గ్యాస్ వాహకత

వాయువులు సాధారణంగా మంచి విద్యుద్వాహకాలు (ఉదా. శుభ్రమైన, అయనీకరణం కాని గాలి). అయినప్పటికీ, వాయువులు సేంద్రీయ మరియు అకర్బన కణాలతో కలిపిన తేమను కలిగి ఉంటే మరియు అదే సమయంలో అయనీకరణం చేయబడితే, అవి విద్యుత్తును నిర్వహిస్తాయి.

అన్ని వాయువులలో, వాటికి ఎలక్ట్రిక్ వోల్టేజ్ వర్తించే ముందు కూడా, యాదృచ్ఛిక ఉష్ణ చలనంలో ఉండే ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు-ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు-ఎలక్ట్రిక్ చార్జ్ చేయబడిన కణాలు ఎల్లప్పుడూ ఉంటాయి. ఇవి వాయువు యొక్క ఛార్జ్ చేయబడిన కణాలు, అలాగే ఘనపదార్థాలు మరియు ద్రవాల యొక్క చార్జ్డ్ రేణువులను కలిగి ఉంటాయి - మలినాలను కనుగొనవచ్చు, ఉదాహరణకు, గాలిలో.

వాయు విద్యుద్వాహకాలలో విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన కణాల నిర్మాణం బాహ్య శక్తి వనరుల (బాహ్య అయానైజర్లు) నుండి గ్యాస్ అయనీకరణం వల్ల సంభవిస్తుంది: కాస్మిక్ మరియు సౌర కిరణాలు, భూమి యొక్క రేడియోధార్మిక రేడియేషన్ మొదలైనవి.

వాయువుల విద్యుత్ వాహకత ప్రధానంగా వాటి అయనీకరణ స్థాయిపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది వివిధ మార్గాల్లో నిర్వహించబడుతుంది. సాధారణంగా, వాయువుల అయనీకరణం తటస్థ వాయువు అణువు నుండి ఎలక్ట్రాన్ల విడుదల ఫలితంగా సంభవిస్తుంది.

గ్యాస్ అణువు నుండి విడుదలయ్యే ఎలక్ట్రాన్ వాయువు యొక్క ఇంటర్‌మోలిక్యులర్ స్పేస్‌లో మిళితం అవుతుంది మరియు ఇక్కడ, వాయువు రకాన్ని బట్టి, దాని కదలిక యొక్క సాపేక్షంగా సుదీర్ఘ "స్వాతంత్ర్యం" నిర్వహించగలదు (ఉదాహరణకు, అటువంటి వాయువులలో, హైడ్రోజన్ షాక్ H2 , నైట్రోజన్ n2) లేదా, దీనికి విరుద్ధంగా, తటస్థ అణువును త్వరగా చొచ్చుకుపోయి, దానిని ప్రతికూల అయాన్‌గా మారుస్తుంది (ఉదాహరణకు, ఆక్సిజన్).

వాయువుల అయనీకరణం యొక్క గొప్ప ప్రభావం వాటిని ఎక్స్-కిరణాలు, కాథోడ్ కిరణాలు లేదా రేడియోధార్మిక పదార్ధాల ద్వారా విడుదలయ్యే కిరణాలతో వికిరణం చేయడం ద్వారా సాధించబడుతుంది.

వేసవిలో వాతావరణ గాలి సూర్యకాంతి ప్రభావంతో చాలా తీవ్రంగా అయనీకరణం చెందుతుంది. గాలిలోని తేమ దాని అయాన్లపై ఘనీభవిస్తుంది, విద్యుత్తో ఛార్జ్ చేయబడిన అతి చిన్న నీటి బిందువులను ఏర్పరుస్తుంది. చివరికి, మెరుపులతో కూడిన ఉరుములు, వ్యక్తిగత విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన నీటి బిందువుల నుండి ఏర్పడతాయి, అనగా. వాతావరణ విద్యుత్ యొక్క విద్యుత్ విడుదలలు.

బాహ్య అయానైజర్ల ద్వారా గ్యాస్ అయనీకరణ ప్రక్రియ ఏమిటంటే అవి శక్తిలో కొంత భాగాన్ని గ్యాస్ అణువులకు బదిలీ చేస్తాయి. ఈ సందర్భంలో, వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు అదనపు శక్తిని పొందుతాయి మరియు వాటి అణువుల నుండి వేరు చేయబడతాయి, ఇవి ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలుగా మారతాయి - సానుకూల అయాన్లు.

ఏర్పడిన ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు వాయువులో ఎక్కువ కాలం (ఉదాహరణకు, హైడ్రోజన్, నత్రజనిలో) కదలిక నుండి తమ స్వతంత్రతను కొనసాగించగలవు లేదా కొంత సమయం తర్వాత విద్యుత్ తటస్థ అణువులు మరియు వాయువు అణువులకు జోడించి, వాటిని ప్రతికూల అయాన్లుగా మారుస్తాయి.

