इलेक्ट्रेट

Not to be confused with Electromagnet.

एक इलेक्ट्रेट (बिजली से इलेक्ट्रर- और चुंबक से -एट के सूटकेस के रूप में बनता है) एक ढांकता हुआ पदार्थ है जिसमें अर्ध-स्थायी बिजली का आवेश या द्विध्रुवीय [[ध्रुवीकरण (इलेक्ट्रोस्टैटिक्स)]] होता है। एक इलेक्ट्रेट आंतरिक और बाहरी विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, और एक स्थायी चुंबक के इलेक्ट्रोस्टैटिक समकक्ष है। हालांकि ओलिवर हीविसाइड ने 1885 में इस शब्द को गढ़ा था, इलेक्ट्रेट गुणों वाली सामग्री पहले से ही विज्ञान के लिए जानी जाती थी और 1700 के दशक की शुरुआत से इसका अध्ययन किया गया था। एक विशेष उदाहरण इलेक्ट्रोफोरस है, एक उपकरण जिसमें इलेक्ट्रेट गुणों के साथ एक स्लैब और एक अलग धातु की प्लेट होती है। इलेक्ट्रोफोरस मूल रूप से स्वीडन में जोहान कार्ल विल्के द्वारा और फिर इटली में अलेक्जेंडर वोल्टा द्वारा आविष्कार किया गया था।

नाम इलेक्ट्रॉन गन चुंबक से निकला है; लोहे के एक टुकड़े में चुंबकीय डोमेन के संरेखण द्वारा चुंबक के गठन के अनुरूप चित्रण करना। ऐतिहासिक रूप से, इलेक्ट्रेट पहले एक उपयुक्त ढांकता हुआ पदार्थ जैसे कि बहुलक या मोम जिसमें ध्रुवीय अणु होते हैं, को पिघलाकर और फिर इसे एक शक्तिशाली इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में फिर से जमने की अनुमति देकर बनाया गया था। ढांकता हुआ के ध्रुवीय अणु इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की दिशा में खुद को संरेखित करते हैं, एक स्थायी इलेक्ट्रोस्टैटिक पूर्वाग्रह के साथ एक द्विध्रुवीय इलेक्ट्रेट का उत्पादन करते हैं। आधुनिक इलेक्ट्रेट आमतौर पर अत्यधिक इन्सुलेट ढांकता हुआ में अतिरिक्त शुल्क एम्बेड करके बनाए जाते हैं, उदा। एक इलेक्ट्रॉन बीम के माध्यम से, कोरोना डिस्चार्ज, एक इलेक्ट्रॉन बंदूक से इंजेक्शन, एक अंतराल में बिजली का टूटना, या एक ढांकता हुआ अवरोध।

चुम्बकों से समानता

चुम्बक की तरह इलेक्ट्रेट द्विध्रुव होते हैं। एक और समानता दीप्तिमान क्षेत्र है: वे अपने परिधि के चारों ओर एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र (चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत) का उत्पादन करते हैं। जब एक चुंबक और एक इलेक्ट्रेट एक दूसरे के पास होते हैं, तो एक असामान्य घटना घटित होती है: स्थिर रहते हुए, न तो एक दूसरे पर कोई प्रभाव पड़ता है। हालांकि, जब एक इलेक्ट्रेट को एक चुंबकीय ध्रुव के संबंध में स्थानांतरित किया जाता है, तो एक बल महसूस होता है जो चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत कार्य करता है, इलेक्ट्रेट को धक्का की अपेक्षित दिशा में 90 डिग्री के पथ पर धकेलता है जैसा कि किसी अन्य चुंबक के साथ महसूस किया जाएगा।

