This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഡൈഇലക്ട്രിക്
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
| (ഇടക്കുള്ള 3 പതിപ്പുകളിലെ മാറ്റങ്ങള്‍ ഇവിടെ കാണിക്കുന്നില്ല.) | |||
| വരി 4: | വരി 4: | ||
വൈദ്യുതരോധിയായ പദാര്‍ഥം. പരാവൈദ്യുതം എന്ന പേരിലും ഇത് അറിയപ്പെടുന്നു. വൈദ്യുതവാഹികളുടെ ചാലകത(conductivity)യ്ക്കു കാരണം അവയിലെ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സാന്നിധ്യമാണ്. 'ഇന്‍സുലേറ്ററുകളി'ല്‍ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളില്ലാത്തതാണ് അവ വൈദ്യുതരോധികളാകാന്‍ കാരണം. ഇന്‍സുലേറ്ററുകളില്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ആറ്റങ്ങളില്‍ ദൃഢബദ്ധമാണ്. അത്തരമൊരു പദാര്‍ഥം ഒരു വൈദ്യുതക്ഷേത്ര (electric field) ത്തില്‍ വച്ചിരുന്നാല്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക് ക്ഷേത്രത്തിന്റെ എതിര്‍ ദിശയിലേക്ക് അല്പം സ്ഥാനഭ്രംശം മാത്രം സംഭവിക്കുന്നു; വൈദ്യുത വാഹികളിലെപ്പോലെ ഒരു സ്ഥാനത്തുനിന്നും മറ്റൊരു സ്ഥാനത്തേക്ക് അവ പ്രവഹിക്കുകയില്ല. ഇത്തരം പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ഡൈഇലക്ട്രിക്കുകള്‍ എന്ന പേരിലറിയപ്പെടുന്നു. ഗ്ളാസ്, എബണൈറ്റ്, സള്‍ഫര്‍ എന്നിവ ഇതിനുദാഹരണങ്ങളാണ്. | വൈദ്യുതരോധിയായ പദാര്‍ഥം. പരാവൈദ്യുതം എന്ന പേരിലും ഇത് അറിയപ്പെടുന്നു. വൈദ്യുതവാഹികളുടെ ചാലകത(conductivity)യ്ക്കു കാരണം അവയിലെ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സാന്നിധ്യമാണ്. 'ഇന്‍സുലേറ്ററുകളി'ല്‍ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളില്ലാത്തതാണ് അവ വൈദ്യുതരോധികളാകാന്‍ കാരണം. ഇന്‍സുലേറ്ററുകളില്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ആറ്റങ്ങളില്‍ ദൃഢബദ്ധമാണ്. അത്തരമൊരു പദാര്‍ഥം ഒരു വൈദ്യുതക്ഷേത്ര (electric field) ത്തില്‍ വച്ചിരുന്നാല്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക് ക്ഷേത്രത്തിന്റെ എതിര്‍ ദിശയിലേക്ക് അല്പം സ്ഥാനഭ്രംശം മാത്രം സംഭവിക്കുന്നു; വൈദ്യുത വാഹികളിലെപ്പോലെ ഒരു സ്ഥാനത്തുനിന്നും മറ്റൊരു സ്ഥാനത്തേക്ക് അവ പ്രവഹിക്കുകയില്ല. ഇത്തരം പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ഡൈഇലക്ട്രിക്കുകള്‍ എന്ന പേരിലറിയപ്പെടുന്നു. ഗ്ളാസ്, എബണൈറ്റ്, സള്‍ഫര്‍ എന്നിവ ഇതിനുദാഹരണങ്ങളാണ്. | ||
| - | ഏകാണുക (monoatomic) പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ അണുകേന്ദ്ര ( | + | ഏകാണുക (monoatomic) പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ അണുകേന്ദ്ര (nucleus)ത്തിലെ ധനചാര്‍ജും (പ്രോട്ടോണുകള്‍) ചുറ്റുമുള്ള ഭ്രമണപഥങ്ങളിലെ ഋണചാര്‍ജും (ഇലക്ട്രോണുകള്‍) സംകേന്ദ്രീയ മായിട്ട് (concentric) ആയിരിക്കും വിന്യസിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. എന്നാല്‍ ബഹുഅണുക (polyatomic) പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ തന്മാത്രകളിലെ വിതരണമനുസരിച്ച് ധന, ഋണ ചാര്‍ജുകളുടെ കേന്ദ്രങ്ങള്‍ ഒരേ സ്ഥാനത്തു വരുകയോ വരാതിരിക്കുകയോ ചെയ്യാം. അവ ഒരേ സ്ഥാനത്തല്ലെങ്കില്‍ ഓരോ തന്മാത്രയ്ക്കും സ്ഥിരമായൊരു ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം (dipole moment) ഉണ്ടായിരിക്കും. ഇത്തരം പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ധ്രുവീയ പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ (polar materials) എന്നാണറിയപ്പെടുന്നത്. പദാര്‍ഥത്തിനുള്ളിലെ താപജന്യ വിക്ഷോഭങ്ങള്‍ (thermal disturbances) അനിയമിതം (random) ആയതിനാല്‍ എല്ലാ തന്മാത്രകളുടേയും ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണങ്ങള്‍ ഒരേ ദിശയിലായിരിക്കുകയില്ല. ഒരു നിശ്ചിത വ്യാപ്തമെടുത്താല്‍ അതില്‍ അനേകായിരം തന്മാത്രകളുണ്ടായിരിക്കും. ഇവയുടെയെല്ലാം ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണങ്ങളുടെ ആകെത്തുക പൂജ്യം ആയിരിക്കും. അത്തരമൊരു പദാര്‍ഥം ഒരു വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തില്‍ വച്ചിരുന്നാല്‍ ഓരോ ഡൈപോളിന്മേലും ഒരു ബല ആഘൂര്‍ണം (torque) അനുഭവപ്പെടും. ഇതിന്റെ പ്രഭാവം ഡൈപോളുകളെ ക്ഷേത്രത്തിന്റെ ദിശയ്ക്കു സമാന്തരമായി കൊണ്ടുവരാന്‍ പര്യാപ്തമാണ്. എന്നാല്‍ താപ ജന്യമായ ആന്തരവിക്ഷോഭങ്ങള്‍ ഈ നിയത ക്രമീകരണത്തെ തകിടം മറിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കും. അതിനാല്‍ ഡൈപോളുകളുടെ അനുയോജനം (alignment) ഭാഗികമായിരിക്കും. തന്മൂലം പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ഏതു ഭാഗമെടുത്താലും അതിന് ഒരു അവശിഷ്ട (net) ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം ഉണ്ടായിരിക്കും. |
| - | അധ്രുവീയ പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ ആറ്റങ്ങളിലും തന്മാത്രകളിലും ധന ചാര്‍ജും ഋണചാര്‍ജും സംകേന്ദ്രീയമായി വിതരണം | + | അധ്രുവീയ പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ ആറ്റങ്ങളിലും തന്മാത്രകളിലും ധന ചാര്‍ജും ഋണചാര്‍ജും സംകേന്ദ്രീയമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാല്‍ സ്ഥിരമായ ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം ഉണ്ടായിരിക്കുകയില്ല. അത്തരം പദാര്‍ഥം വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തില്‍ വച്ചാല്‍ ക്ഷേത്രത്തിന്റെ ദിശയുടെ എതിര്‍വശത്തേക്ക് ഋണചാര്‍ജ് വിന്യാ സത്തിന് (ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക്) അല്പമാത്രമായ വിസ്ഥാപനം സംഭവിക്കുന്നു. തത്ഫലമായി ഓരോ ആറ്റത്തിലും അഥവാ തന്മാ ത്രയിലും ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം രൂപപ്പെടുന്നു. അതിനാല്‍ പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ഏത് അംശമെടുത്താലും അതില്‍ ഒരു അവശിഷ്ട ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം ഉണ്ടായിരിക്കും. അങ്ങനെ ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് പദാര്‍ഥം വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തില്‍ വച്ചിരുന്നാല്‍ അതില്‍ ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം സംവേശിതം (induced) ആകും. ഈ പ്രക്രിയയെ ധ്രുവണം (polarisation) എന്നു പറയുന്നു. യൂണിറ്റ് വ്യാപ്തത്തിലുണ്ടാകുന്ന ധ്രുവണം 'ധ്രുവണ സദിശം' (polarisation vector) എന്നു നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ പരിമാണം (magnitude) ആണ് ധ്രുവണം (P) ആയി പരാമര്‍ശിക്കാറുള്ളത്. |
