इलेक्ट्रेट

विद्युत चुम्बक के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए।

इलेक्ट्रेट (इलेक्ट्र से बिजली और एट से चुंबक के मिश्रशब्द के रूप में बनता है) परावैद्युत पदार्थ है जिसमें अर्ध-स्थायी विद्युत आवेश या द्विध्रुवीय ध्रुवीकरण होता है। इलेक्ट्रेट आंतरिक और बाहरी विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, और स्थायी चुंबक के विद्युत् स्थैतिक समकक्ष है। हालांकि ओलिवर हीविसाइड ने 1885 में इस शब्द को निर्मित किया था, इलेक्ट्रेट गुणों वाले पदार्थ पहले से ही विज्ञान के लिए जानी जाती थी और 1700 के दशक के प्रारंभ से इसका अध्ययन किया गया था। विशेष उदाहरण विद्युत यंत्र है, उपकरण जिसमें इलेक्ट्रेट गुणों के साथ स्लैब और अलग धातु की प्लेट होती है। विद्युत यंत्र मूल रूप से स्वीडन में जोहान कार्ल विल्के द्वारा और फिर इटली में एलेसेंड्रो वोल्टा द्वारा आविष्कार किया गया था।

लोहे के एक टुकड़े में चुंबकीय प्रक्षेत्र के संरेखण द्वारा चुंबक के निर्माण के लिए "इलेक्ट्रॉन" और "चुंबक" आरेखण सादृश्य से नाम प्राप्त होता है। ऐतिहासिक रूप से, इलेक्ट्रेट पहले उपयुक्त परावैद्युत पदार्थ जैसे बहुलक या मोम को पिघलाकर बनाया गया था जिसमें ध्रुवीय अणु होते हैं और फिर इसे एक प्रबल विद्युत् स्थैतिक क्षेत्र में पुनः ठोस होने की स्वीकृति देते हैं। परावैद्युत के ध्रुवीय अणु विद्युत् स्थैतिक क्षेत्र की दिशा में स्वयं को संरेखित करते हैं, स्थायी विद्युत् स्थैतिक अभिनति के साथ द्विध्रुवीय इलेक्ट्रेट का उत्पादन करते हैं। आधुनिक इलेक्ट्रेट सामान्य रूप से अत्यधिक विद्युतरोधी परावैद्युत में अतिरिक्त आवेश अंतःस्थापित करके बनाए जाते हैं, उदाहरण इलेक्ट्रॉन-किरण पुंज के माध्यम से, किरीट विसर्जन, इलेक्ट्रॉन-प्रक्षेपी से अंत:क्षेपण, अंतराल में विद्युत् भंजन, या परावैद्युत अवरोध सम्मिलित है।

चुम्बकों से समानता

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

संधारित्र से समानता

संधारित्र में प्रयुक्त इलेक्ट्रेट और परावैद्युत परत के बीच समानता है; अंतर यह है कि संधारित्र में परावैद्युतिकी में प्रेरित ध्रुवीकरण होता है जो केवल अस्थायी होता है, जो परावैद्युत पर प्रयुक्त सामर्थ्य पर निर्भर करता है, जबकि इलेक्ट्रेट गुणों वाले परावैद्युतिकी इसके अतिरिक्त अर्ध-स्थायी आवेश संचयन या द्विध्रुवीय ध्रुवीकरण प्रदर्शित करते हैं। कुछ पदार्थ लोहविद्युत (फेरोइलेक्ट्रिसिटी) भी प्रदर्शित करते हैं (अर्थात वे ध्रुवीकरण के शैथिल्य के साथ बाहरी क्षेत्रों पर प्रतिक्रिया करती हैं)। लोहविद्युत ध्रुवीकरण को स्थायी रूप से बनाए रख सकते हैं क्योंकि वे ऊष्मप्रवैगिकी संतुलन में हैं, और इस प्रकार लोहवैद्युत संधारित्र में उपयोग किए जाते हैं। हालांकि इलेक्ट्रेट केवल मितस्थायी स्थिति में होते हैं, जो बहुत कम क्षरण पदार्थ से बने होते हैं, वे कई वर्षों तक अतिरिक्त आवेशित या ध्रुवीकरण बनाए रख सकते हैं। इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन एक प्रकार का संधारित्र माइक्रोफोन है जो स्थायी रूप से आवेशित पदार्थ का उपयोग करके बिजली की आपूर्ति से ध्रुवीकरण विद्युत-दाब की आवश्यकता को समाप्त करता है।

इलेक्ट्रेट प्रकार

इलेक्ट्रेट दो प्रकार के होते हैं:

