सापेक्ष पारगम्यता

सापेक्ष पारगम्यता (प्राचीन ग्रंथों में, परावैद्युत स्थिरांक) निर्वात पारगम्यता के अनुपात के रूप में व्यक्त की गई पदार्थ की पारगम्यता है। एक परावैद्युत एक रोधक पदार्थ है, और एक अवरोधक का परावैद्युत स्थिरांक एक विद्युत क्षेत्र में विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए अवरोधक की क्षमता को मापता है।

परावैद्युतांक एक पदार्थ की गुण है जो पदार्थ में दो बिंदु आवेशों के बीच कूलम्ब बल को प्रभावित करती है। सापेक्ष पारगम्यता वह कारक है जिसके द्वारा आवेशों के बीच विद्युत क्षेत्र निर्वात के सापेक्ष कम हो जाता है।

इसी प्रकार, सापेक्ष पारगम्यता एक संधारित्र के धारिता का अनुपात है जो उस पदार्थ को एक परावैद्युत के रूप में उपयोग करता है, एक समान संधारित्र की तुलना में जिसके परावैद्युत निर्वात होता है। सापेक्ष पारगम्यता को सामान्यतः परावैद्युत स्थिरांक के रूप में जाना जाता है, एक शब्द अभी भी उपयोग किया जाता है परन्तु अभियान्त्रिकी के साथ-साथ रसायन विज्ञान में मानक संगठनों द्वारा बहिष्कृत किया जाता है।

परिभाषा
सापेक्ष पारगम्यता को सामान्यतः निरूपित किया जाता है $ε_{r}(ω)$ (कभी-कभी $κ$, लोअरकेस रूई ) और इसे इस रूप में परिभाषित किया गया है


 * $$\varepsilon_{r}(\omega) = \frac{\varepsilon(\omega)}{\varepsilon_{0}},$$

जहां ε(ω) पदार्थ की जटिल संख्या आवृत्ति-निर्भर पारगम्यता है, और ε0 निर्वात परमिटिटिविटी है।

सापेक्ष पारगम्यता एक आयाम रहित मात्रा संख्या है जो सामान्य जटिल संख्या में है। जटिल-मूल्यवान; इसके वास्तविक और काल्पनिक भागों को इस प्रकार दर्शाया गया है:
 * $$ \varepsilon_r(\omega) = \varepsilon_{r}'(\omega) - i \varepsilon_{r}''(\omega). $$

एक माध्यम की सापेक्ष पारगम्यता इसकी विद्युत संवेदनशीलता से संबंधित है, $χ_{e}$, जैसा $ε_{r}(ω) = 1 + χ_{e}$.

अनिसोट्रोपिक मीडिया (जैसे कि गैर क्यूबिक क्रिस्टल) में सापेक्ष पारगम्यता एक दूसरी रैंक टेन्सर है।

शून्य की आवृत्ति के लिए किसी पदार्थ की सापेक्ष पारगम्यता को उसकी स्थैतिक सापेक्ष पारगम्यता के रूप में जाना जाता है।

शब्दावली
सापेक्ष पारगम्यता के लिए ऐतिहासिक शब्द परावैद्युत स्थिरांक है। यह अभी भी सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है, परन्तु मानक संगठनों द्वारा बहिष्कृत कर दिया गया है, इसकी अस्पष्टता के कारण, जैसा कि कुछ पुरानी रिपोर्टों ने इसे पूर्ण पारगम्यता ε के लिए उपयोग किया था। पारगम्यता को या तो स्थिर गुण या आवृत्ति-निर्भर संस्करण के रूप में उद्धृत किया जा सकता है, इस मामले में इसे परावैद्युत फ़ंक्शन के रूप में भी जाना जाता है। इसका उपयोग केवल वास्तविक घटक ε' को संदर्भित करने के लिए भी किया गया हैr जटिल-मूल्यवान सापेक्ष पारगम्यता का।

भौतिकी
तरंगों के कारण सिद्धांत में, पारगम्यता एक जटिल मात्रा है। काल्पनिक हिस्सा ध्रुवीकरण के एक चरण बदलाव से मेल खाता है $P$ के सापेक्ष $E$ और माध्यम से गुजरने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों के क्षीणन की ओर जाता है। परिभाषा के अनुसार, रैखिक सापेक्ष निर्वात पारगम्यता 1 के बराबर है, वह ε = ε है0, हालांकि सैद्धांतिक Quantum_vacuum_state#Non-linear_permittivity हैं जो उच्च क्षेत्र की ताकत पर गैर-नगण्य हो जाते हैं। निम्न तालिका कुछ विशिष्ट मान देती है। बर्फ की सापेक्ष पारगम्यता ~ 3.15 है।