| - | ദീര്‍ഘചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് | + | ദീര്‍ഘചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ലാബ് പരിഗണിക്കുക. അതിലെ ഡൈപോളുകള്‍ അനിയതമായ ദിശകളി ലായിരിക്കും. ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ (E<sub>o</sub>) സാന്നിധ്യത്തില്‍ അവ ക്ഷേത്രത്തിന്റെ ദിശയില്‍ ക്രമീകരിക്കപ്പെടുന്നു. സ്ലാബ് ധ്രുവണത്തിനു വിധേയമായാല്‍ ഋണചാര്‍ജ് ഒരു വശത്തും ധന ചാര്‍ജ് മറുവശത്തും കേന്ദ്രീകരിക്കും. ഇങ്ങനെ സ്ലാബിന്റെ പ്രതലങ്ങളില്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന വിപരീത ചാര്‍ജുകള്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുതക്ഷേത്രം ബാഹ്യ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ തീവ്രതയെ ഫലത്തില്‍ കുറയ്ക്കുന്നു. |
| - | + | <math> E = \frac{E_0}{K}</math> | |
| - | ഒരു പാരലല്‍ | + | ഇവിടെ K എന്ന സ്ഥിരരാശി ഡൈഇലക്ട്രിക സ്ഥിരാങ്കം (Dielectric constant) അഥവാ ആപേക്ഷിക വിദ്യുത്ശീലത (relative permitivity) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഏതാനും ഡൈഇലക്ട്രിക പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ K പട്ടികയില്‍ കൊടുക്കുന്നു. |
| + | |||
| + | [[Image:p51aa.png|left]] | ||
| + | |||
| + | ഒരു പാരലല്‍ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററില്‍ പ്ലേറ്റുകളുടെ ഇടയ്ക്ക് ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് ഉള്‍പ്പെടുത്തിയാല്‍ അതിന്റെ ധാരിത (capacity) വര്‍ധിക്കുന്നതാണ്. ഡൈഇലക്ട്രിക്കിന്റെ ആപേക്ഷിക വിദ്യുത്ശീലത(K)യ്ക്ക് ആനുപാതികമായിട്ടായിരിക്കും ധാരിതയുടെ വര്‍ധനവ്. ഡൈഇലക്ട്രിക്കിന്റെ അഭാവത്തില്‍ ധാരിത C<sub>0</sub>-ഉം ഡൈ ഇലക്ട്രിക്കിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ അത് C-യും ആണെങ്കില്‍ C = KC<sub>0</sub>. അതായത് K = 6 ആണെങ്കില്‍ ധാരിത ആറു മടങ്ങായി വര്‍ധിക്കും. | ||
(ഡോ. എം.എന്‍. ശ്രീധരന്‍ നായര്‍) | (ഡോ. എം.എന്‍. ശ്രീധരന്‍ നായര്‍) | ||
Current revision as of 09:36, 11 ജൂണ്‍ 2008
ഡൈഇലക്ട്രിക്
Dielectric
വൈദ്യുതരോധിയായ പദാര്‍ഥം. പരാവൈദ്യുതം എന്ന പേരിലും ഇത് അറിയപ്പെടുന്നു. വൈദ്യുതവാഹികളുടെ ചാലകത(conductivity)യ്ക്കു കാരണം അവയിലെ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സാന്നിധ്യമാണ്. 'ഇന്‍സുലേറ്ററുകളി'ല്‍ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളില്ലാത്തതാണ് അവ വൈദ്യുതരോധികളാകാന്‍ കാരണം. ഇന്‍സുലേറ്ററുകളില്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ആറ്റങ്ങളില്‍ ദൃഢബദ്ധമാണ്. അത്തരമൊരു പദാര്‍ഥം ഒരു വൈദ്യുതക്ഷേത്ര (electric field) ത്തില്‍ വച്ചിരുന്നാല്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക് ക്ഷേത്രത്തിന്റെ എതിര്‍ ദിശയിലേക്ക് അല്പം സ്ഥാനഭ്രംശം മാത്രം സംഭവിക്കുന്നു; വൈദ്യുത വാഹികളിലെപ്പോലെ ഒരു സ്ഥാനത്തുനിന്നും മറ്റൊരു സ്ഥാനത്തേക്ക് അവ പ്രവഹിക്കുകയില്ല. ഇത്തരം പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ഡൈഇലക്ട്രിക്കുകള്‍ എന്ന പേരിലറിയപ്പെടുന്നു. ഗ്ളാസ്, എബണൈറ്റ്, സള്‍ഫര്‍ എന്നിവ ഇതിനുദാഹരണങ്ങളാണ്.
