्थिर निर्वहन द्वारा गलती से नष्ट हो सकते हैं। ऐसे घटकों को सामान्य रूप से सुरक्षा के लिए एक प्रवाहकीय फोम में संग्रहित किया जाता है। असंबद्ध एकीकृत परिपथों को संभालते समय कार्यक्षेत्र को छूकर, या विरोधी स्थैतिक वलय या नुपूर का उपयोग करके स्वयं को संपर्कन करना मानक अभ्यास है। उदाहरण के लिए, शल्य-कक्ष में कार्बन प्रकाश-रहित निहित घर्षण-प्रस्तर साँचा जैसी संवहन सामग्री का उपयोग करके आवेश को नष्ट करने का एक और तरीका है।
संवेदनशील घटकों वाले उपकरणों को सामान्य उपयोग, स्थापना और वियोग के समय संरक्षित किया जाना चाहिए, जहाँ आवश्यक हो बाहरी संयोजन पर डिज़ाइन-इन सुरक्षा द्वारा पूरा किया गया। उपकरण के बाहरी अंतरफलक पर अधिक मजबूत उपकरण या सुरक्षात्मक प्रत्युपाय के उपयोग के माध्यम से सुरक्षा हो सकती है। ये प्रकाशीय पृथक्कारक , कम संवेदनशील प्रकार के प्रतिरोधान्तरित्र और चररोधक जैसे स्थिर बाह्य-पथ उपकरण हो सकते हैं।
स्वरव का स्रोत
चिकित्सा केबल समन्वायोजन और संचालन तारों के अंदर, यादृच्छिक घर्षण-विद्युत् स्वरव उत्पन्न होता है जब विभिन्न संचालक, रोधन और रूपक एक दूसरे के विपरीत रगड़ते हैं क्योंकि केबल संचालन के समय निकुंचित हो जाती है। एक केबल के अंदर उत्पन्न स्वरव को प्रायः संचालन स्वरव या केबल स्वरव कहा जाता है, लेकिन इस प्रकार के अवांछित सिग्नल को घर्षण-विद्युत् स्वरव के रूप में अधिक यथावत् रूप से वर्णित किया जाता है। निम्न स्तर के संकेतों को मापते समय, केबल या तार में स्वरव समस्याग्रस्त हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक विद्युतहृद्लेख या अन्य चिकित्सा संकेत में स्वरव यथावत् निदान को कठिन या असंभव बना सकता है। घर्षण-विद्युत् स्वरव को स्वीकार्य स्तर पर रखने के लिए सावधानीपूर्वक सामग्री चयन, डिजाइन और प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है क्योंकि केबल सामग्री निर्मित होती है।[21]
यह भी देखें
- विरोधी स्थैतिक एजेंट
- संपर्क विद्युतीकरण
- बिजली
- विद्युत घटनाएं
- वैद्युतीय ऋणात्मकता
- वैद्युतकणसंचलन
- ईएसडी सामग्री
- नैनोजेनरेटर
- स्थिर विद्युत
- ट्राइबोल्युमिनेसिसेंस
- वान डी ग्राफ जनित्र
- विम्सहर्स्ट मशीन
- जैरोग्राफ़ी
संदर्भ
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- ↑ "Triboelectric Noise in Medical Cables and Wires". 29 August 2014.
आगे की पढाई
- Besançon RM (1985). The Encyclopedia of Physics, Third Edition. Van Nostrand Reinhold Company. ISBN 978-0-442-25778-1.
- Allen RC (November 2000). "Triboelectric generation: getting charged". EE-Evaluation Engineering. 39 (11): S4–+.
बाहरी कड़ियाँ
- The TriboElectric Series Archived 5 April 2014 at the Wayback Machine (great detail)
- Video: Detailed explanation by professional physicists
- Charged Rod Demonstration, University of Minnesota
- NASA, Science Crackling Planets
- A plastic comb rubbed with a cotton cloth attracts small pieces of paper (video)
- BBC News Article, 2005 - Man's static jacket sparks alert
- Triboelectric Generation: Getting Charged
