इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण
इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण: उपकरण पर बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव से बचने के लिए, या बाहरी दुनिया पर विद्युत उपकरण के विद्युत क्षेत्र के प्रभाव से बचने के लिए, बाहरी विद्युत क्षेत्र को कवर करने के लिए एक गुहा कंडक्टर का उपयोग किया जाता है, ताकि बाहरी आंतरिक प्रभावित नहीं होते हैं, और बिजली के उपकरण बाहरी के लिए बाहरी नहीं हैं। प्रभाव को इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण कहा जाता है।
कैविटी कंडक्टर की ढाल जो ग्राउंडेड नहीं है, एक बाहरी शील्ड है, और कैविटी कंडक्टर ग्राउंड की ढाल पूरी तरह से शील्ड है। कैविटी कंडक्टर बाहरी विद्युत क्षेत्र में इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन में है, और इसकी आंतरिक क्षेत्र की ताकत हमेशा शून्य के बराबर होती है। इसलिए, बाहरी विद्युत क्षेत्र के लिए इसके आंतरिक स्थान पर कोई प्रभाव होना असंभव है। यदि कैविटी कंडक्टर में एक आवेशित शरीर होता है, तो इसकी आंतरिक सतह इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से संतुलित होने पर प्रेरित चार्ज के बराबर मात्रा में उत्पादन करेगी। यदि बाहरी आवरण को जमीन पर नहीं रखा गया है, तो बाहरी सतह आंतरिक आवेशित शरीर के समान प्रेरित चार्ज उत्पन्न करेगी। इस समय, प्रेरित विद्युत आवेश के विद्युत क्षेत्र का बाहरी दुनिया पर प्रभाव पड़ेगा। इस समय, कैविटी कंडक्टर को केवल बाहरी विद्युत क्षेत्र से परिरक्षित किया जा सकता है, लेकिन आंतरिक विद्युतीकरण को परिरक्षित नहीं किया जा सकता है। बाहरी दुनिया पर शरीर का प्रभाव, इसलिए बाहरी परिरक्षण कहा जाता है। अगर मामला जमीन पर है, भले ही अंदर एक आवेशित शरीर हो, आंतरिक सतह से प्रेरित आवेश का बीजगणितीय योग और आवेशित शरीर का आवेश शून्य होता है, और बाहरी सतह द्वारा उत्पन्न प्रेरित आवेश जमीन में होकर बहता है जमीन रेखा। बाहर की दुनिया शेल के अंदर को प्रभावित नहीं कर सकती है, और बाहर की तरफ आंतरिक चार्ज बॉडी का प्रभाव भी समाप्त हो जाता है, इसलिए इस परिरक्षण को पूर्ण परिरक्षण कहा जाता है। बाहरी संकेतों से हस्तक्षेप को रोकने के लिए, वैज्ञानिक और तकनीकी कार्यों में इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के बाहर धातु आवरण, संचार केबल के बाहर की त्वचा, आदि बाहरी विद्युत क्षेत्र के हस्तक्षेप को रोकने के लिए सभी परिरक्षण उपाय हैं।
इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन की स्थिति में, चाहे वह एक खोखले कंडक्टर या एक ठोस कंडक्टर हो; चाहे कितना भी कंडक्टर अपने आप में चार्ज हो, या चाहे कंडक्टर बाहरी इलेक्ट्रिक फील्ड में हो, यह एक लैस बॉडी होनी चाहिए, जिसका आंतरिक क्षेत्र ताकत शून्य हो, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण का सैद्धांतिक आधार हो।
क्योंकि बंद कंडक्टर शेल में विद्युत क्षेत्र का विशिष्ट और व्यावहारिक महत्व होता है, इसलिए हम एक उदाहरण के रूप में बंद कंडक्टर शेल में विद्युत क्षेत्र को ले जाकर इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण पर चर्चा करते हैं।
(1) बंद कंडक्टर शेल के अंदर का विद्युत क्षेत्र बाहरी आवेश या विद्युत क्षेत्र से प्रभावित नहीं होता है।
यदि शेल में कोई चार्ज बॉडी नहीं है और शेल के बाहर एक चार्ज क्यू है, तो इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन शेल की बाहरी दीवार को चार्ज करने का कारण बनता है। स्थैतिक बिजली संतुलित होने पर शेल में कोई विद्युत क्षेत्र नहीं होता है। यह कहना नहीं है कि बाहरी चार्ज शेल में एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न नहीं करता है।