ഏകാണുക (monoatomic) പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ അണുകേന്ദ്ര (nucleus)ത്തിലെ ധനചാര്‍ജും (പ്രോട്ടോണുകള്‍) ചുറ്റുമുള്ള ഭ്രമണപഥങ്ങളിലെ ഋണചാര്‍ജും (ഇലക്ട്രോണുകള്‍) സംകേന്ദ്രീയ മായിട്ട് (concentric) ആയിരിക്കും വിന്യസിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. എന്നാല്‍ ബഹുഅണുക (polyatomic) പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ തന്മാത്രകളിലെ വിതരണമനുസരിച്ച് ധന, ഋണ ചാര്‍ജുകളുടെ കേന്ദ്രങ്ങള്‍ ഒരേ സ്ഥാനത്തു വരുകയോ വരാതിരിക്കുകയോ ചെയ്യാം. അവ ഒരേ സ്ഥാനത്തല്ലെങ്കില്‍ ഓരോ തന്മാത്രയ്ക്കും സ്ഥിരമായൊരു ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം (dipole moment) ഉണ്ടായിരിക്കും. ഇത്തരം പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ ധ്രുവീയ പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ (polar materials) എന്നാണറിയപ്പെടുന്നത്. പദാര്‍ഥത്തിനുള്ളിലെ താപജന്യ വിക്ഷോഭങ്ങള്‍ (thermal disturbances) അനിയമിതം (random) ആയതിനാല്‍ എല്ലാ തന്മാത്രകളുടേയും ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണങ്ങള്‍ ഒരേ ദിശയിലായിരിക്കുകയില്ല. ഒരു നിശ്ചിത വ്യാപ്തമെടുത്താല്‍ അതില്‍ അനേകായിരം തന്മാത്രകളുണ്ടായിരിക്കും. ഇവയുടെയെല്ലാം ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണങ്ങളുടെ ആകെത്തുക പൂജ്യം ആയിരിക്കും. അത്തരമൊരു പദാര്‍ഥം ഒരു വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തില്‍ വച്ചിരുന്നാല്‍ ഓരോ ഡൈപോളിന്മേലും ഒരു ബല ആഘൂര്‍ണം (torque) അനുഭവപ്പെടും. ഇതിന്റെ പ്രഭാവം ഡൈപോളുകളെ ക്ഷേത്രത്തിന്റെ ദിശയ്ക്കു സമാന്തരമായി കൊണ്ടുവരാന്‍ പര്യാപ്തമാണ്. എന്നാല്‍ താപ ജന്യമായ ആന്തരവിക്ഷോഭങ്ങള്‍ ഈ നിയത ക്രമീകരണത്തെ തകിടം മറിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കും. അതിനാല്‍ ഡൈപോളുകളുടെ അനുയോജനം (alignment) ഭാഗികമായിരിക്കും. തന്മൂലം പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ഏതു ഭാഗമെടുത്താലും അതിന് ഒരു അവശിഷ്ട (net) ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം ഉണ്ടായിരിക്കും.