कैपेसिटर से समानता

कैपेसिटर में प्रयुक्त इलेक्ट्रेट और ढांकता हुआ परत के बीच समानता है; अंतर यह है कि संधारित्र में डाइलेक्ट्रिक्स में एक प्रेरित ध्रुवीकरण होता है जो केवल क्षणिक होता है, जो परावैद्युत पर लागू क्षमता पर निर्भर करता है, जबकि इलेक्ट्रेट गुणों वाले डाइलेक्ट्रिक्स इसके अलावा अर्ध-स्थायी चार्ज स्टोरेज या द्विध्रुवीय ध्रुवीकरण प्रदर्शित करते हैं। कुछ सामग्री ferroelectricity भी प्रदर्शित करती हैं (अर्थात वे ध्रुवीकरण के हिस्टैरिसीस के साथ बाहरी क्षेत्रों पर प्रतिक्रिया करती हैं)। फेरोइलेक्ट्रिक्स ध्रुवीकरण को स्थायी रूप से बनाए रख सकते हैं क्योंकि वे थर्मोडायनामिक संतुलन में हैं, और इस प्रकार फेरोइलेक्ट्रिक कैपेसिटर में उपयोग किए जाते हैं। हालांकि इलेक्ट्रेट केवल एक मेटास्टेबल स्थिति में होते हैं, जो बहुत कम रिसाव सामग्री से बने होते हैं, वे कई वर्षों तक अतिरिक्त चार्ज या ध्रुवीकरण बनाए रख सकते हैं। एक इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन एक प्रकार का कंडेंसर माइक्रोफोन है जो स्थायी रूप से चार्ज सामग्री का उपयोग करके बिजली की आपूर्ति से ध्रुवीकरण वोल्टेज की आवश्यकता को समाप्त करता है।

इलेक्ट्रेट प्रकार

इलेक्ट्रेट दो प्रकार के होते हैं:

• रियल-चार्ज इलेक्ट्रेट जिसमें एक या दोनों ध्रुवों का अतिरिक्त चार्ज होता है
  • ढांकता हुआ सतहों पर (एक सतह आवेश)
  • ढांकता हुआ मात्रा के भीतर (एक अंतरिक्ष प्रभार)
• उन्मुख-द्विध्रुवीय इलेक्ट्रेट में उन्मुख (संरेखित) द्विध्रुव होते हैं। फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री इनमें से एक प्रकार है।

रिक्तियों पर आंतरिक द्विध्रुवीय आवेशों के साथ सेलुलर सतही प्रभार इलेक्ट्रेट, इलेक्ट्रेट सामग्री का एक नया वर्ग प्रदान करते हैं, जो फेरोइलेक्ट्रिक्स की नकल करते हैं, इसलिए उन्हें ferroelectric के रूप में जाना जाता है। फेरोइलेक्ट्रेट्स मजबूत piezoelectricity प्रदर्शित करते हैं, जो सिरेमिक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के बराबर है। कुछ ढांकता हुआ पदार्थ दोनों व्यवहारों को प्रदर्शित करने में सक्षम हैं।

सामग्री

इलेक्ट्रेट सामग्री प्रकृति में काफी सामान्य हैं। क्वार्ट्ज और सिलिकॉन डाइऑक्साइड के अन्य रूप, उदाहरण के लिए, स्वाभाविक रूप से इलेक्ट्रेट होते हैं। आज, अधिकांश इलेक्ट्रेट सिंथेटिक पॉलिमर से बने होते हैं, उदा। फ्लोरोपॉलीमर, polypropylene , पॉलीथीन टैरीपिथालेट (पीईटी), आदि। रियल-चार्ज इलेक्ट्रेट में सकारात्मक या नकारात्मक अतिरिक्त चार्ज या दोनों होते हैं, जबकि उन्मुख-द्विध्रुवीय इलेक्ट्रेट में उन्मुख द्विध्रुव होते हैं। इलेक्ट्रेट द्वारा बनाए गए अर्ध-स्थायी आंतरिक या बाहरी विद्युत क्षेत्रों का विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जा सकता है।