नाप
सापेक्ष स्थिर पारगम्यता, εr, स्थैतिक विद्युत क्षेत्रों के लिए निम्नानुसार मापा जा सकता है: पहले एक परीक्षण संधारित्र की धारिता, C0, इसकी प्लेटों के बीच निर्वात से मापा जाता है। फिर, उसी संधारित्र और उसकी प्लेटों के बीच की दूरी का उपयोग करके, प्लेटों के बीच एक परावैद्युत के साथ धारिता C को मापा जाता है। सापेक्ष पारगम्यता की गणना तब की जा सकती है


 * $$\varepsilon_{r} = \frac{C}{C_0}.$$

समय-भिन्न विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के लिए, यह मात्रा आवृत्ति-निर्भर हो जाती है। ε की गणना करने के लिए एक अप्रत्यक्ष तकनीकrरेडियो फ्रीक्वेंसी एस पैरामीटर माप परिणामों का रूपांतरण है। आवृत्ति-निर्भर ε के निर्धारण के लिए अक्सर उपयोग किए जाने वाले एस-पैरामीटर रूपांतरणों का विवरणrइस ग्रंथ सूची स्रोत में डाइलेक्ट्रिक्स के बारे में पाया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, अनुनाद आधारित प्रभावों को निश्चित आवृत्तियों पर नियोजित किया जा सकता है।

ऊर्जा
कैपेसिटर को डिजाइन करते समय, और अन्य परिस्थितियों में जहां एक पदार्थ से सर्किट में कैपेसिटेंस पेश करने की उम्मीद की जा सकती है, सापेक्ष पारगम्यता सूचना का एक आवश्यक टुकड़ा है। यदि एक उच्च सापेक्ष पारगम्यता वाली पदार्थ को विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो उस क्षेत्र का परिमाण परावैद्युत आयतन के भीतर औसत रूप से कम हो जाएगा। यह तथ्य सामान्यतः एक विशेष संधारित्र डिजाइन के धारिता को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। मुद्रित सर्किट बोर्डों (मुद्रित सर्किट बोर्ड) में नक़्क़ाशीदार कंडक्टरों के नीचे की परतें भी डाइलेक्ट्रिक्स के रूप में कार्य करती हैं।

संचार
डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग आकाशवाणी आवृति (RF) ट्रांसमिशन लाइनों में किया जाता है। एक समाक्षीय केबल में, केंद्रीय कंडक्टर और बाहरी ढाल के बीच POLYETHYLENE का उपयोग किया जा सकता है। इसे परावैद्युत गुंजयमान यंत्र फिल्टर बनाने के लिए वेवगाइड्स के अंदर भी रखा जा सकता है। प्रकाशित रेशे डाइइलेक्ट्रिक वेवगाइड्स के उदाहरण हैं। वे परावैद्युत पदार्थ होते हैं जो जानबूझकर अशुद्धियों से ढके होते हैं ताकि ε के सटीक मूल्य को नियंत्रित किया जा सकेrक्रॉस-सेक्शन के भीतर। यह पदार्थ के अपवर्तक सूचकांक को नियंत्रित करता है और इसलिए संचरण के ऑप्टिकल मोड भी। हालाँकि, इन मामलों में यह तकनीकी रूप से सापेक्ष पारगम्यता है जो मायने रखती है, क्योंकि वे इलेक्ट्रोस्टैटिक सीमा में संचालित नहीं होती हैं।

पर्यावरण
हवा की सापेक्ष पारगम्यता तापमान, आर्द्रता और बैरोमीटर के दबाव के साथ बदलती है। सापेक्ष पारगम्यता में परिवर्तन के कारण धारिता में परिवर्तन का पता लगाने के लिए सेंसर का निर्माण किया जा सकता है। इस परिवर्तन में से अधिकांश तापमान और आर्द्रता के प्रभाव के कारण होता है क्योंकि बैरोमीटर का दबाव काफी स्थिर होता है। मापा तापमान के साथ-साथ कैपेसिटेंस परिवर्तन का उपयोग करके, अभियान्त्रिकी सूत्रों का उपयोग करके सापेक्ष आर्द्रता प्राप्त की जा सकती है।

रसायन विज्ञान
एक विलायक की सापेक्ष स्थिर पारगम्यता इसकी रासायनिक ध्रुवीयता का एक सापेक्ष माप है। उदाहरण के लिए, पानी (अणु) बहुत ध्रुवीय है, और 20 डिग्री सेल्सियस पर 80.10 की सापेक्ष स्थिर पारगम्यता है, जबकि एन-हेक्सेन गैर-ध्रुवीय है, और 20 डिग्री सेल्सियस पर 1.89 की सापेक्ष स्थिर पारगम्यता है। विश्लेषणात्मक रसायन शास्त्र में अलगाव, नमूना तैयार करने और क्रोमैटोग्राफी तकनीकों को डिजाइन करते समय यह जानकारी महत्वपूर्ण है।