ఒక వాయువులో విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన కణాల రూపాన్ని కూడా మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్ల ఉపరితలం నుండి ఎలక్ట్రాన్లు వేడిచేసినప్పుడు లేదా రేడియంట్ ఎనర్జీకి గురైనప్పుడు విడుదల చేయడం వల్ల సంభవించవచ్చు.చెదిరిన ఉష్ణ చలనంలో ఉన్నప్పుడు, కొన్ని వ్యతిరేక చార్జ్ చేయబడిన (ఎలక్ట్రాన్లు) మరియు ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన (అయాన్లు) కణాలు ఒకదానితో ఒకటి ఏకమవుతాయి మరియు విద్యుత్ తటస్థ అణువులు మరియు వాయువు అణువులను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ ప్రక్రియను మరమ్మత్తు లేదా పునఃసంయోగం అంటారు.

లోహ ఎలక్ట్రోడ్ల (డిస్క్‌లు, బంతులు) మధ్య గ్యాస్ వాల్యూమ్‌ను మూసివేసినట్లయితే, ఎలక్ట్రోడ్‌లకు విద్యుత్ వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, విద్యుత్ శక్తులు వాయువులోని చార్జ్డ్ కణాలపై పనిచేస్తాయి - విద్యుత్ క్షేత్ర బలం.

ఈ శక్తుల చర్యలో, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు ఒక ఎలక్ట్రోడ్ నుండి మరొకదానికి కదులుతాయి, ఇది వాయువులో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది.

గ్యాస్‌లోని కరెంట్ ఎక్కువగా ఉంటుంది, యూనిట్ సమయానికి వేర్వేరు విద్యుద్వాహకముతో ఎక్కువ చార్జ్ చేయబడిన కణాలు ఏర్పడతాయి మరియు విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తుల చర్యలో అవి ఎక్కువ వేగం పొందుతాయి.

ఇచ్చిన గ్యాస్ వాల్యూమ్‌కు వర్తించే వోల్టేజ్ పెరిగేకొద్దీ, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లపై పనిచేసే విద్యుత్ శక్తులు పెరుగుతాయని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, చార్జ్ చేయబడిన కణాల వేగం మరియు అందువల్ల గ్యాస్లో ప్రస్తుత పెరుగుతుంది.

గ్యాస్ వాల్యూమ్‌కు వర్తించే వోల్టేజ్ యొక్క విధిగా ప్రస్తుత పరిమాణంలో మార్పు వోల్ట్-ఆంపియర్ లక్షణం అని పిలువబడే వక్రరేఖ రూపంలో గ్రాఫికల్‌గా వ్యక్తీకరించబడుతుంది.

వాయు విద్యుద్వాహకానికి ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణం

కరెంట్-వోల్టేజ్ లక్షణం బలహీనమైన విద్యుత్ క్షేత్రాల ప్రాంతంలో, చార్జ్డ్ కణాలపై పనిచేసే విద్యుత్ శక్తులు సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉన్నప్పుడు (గ్రాఫ్‌లోని ప్రాంతం I), అనువర్తిత వోల్టేజ్ విలువకు అనులోమానుపాతంలో గ్యాస్‌లోని కరెంట్ పెరుగుతుంది. . ఈ ప్రాంతంలో, ఓం యొక్క చట్టం ప్రకారం ప్రస్తుత మార్పులు.

వోల్టేజ్ మరింత పెరిగేకొద్దీ (ప్రాంతం II), కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ మధ్య అనుపాతత విచ్ఛిన్నమవుతుంది. ఈ ప్రాంతంలో, కండక్షన్ కరెంట్ వోల్టేజ్ మీద ఆధారపడి ఉండదు. ఇక్కడ, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు - చార్జ్డ్ గ్యాస్ కణాల నుండి శక్తి సంచితం.

వోల్టేజ్ (ప్రాంతం III) లో మరింత పెరుగుదలతో, చార్జ్ చేయబడిన కణాల వేగం తీవ్రంగా పెరుగుతుంది, దీని ఫలితంగా అవి తరచుగా తటస్థ వాయువు కణాలతో ఢీకొంటాయి. ఈ సాగే ఘర్షణల సమయంలో, ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు తమ సేకరించిన శక్తిని తటస్థ వాయు కణాలకు బదిలీ చేస్తాయి. ఫలితంగా, ఎలక్ట్రాన్లు వాటి అణువుల నుండి తీసివేయబడతాయి. ఈ సందర్భంలో, కొత్త విద్యుత్ చార్జ్డ్ కణాలు ఏర్పడతాయి: ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు.

ఎగిరే చార్జ్డ్ కణాలు చాలా తరచుగా వాయువు యొక్క అణువులు మరియు అణువులతో ఢీకొన్న వాస్తవం కారణంగా, కొత్త విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన కణాల నిర్మాణం చాలా తీవ్రంగా జరుగుతుంది. ఈ ప్రక్రియను షాక్ గ్యాస్ అయనీకరణం అంటారు.