അധ്രുവീയ പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ ആറ്റങ്ങളിലും തന്മാത്രകളിലും ധന ചാര്‍ജും ഋണചാര്‍ജും സംകേന്ദ്രീയമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാല്‍ സ്ഥിരമായ ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം ഉണ്ടായിരിക്കുകയില്ല. അത്തരം പദാര്‍ഥം വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തില്‍ വച്ചാല്‍ ക്ഷേത്രത്തിന്റെ ദിശയുടെ എതിര്‍വശത്തേക്ക് ഋണചാര്‍ജ് വിന്യാ സത്തിന് (ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക്) അല്പമാത്രമായ വിസ്ഥാപനം സംഭവിക്കുന്നു. തത്ഫലമായി ഓരോ ആറ്റത്തിലും അഥവാ തന്മാ ത്രയിലും ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം രൂപപ്പെടുന്നു. അതിനാല്‍ പദാര്‍ഥത്തിന്റെ ഏത് അംശമെടുത്താലും അതില്‍ ഒരു അവശിഷ്ട ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം ഉണ്ടായിരിക്കും. അങ്ങനെ ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് പദാര്‍ഥം വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തില്‍ വച്ചിരുന്നാല്‍ അതില്‍ ഡൈപോള്‍ ആഘൂര്‍ണം സംവേശിതം (induced) ആകും. ഈ പ്രക്രിയയെ ധ്രുവണം (polarisation) എന്നു പറയുന്നു. യൂണിറ്റ് വ്യാപ്തത്തിലുണ്ടാകുന്ന ധ്രുവണം 'ധ്രുവണ സദിശം' (polarisation vector) എന്നു നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ പരിമാണം (magnitude) ആണ് ധ്രുവണം (P) ആയി പരാമര്‍ശിക്കാറുള്ളത്.
ദീര്‍ഘചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ലാബ് പരിഗണിക്കുക. അതിലെ ഡൈപോളുകള്‍ അനിയതമായ ദിശകളി ലായിരിക്കും. ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ (Eo) സാന്നിധ്യത്തില്‍ അവ ക്ഷേത്രത്തിന്റെ ദിശയില്‍ ക്രമീകരിക്കപ്പെടുന്നു. സ്ലാബ് ധ്രുവണത്തിനു വിധേയമായാല്‍ ഋണചാര്‍ജ് ഒരു വശത്തും ധന ചാര്‍ജ് മറുവശത്തും കേന്ദ്രീകരിക്കും. ഇങ്ങനെ സ്ലാബിന്റെ പ്രതലങ്ങളില്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന വിപരീത ചാര്‍ജുകള്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുതക്ഷേത്രം ബാഹ്യ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ തീവ്രതയെ ഫലത്തില്‍ കുറയ്ക്കുന്നു.
ഇവിടെ K എന്ന സ്ഥിരരാശി ഡൈഇലക്ട്രിക സ്ഥിരാങ്കം (Dielectric constant) അഥവാ ആപേക്ഷിക വിദ്യുത്ശീലത (relative permitivity) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഏതാനും ഡൈഇലക്ട്രിക പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ K പട്ടികയില്‍ കൊടുക്കുന്നു.
ഒരു പാരലല്‍ പ്ലേറ്റ് കപ്പാസിറ്ററില്‍ പ്ലേറ്റുകളുടെ ഇടയ്ക്ക് ഒരു ഡൈഇലക്ട്രിക് ഉള്‍പ്പെടുത്തിയാല്‍ അതിന്റെ ധാരിത (capacity) വര്‍ധിക്കുന്നതാണ്. ഡൈഇലക്ട്രിക്കിന്റെ ആപേക്ഷിക വിദ്യുത്ശീലത(K)യ്ക്ക് ആനുപാതികമായിട്ടായിരിക്കും ധാരിതയുടെ വര്‍ധനവ്. ഡൈഇലക്ട്രിക്കിന്റെ അഭാവത്തില്‍ ധാരിത C0-ഉം ഡൈ ഇലക്ട്രിക്കിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ അത് C-യും ആണെങ്കില്‍ C = KC0. അതായത് K = 6 ആണെങ്കില്‍ ധാരിത ആറു മടങ്ങായി വര്‍ധിക്കും.
(ഡോ. എം.എന്‍. ശ്രീധരന്‍ നായര്‍)