हालांकि, सहसंबंध को सावधानी के साथ व्यवहार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, क्लोराइड का मान ε हैr डाइक्लोरोमीथेन (डेटा पृष्ठ)|9.08 (20 डिग्री सेल्सियस) और पानी में खराब घुलनशील है (13जी/एल या 9.8{{nbsp}एमएल/एल 20 डिग्री सेल्सियस पर); उसी समय, टेट्राहाइड्रोफ्यूरान का ε होता हैr = टेट्राहाइड्रोफ्यूरान (डेटा पृष्ठ)|7.52 22 डिग्री सेल्सियस पर, परन्तु यह पानी के साथ पूरी प्रकार से मिश्रणीय है। टेट्राहाइड्रोफ्यूरान के मामले में, ऑक्सीजन परमाणु हाइड्रोजन बंध स्वीकर्ता के रूप में कार्य कर सकता है; जबकि डाइक्लोरोमीथेन पानी के साथ हाइड्रोजन बांड नहीं बना सकता है। ε की तुलना करते समय यह और भी उल्लेखनीय हैr एसीटिक अम्ल के मान (6.2528) और आयोडोइथेन (7.6177) का। ε का बड़ा संख्यात्मक मानr दूसरे मामले में आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि आयोडीन परमाणु आसानी से ध्रुवीकरण योग्य है; फिर भी, इसका मतलब यह नहीं है कि यह ध्रुवीय भी है (इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण इस मामले में ओरिएंटल पर प्रबल होता है)।

हानिपूर्ण माध्यम
फिर से, हानिपूर्ण माध्यम के समान, हानिपूर्ण पदार्थ के सापेक्ष पारगम्यता को इस प्रकार तैयार किया जा सकता है:


 * $$ \varepsilon_r = \varepsilon_r' - \frac{i\sigma}{\omega\varepsilon_0}, $$

एक परावैद्युत चालकता σ (यूनिट S/m, सीमेंस (यूनिट) प्रति मीटर) के संदर्भ में, जो पदार्थ के सभी क्षयकारी प्रभावों का योग करता है; यह एक वास्तविक विद्युत चालकता का प्रतिनिधित्व कर सकता है | [विद्युत] चालकता आवेश वाहकों के प्रवास के कारण होती है और यह ε′ [वास्तविक-मूल्यवान पारगम्यता] के फैलाव से जुड़ी ऊर्जा हानि का भी उल्लेख कर सकती है। पी। 8). कोणीय आवृत्ति का विस्तार ω = 2πc/{{nnbsp}λ और विद्युत स्थिरांक ε0 = 1/एम0c2, जो निम्न को कम करता है:


 * $$ \varepsilon_r = \varepsilon_r' - i\sigma\lambda\kappa, $$

जहाँ λ तरंगदैर्घ्य है, c निर्वात में प्रकाश की गति है और κ = µ है0c/2π = 59.95849 Ω ≈ 60.0 Ω एक नया शुरू किया गया स्थिरांक है (इकाई ओम, या पारस्परिक सीमेंस (इकाई), जैसे कि σλκ = εr इकाई रहित रहता है)।

धातु
पारगम्यता सामान्यतः परावैद्युत पदार्थ से जुड़ी होती है, हालांकि धातुओं को एक प्रभावी पारगम्यता के रूप में वर्णित किया जाता है, जिसमें वास्तविक सापेक्ष पारगम्यता एक के बराबर होती है। कम आवृत्ति वाले क्षेत्र में, जो रेडियो आवृत्तियों से सुदूर अवरक्त और टेराहर्ट्ज़ विकिरण क्षेत्र तक फैला हुआ है, इलेक्ट्रॉन गैस की प्लाज्मा आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय प्रसार आवृत्ति से बहुत अधिक होती है, इसलिए धातु का अपवर्तक सूचकांक n लगभग शुद्ध रूप से होता है काल्पनिक संख्या। कम आवृत्ति शासन में, प्रभावी सापेक्ष पारगम्यता भी लगभग विशुद्ध रूप से काल्पनिक है: इसमें चालकता से संबंधित एक बहुत बड़ा काल्पनिक मूल्य और तुलनात्मक रूप से नगण्य वास्तविक मूल्य है।

यह भी देखें

 * क्यूरी तापमान
 * डाइलेक्ट्रिक स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * ढांकता हुआ ताकत
 * इलेक्ट्रेट
 * फेरोबिजली
 * ग्रीन-कुबो संबंध
 * उच्च-κ ढांकता हुआ
 * क्रेमर्स-क्रोनिग संबंध
 * रैखिक प्रतिक्रिया समारोह
 * कम-κ ढांकता हुआ
 * हानि वाली स्पर्शरेखा
 * परावैद्युतांक
 * अपवर्तक सूचकांक
 * पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व)