विद्युत क्षेत्र। चूंकि शेल की बाहरी दीवार एक अलग इलेक्ट्रिक चार्ज को प्रेरित करती है, इसलिए वे शेल के आंतरिक स्थान में किसी भी बिंदु पर q द्वारा उत्साहित परिणामी क्षेत्र के साथ शून्य हैं। इसलिए, कंडक्टर शेल के अंदर बाहरी चार्ज q या अन्य विद्युत क्षेत्र से प्रभावित नहीं होता है। शेल की बाहरी दीवार पर प्रेरित चार्ज एक स्वचालित समायोजन के रूप में कार्य करता है।
यदि कैविटी कंडक्टर के आवरण को जमीन पर रखा जाता है, तो आवरण पर धनात्मक आवेश जमीन के साथ जमीन में प्रवाहित होगा। इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन के बाद, गुहा कंडक्टर और पृथ्वी समान हैं, और गुहा में क्षेत्र की ताकत अभी भी शून्य है।
यदि कैविटी में कोई चार्ज है, तो कैविटी कंडक्टर अभी भी जमीन से लैस है और कंडक्टर में कोई विद्युत क्षेत्र नहीं है। इस समय, गुहा की आंतरिक दीवार के आगमनात्मक प्रभार के कारण, गुहा में एक विद्युत क्षेत्र है। यह विद्युत क्षेत्र शेल में चार्ज द्वारा उत्पन्न होता है, और शेल के बाहर के चार्ज का अभी भी शेल में विद्युत क्षेत्र पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।
उपरोक्त चर्चा से यह देखा जा सकता है कि आंतरिक विद्युत क्षेत्र बंद कंडक्टर शेल के बाहरी आवेश से प्रभावित नहीं है या नहीं, यह ग्राउंडेड है या नहीं।
(2) ग्राउंड बंद कंडक्टर शेल का बाहरी विद्युत क्षेत्र शेल के अंदर चार्ज से प्रभावित नहीं होता है।
यदि शेल में गुहा में चार्ज q है, तो इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन के कारण, शेल की भीतरी दीवार में समान रूप से विद्युत आवेश होता है, शेल की बाहरी दीवार पर समान मात्रा में चार्ज होता है, और विद्युत क्षेत्र में मौजूद होता है खोल के बाहरी स्थान। इस विद्युत क्षेत्र को खोल में अप्रत्यक्ष रूप से विद्युत आवेश के द्वारा कहा जा सकता है। उत्पादित करें। यह भी कहा जा सकता है कि यह सीधे शेल के बाहर प्रेरित चार्ज द्वारा उत्पन्न होता है।
हालांकि, यदि मामला जमीनी स्तर पर है, तो केस के बाहर का चार्ज गायब हो जाएगा, और मामले में इलेक्ट्रिक चार्ज और आंतरिक दीवार पर प्रेरित चार्ज केस के बाहर एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेगा (चित्र 5)। यह देखा जा सकता है कि यदि शेल में चार्ज शेल के बाहर विद्युत क्षेत्र से प्रभावित नहीं होता है, तो आवरण को ग्राउंड किया जाना चाहिए। यह पहले मामले से अलग है।
यहां भी ध्यान दें: 1 हम कहते हैं कि ग्राउंडिंग शेल के बाहर चार्ज को खत्म कर देगा, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि किसी भी मामले में शेल की बाहरी दीवार को अपरिवर्तित किया जाना चाहिए। यदि शेल के बाहर एक चार्ज बॉडी है, तो शेल की बाहरी दीवार को अभी भी चार्ज किया जा सकता है, भले ही शेल में चार्ज हो या नहीं (चित्र 6)।
2 व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, धातु आवरण को पूरी तरह से और पूरी तरह से बंद नहीं करना पड़ता है, और एक समान इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण प्रभाव को प्राप्त करने के लिए धातु आवरण के बजाय एक धातु जाल कवर का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि परिरक्षण पूरी तरह से और पूरी तरह से नहीं है।
3 इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन के मामले में, ग्राउंडिंग वायर में कोई आवेश प्रवाह नहीं होता है, लेकिन यदि परिरक्षित शेल में चार्ज समय के साथ बदलता है, या बाहरी शेल के पास चार्ज बॉडी का चार्ज समय के साथ बदलता है, तो करंट होगा ग्राउंडिंग तार। । ढाल में अवशिष्ट चार्ज भी हो सकता है, और परिरक्षण प्रभाव अधूरा और अपूर्ण होगा।
संक्षेप में, बंद कंडक्टर शेल जमीन पर है या नहीं, आंतरिक विद्युत क्षेत्र बाहरी प्रभार और विद्युत क्षेत्र से प्रभावित नहीं है; बंद कंडक्टर के खोल के बाहर विद्युत क्षेत्र शेल के अंदर चार्ज से प्रभावित नहीं होता है। इस घटना को इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण कहा जाता है।
इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण के दो अर्थ हैं। एक व्यावहारिक अर्थ है: परिरक्षण बाहरी विद्युत क्षेत्र द्वारा अप्रभावित धातु के कंडक्टर खोल के अंदर उपकरण या काम करने का वातावरण बनाता है और बाहरी विद्युत क्षेत्र को प्रभावित नहीं करता है। हस्तक्षेप से बचने के लिए, कुछ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों या मापने वाले उपकरणों को इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से परिरक्षित किया जाना चाहिए, जैसे कि ग्राउंडेड हाई-वोल्टेज डिवाइस कवर या घने धातु मेष कवर के साथ एक धातु आवरण और इलेक्ट्रॉन ट्यूब के लिए एक धातु ट्यूब। एक अन्य उदाहरण एक पूर्ण-तरंग सुधार या पुल सुधार शक्ति ट्रांसफार्मर है। एक धातु पन्नी को प्राथमिक घुमावदार और माध्यमिक घुमावदार या एक तामचीनी तार के बीच लपेटा जाता है, घाव होता है और परिरक्षण को प्राप्त करने के लिए जमीन पर रखा जाता है। उच्च वोल्टेज लाइव काम करने में, कार्यकर्ता मानव शरीर को ढालने के लिए तार या प्रवाहकीय फाइबर के साथ बुना हुआ दबाव बराबर सूट पहनते हैं। इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रयोग में, पृथ्वी के पास लगभग 100 V / m का एक ऊर्ध्वाधर विद्युत क्षेत्र है। इलेक्ट्रॉनों पर इस विद्युत क्षेत्र के प्रभाव का पता लगाने के लिए, और केवल गुरुत्वाकर्षण की कार्रवाई के तहत इलेक्ट्रॉनों की गति का अध्ययन करने के लिए, इसमें ईई <मेग होना="" चाहिए,="" जिसकी="" गणना="" ई=""><10-10 वी="" मी="" के="" रूप="" में="" की="" जा="" सकती="" है,="" जो="" एक="" "="" इलेक्ट्रोस्टैटिक="" वैक्यूम="" "लगभग="" कोई="" इलेक्ट्रोस्टैटिक="" क्षेत्र="" के=""> निर्वात गुहा के केवल इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण को प्राप्त किया जा सकता है। वास्तव में, एक बंद कंडक्टर गुहा द्वारा इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण बहुत प्रभावी है।
दूसरा सैद्धांतिक है: कूलम्ब के नियम का अप्रत्यक्ष सत्यापन। गॉस की प्रमेय को कूलम्ब के नियम से प्राप्त किया जा सकता है। यदि कूलम्ब के नियम में उलटा वर्गीयता सूचकांक 2 के बराबर नहीं है, तो गॉस का प्रमेय प्राप्त नहीं किया जा सकता है। इसके विपरीत, यदि गॉस का प्रमेय सिद्ध होता है, तो कोलम्ब के नियम की शुद्धता सिद्ध होती है। गॉस के प्रमेय के अनुसार, अछूता धातु गोलाकार खोल के अंदर क्षेत्र की ताकत शून्य होनी चाहिए, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण का निष्कर्ष भी है। यदि उपकरण का उपयोग ढाल मामले में विद्युतीकरण का पता लगाने के लिए किया जाता है, तो माप परिणामों का विश्लेषण करके गॉस प्रमेय की शुद्धता का निर्धारण किया जा सकता है, और कूलम्ब के नियम की शुद्धता को सत्यापित किया जाता है। हाल ही में प्रायोगिक परिणाम विलियम्स एट अल द्वारा पूरा किया गया था। 1971 में, इंगित करते हुए
F = q1q2 / r2 = δ, 2.7 <(2.7 q="" 3.1)="" ×="" 10-16="">
यह देखा जा सकता है कि कूलम्ब के नियम का उलटा वर्ग संबंध उस प्रायोगिक परिशुद्धता के भीतर सख्ती से स्थापित है जिसे इस स्तर पर हासिल किया जा सकता है। व्यावहारिक दृष्टिकोण से, हम इसे सही मान सकते हैं।
एक स्थिर रूप से संतुलित कंडक्टर में, आंतरिक क्षेत्र की ताकत शून्य है। खोखले कंडक्टर को एक कंडक्टर शेल में खोखला कर दिया जाता है, और शेल में क्षेत्र की ताकत अभी भी हर जगह शून्य है। इस तरह, कंडक्टर खोल उस क्षेत्र की रक्षा कर सकता है जिसे वह घेरता है, ताकि यह क्षेत्र बाहरी विद्युत क्षेत्र से प्रभावित न हो। इस घटना को इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण कहा जाता है।