निर्माण

बल्क इलेक्ट्रेट सामग्री को गर्म या पिघलाकर तैयार किया जा सकता है, फिर इसे एक मजबूत विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में ठंडा किया जा सकता है। विद्युत क्षेत्र आवेश वाहकों को पुनर्स्थापित करता है या सामग्री के भीतर द्विध्रुवों को संरेखित करता है। जब सामग्री ठंडी होती है, तो जमने से स्थिति में द्विध्रुव जम जाता है। इलेक्ट्रेट के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री आमतौर पर मोम, पॉलिमर या रेजिन होती है। शुरुआती व्यंजनों में से एक में 45% कारनौबा मोम, 45% सफेद [[ राल ]] और 10% सफेद मोम होता है, जिसे पिघलाया जाता है, एक साथ मिलाया जाता है, और कई किलोवोल्ट/सेमी के स्थिर विद्युत क्षेत्र में ठंडा होने के लिए छोड़ दिया जाता है। इस प्रक्रिया से संबंधित थर्मो-ढांकता हुआ प्रभाव, सबसे पहले ब्राजील के शोधकर्ता जोआकिम कोस्टा रिबेरो द्वारा वर्णित किया गया था।

एक कण त्वरक का उपयोग करके एक ढांकता हुआ के भीतर अतिरिक्त नकारात्मक चार्ज एम्बेड करके या उच्च वोल्टेज कोरोना डिस्चार्ज का उपयोग करके सतह पर या उसके पास स्ट्रैंडिंग चार्ज द्वारा इलेक्ट्रेट का निर्माण किया जा सकता है, एक प्रक्रिया जिसे कोरोना चार्जिंग कहा जाता है। एक इलेक्ट्रेट के भीतर अतिरिक्त चार्ज तेजी से घटता है। क्षय स्थिरांक सामग्री के सापेक्ष ढांकता हुआ स्थिरांक और इसकी थोक प्रतिरोधकता का एक कार्य है। अत्यधिक उच्च प्रतिरोधकता वाली सामग्री, जैसे कि पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन, कई सैकड़ों वर्षों तक अतिरिक्त चार्ज बनाए रख सकती है। अधिकांश व्यावसायिक रूप से उत्पादित इलेक्ट्रेट फ्लोरोपॉलीमर (जैसे अनाकार टेफ्लान) पर आधारित होते हैं जिन्हें पतली फिल्मों के लिए तैयार किया जाता है।

यह भी देखें

• ओलिवर हीविसाइड
• कोरोना_वायर#चार्जिंग
• टेलीफ़ोन
• इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन
• वैद्युतवाहक बल
• टिप रिंग आस्तीन
• फेरोइलेक्ट्रिसिटी

संदर्भ

पेटेंट

• नोवेलिन, थॉमस ई., और कर्ट आर. रश्के, U.S. Patent 4,291,245, पॉलिमर इलेक्ट्रेट बनाने की एक प्रक्रिया

अग्रिम पठन

• Jefimenko, Oleg D. (2011). Electrostatic Motors: Their History, Types, and Principles of Operation (1st New Revised ed.). Integrity Research Institute. ISBN 978-1935023470.
• Jefimenko, Oleg D.; Walker, David K. (1980). "Electrets". Physics Teacher. 18 (9): 651–659. Bibcode:1980PhTea..18..651J. doi:10.1119/1.2340651.
• Walker, David K.; Jefimenko, Oleg D. (1973). "Volume charge distribution in carnauba wax electrets". Journal of Applied Physics. 44 (8): 3459. Bibcode:1973JAP....44.3459W. doi:10.1063/1.1662785.
• Adams, Charles K. (1987). Nature's Electricity. TAB Books. ISBN 978-0-8306-2769-1.
• Gross, Bernhard (1964). Charge storage in solid dielectrics; a bibliographical review on the electret and related effects. Elsevier.
• Barker, R.H. (1962). "Electrets". Journal of the IEE. 8 (93): 413-416. doi:10.1049/jiee-3.1962.0241.A discussion on polarization, thermoelectrets, photoelectrets and applications
• Sessler, Gerhard M., ed. (1998). Electrets (3rd ed.). Laplacian Press. ISBN 978-1-885540-07-2.