ప్రభావం అయనీకరణ ప్రాంతంలో (చిత్రంలో ప్రాంతం III), వోల్టేజ్‌లో అతి చిన్న పెరుగుదలతో గ్యాస్‌లోని కరెంట్ వేగంగా పెరుగుతుంది. వాయు విద్యుద్వాహకాలలో ప్రభావం అయనీకరణ ప్రక్రియ వాయువు యొక్క వాల్యూమ్ నిరోధకతలో పదునైన తగ్గుదల మరియు పెరుగుదలతో కూడి ఉంటుంది. విద్యుద్వాహక నష్టం టాంజెంట్.

సహజంగానే, ప్రభావం అయనీకరణ ప్రక్రియ సంభవించే విలువల కంటే తక్కువ వోల్టేజీల వద్ద వాయు విద్యుద్వాహకాలను ఉపయోగించవచ్చు. ఈ సందర్భంలో, వాయువులు చాలా మంచి విద్యుద్వాహకాలు, ఇక్కడ వాల్యూమ్ నిర్దిష్ట నిరోధకత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది (1020 ఓంలు)x సెం.మీ. మరియు విద్యుద్వాహక నష్టం కోణం యొక్క టాంజెంట్ చాలా చిన్నది (tgδ ≈ 10-6).అందువల్ల, వాయువులు, ముఖ్యంగా గాలి, విద్యుద్వాహకములుగా ఉపయోగించబడతాయి, ఉదాహరణకు కెపాసిటర్లు, గ్యాస్-నిండిన కేబుల్స్ మరియు అధిక వోల్టేజ్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్లు.

ఎలక్ట్రికల్ ఇన్సులేటింగ్ నిర్మాణాలలో విద్యుద్వాహకము వలె వాయువు పాత్ర

ఏదైనా ఇన్సులేటింగ్ నిర్మాణంలో, గాలి లేదా ఇతర వాయువు కొంతవరకు ఇన్సులేషన్ యొక్క మూలకం వలె ఉంటుంది. ఓవర్‌హెడ్ లైన్లు (VL), బస్‌బార్లు, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ టెర్మినల్స్ మరియు వివిధ అధిక-వోల్టేజ్ పరికరాల కండక్టర్లు ఒకదానికొకటి ఖాళీల ద్వారా వేరు చేయబడతాయి, ఇందులో గాలి మాత్రమే ఇన్సులేటింగ్ మాధ్యమం.

అటువంటి నిర్మాణాల యొక్క విద్యుద్వాహక బలం యొక్క ఉల్లంఘన అవాహకాలు తయారు చేయబడిన విద్యుద్వాహకమును నాశనం చేయడం ద్వారా మరియు గాలిలో లేదా విద్యుద్వాహకము యొక్క ఉపరితలంపై ఉత్సర్గ ఫలితంగా సంభవించవచ్చు.

ఇన్సులేటర్ విచ్ఛిన్నం కాకుండా, దాని పూర్తి వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది, ఉపరితల ఉత్సర్గ సాధారణంగా వైఫల్యంతో కలిసి ఉండదు. అందువల్ల, ఇన్సులేటింగ్ నిర్మాణం ఉపరితల అతివ్యాప్తి వోల్టేజ్ లేదా గాలిలో బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ అవాహకాల యొక్క బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉండే విధంగా తయారు చేయబడితే, అటువంటి నిర్మాణాల యొక్క వాస్తవ విద్యుద్వాహక బలం గాలి యొక్క విద్యుద్వాహక బలం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

పై సందర్భాలలో, ఇన్సులేటింగ్ నిర్మాణాలు ఉన్న సహజ వాయువు మాధ్యమంగా గాలి సంబంధితంగా ఉంటుంది. అదనంగా, గాలి లేదా ఇతర వాయువు తరచుగా తంతులు, కెపాసిటర్లు, ట్రాన్స్ఫార్మర్లు మరియు ఇతర విద్యుత్ పరికరాలను ఇన్సులేట్ చేయడానికి ప్రధాన ఇన్సులేటింగ్ పదార్థాలలో ఒకటిగా ఉపయోగించబడుతుంది.

ఇన్సులేటింగ్ నిర్మాణాల యొక్క నమ్మకమైన మరియు ఇబ్బంది లేని ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారించడానికి, వోల్టేజ్ యొక్క రూపం మరియు వ్యవధి, వాయువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం, స్వభావం వంటి వివిధ కారకాలు వాయువు యొక్క విద్యుద్వాహక బలాన్ని ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయో తెలుసుకోవడం అవసరం. విద్యుత్ క్షేత్రం, మొదలైనవి

ఈ అంశంపై చూడండి: వాయువులలో విద్యుత్ ఉత్సర్గ రకాలు