• वास्तविक-आवेशित इलेक्ट्रेट जिसमें या दोनों ध्रुवों का अतिरिक्त आवेश होता है
  • परावैद्युत सतहों पर (सतह आवेश)
  • परावैद्युत आयतन के अंदर (आवरक आवेश)
• उन्मुख-द्विध्रुवीय इलेक्ट्रेट में उन्मुख (संरेखित) द्विध्रुव होते हैं। लोहवैद्युत पदार्थ इनमें से प्रकार है।

रिक्तियों पर आंतरिक द्विध्रुवीय आवेशों के साथ कोशिकीय आवरक आवेश इलेक्ट्रेट, इलेक्ट्रेट पदार्थ को नया वर्ग प्रदान करते हैं, जो लोहविद्युत का अनुकरण करते हैं, इसलिए उन्हें लोहविद्युत के रूप में जाना जाता है। लोहविद्युत प्रबल विद्युत दाब प्रदर्शित करते हैं, जो सिरेमिक दाब पदार्थ के समान है। कुछ परावैद्युत पदार्थ दोनों व्यवहारों को प्रदर्शित करने में सक्षम हैं।

पदार्थ

इलेक्ट्रेट पदार्थ प्रकृति में अपेक्षाकृत अधिक सामान्य हैं। क्वार्ट्ज और सिलिकॉन डाइऑक्साइड के अन्य रूप, उदाहरण के लिए, स्वाभाविक रूप से इलेक्ट्रेट होते हैं। आज, अधिकांश इलेक्ट्रेट संश्लेषित बहुलक से बने होते हैं, उदाहरण फ्लुओरोबहुलक, पॉलीप्रोपाइलीन, पॉलीथीन टैरीपिथालेट (पीईटी), आदि है। वास्तविक-आवेशित इलेक्ट्रेट में धनात्मक या ऋणात्मक अतिरिक्त आवेशित 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

विस्तृत इलेक्ट्रेट पदार्थ को गर्म या पिघलाकर निर्मित किया जा सकता है, फिर इसे प्रबल विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में ठंडा किया जा सकता है। विद्युत क्षेत्र आवेश वाहकों को पुनर्स्थापित करता है या पदार्थ के अंदर द्विध्रुवों को संरेखित करता है। जब पदार्थ ठंडी होती है, तब जमने से स्थिति में द्विध्रुव ठोस हो जाता है। इलेक्ट्रेट के लिए उपयोग की जाने वाले पदार्थ सामान्य रूप से मोम, बहुलक या रेजिन होती है। प्रारम्भिक प्रयोग में से 45% कारनोंबा मोम, 45% सफेद रोजिन और 10% सफेद मोम होता है, जिसे पिघलाया जाता है, और साथ मिश्रित किया जाता है, और कई किलोवोल्ट/सेन्टीमीटर के स्थिर विद्युत क्षेत्र में ठंडा होने के लिए छोड़ दिया जाता है। इस प्रक्रिया से संबंधित तापीय-परावैद्युत प्रभाव, सबसे पहले ब्राजील के शोधकर्ता जोआकिम कोस्टा रिबेरो द्वारा वर्णित किया गया था।

कण त्वरक का उपयोग करके परावैद्युत के अंदर अतिरिक्त ऋणात्मक आवेशित अंतःस्थापित करके या उच्च विद्युत-दाब किरीट विसर्जन का उपयोग करके सतह पर या उसके पास स्थानीय आवेश द्वारा इलेक्ट्रेट का निर्माण किया जा सकता है, एक प्रक्रिया जिसे किरीट आवेशन कहा जाता है। इलेक्ट्रेट के अंदर अतिरिक्त आवेश तेजी से कम होता है। क्षय स्थिरांक पदार्थ के सापेक्ष परावैद्युत स्थिरांक और इसकी विस्तृत प्रतिरोधकता का परिणाम है। अत्यधिक उच्च प्रतिरोधकता वाले पदार्थ, जैसे कि पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन, कई सैकड़ों वर्षों तक अत्यधिक आवेशित बनाए रख सकती है। अधिकांश व्यावसायिक रूप से उत्पादित इलेक्ट्रेट फ्लोरोपॉलीमर (जैसे अव्यवस्थित टेफ्लान) पर आधारित होते हैं जिन्हें पतली झिल्ली के लिए निर्मित किया जाता है।

यह भी देखें

• ओलिवर हीविसाइड
• किरीटी तार
• टेलीफ़ोन
• इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन
• वैद्युतवाहक बल
• शीर्ष वलय आवरण
• फेरोइलेक्ट्रिसिटी (लोहविद्युत)

संदर्भ

पेटेंट

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