अधिकांश बच्चे के बारे में सीखते हैं ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव इससे पहले कि वे इस शब्द से परिचित हों। यदि आपने कभी अपने बालों पर गुब्बारा रगड़ा है और इसका प्रभाव देखा है स्थैतिक बिजली - अपने बालों को गुब्बारे की ओर खींचना और संभावित रूप से गुब्बारे को अपने सिर पर चिपकाने के लिए पर्याप्त रूप से मजबूत होना - तब आप ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव की मूल बातें समझते हैं।
यह मूल रूप से "संपर्क विद्युतीकरण" का एक रूप है, जहां विद्युत आवेश, इलेक्ट्रॉनों के रूप में चलता है एक वस्तु से दूसरी वस्तु पर, जिससे एक वस्तु पर ऋणात्मक आवेश का निर्माण होता है और उस वस्तु पर कमी होती है अन्य। एक रबर का गुब्बारा और मानव बाल वस्तुओं के केवल दो उदाहरण हैं जो इसे काफी सामान्य घटना दिखाते हैं।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव के बारे में विवरण सीखना, यह कैसे काम करता है, इसका क्या कारण है, और आप इससे क्या पता लगा सकते हैं ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला आपको यह समझने और भविष्यवाणी करने में मदद करती है कि विद्युत के हस्तांतरण से जुड़ी स्थितियों में क्या होगा चार्ज।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव क्या है?
ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव मनुष्यों के लिए कम से कम ६०० ईसा पूर्व से जाना जाता है, जब थेल्स, एक यूनानी दार्शनिक ने पाया कि आप एम्बर को रगड़ सकते हैं और इसे फुलाना, कागज और अन्य छोटे, प्रकाश को आकर्षित कर सकते हैं वस्तुओं। प्रभाव की खोज के इस इतिहास के कारण ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव शब्द ग्रीक से "रगड़" और "एम्बर" के लिए आता है। बेशक, आज वैज्ञानिकों को ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारणों और सामान्य रूप से विद्युत आवेश की प्रकृति की बेहतर समझ है।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव को संपर्क विद्युतीकरण कहा जाता है क्योंकि यह संपर्क बनाने वाली वस्तुओं की प्रक्रिया है - विशेष रूप से प्रत्येक के खिलाफ रगड़ना अन्य, जैसे मानव बाल या कालीन के पार आपके पैरों के खिलाफ रबर का गुब्बारा, जो सतह आवेश के निर्माण की ओर जाता है जो बनाता है प्रभाव।
विद्युत आवेश - इलेक्ट्रॉनों के रूप में, परमाणुओं के ऋणात्मक आवेश-वाहक घटक - रगड़ प्रक्रिया के दौरान एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित हो जाते हैं। चार्ज ट्रांसफर होने का मतलब है कि एक वस्तु इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करती है और इस तरह एक शुद्ध नकारात्मक चार्ज होता है, जबकि दूसरा इलेक्ट्रॉनों को खो देता है और इसलिए शुद्ध सकारात्मक चार्ज के साथ समाप्त होता है।
इलेक्ट्रॉनों का यह निर्माण दोनों वस्तुओं पर एक शुद्ध आवेश छोड़ता है, और इस बिंदु से आगे वे किन्हीं दो आवेशितों की तरह व्यवहार करते हैं वस्तुएँ: समान आवेश एक दूसरे को प्रतिकर्षित करेंगे, और विपरीत आवेश (जैसे प्रभाव उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त दो) एक को आकर्षित करेंगे दूसरा। यह किस सीमा तक होता है यह स्वयं सामग्री पर निर्भर करता है और अंततः रगड़ने के बाद प्रत्येक वस्तु पर कुल आवेश होता है।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण
अंततः, ट्राइबोइलेक्ट्रिकिटी की घटना घर्षण के कारण होती है: जब एक सामग्री के खिलाफ रगड़ा जाता है दूसरा, इलेक्ट्रॉनों को एक वस्तु से प्रभावी रूप से "छीन" दिया जाता है, और दूसरा विद्युत की प्रचुरता के साथ समाप्त होता है चार्ज।
हालांकि, घटना को वास्तव में समझने के लिए और इसके कारण क्या हैं, आपको परमाणुओं की संरचना के बारे में सोचने की जरूरत है। एक छोटे, सघन रूप से भरे हुए नाभिक में धनावेशित प्रोटॉन और आवेश-मुक्त न्यूट्रॉन होते हैं, जिनमें a होता है इसके चारों ओर ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों का "बादल", आमतौर पर धनात्मक आवेश को संतुलित करता है केंद्रक घर्षण एक सामग्री से कुछ नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉनों को लेते हुए, चार्ज ट्रांसफर की ओर जाता है।
एक पदार्थ जिस मात्रा तक दूसरे पदार्थ से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है, उसे कहते हैं इलेक्ट्रान बन्धुता या चार्ज आत्मीयता. यदि एक पदार्थ के परमाणुओं में अन्य पदार्थ की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन बंधुता होती है, तो यह प्रवृत्ति होगी लेना अन्य सामग्री से इलेक्ट्रॉन (और इस तरह एक नकारात्मक चार्ज का निर्माण करते हैं) (जिसमें तब इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है और एक शुद्ध सकारात्मक चार्ज विकसित होता है)। साथ ही एक रबर का गुब्बारा और मानव बाल, पैर और एक कालीन और एम्बर और एक कपड़ा, घटना का एक और उत्कृष्ट उदाहरण टेफ्लॉन और खरगोश फर द्वारा प्रदान किया गया है।
संक्षेप में, उनके विशिष्ट इलेक्ट्रॉन या चार्ज आत्मीयता के परिणामस्वरूप, विभिन्न सामग्रियों के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिकिटी सामग्री का प्रदर्शन अलग-अलग होता है। यही कारण है कि वैज्ञानिकों ने इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने या खोने की प्रवृत्ति के आधार पर क्रमबद्ध सामग्री की एक सूची बनाई है, जिसे ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला कहा जाता है।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक सीरीज
ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला एक दूसरे के संपर्क में लाए जाने पर शुद्ध धनात्मक आवेश या शुद्ध ऋणात्मक आवेश प्राप्त करने की उनकी प्रवृत्ति के आधार पर क्रमबद्ध वस्तुओं की एक सूची है।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला के शीर्ष की ओर सामग्री संपर्क पर इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने (और विकसित होने) की अधिक संभावना है एक शुद्ध सकारात्मक चार्ज), और नीचे की ओर सामग्री इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने की अधिक संभावना है (और इसलिए नकारात्मक चार्ज)।
आदर्श परिस्थितियों में - यदि सब कुछ सूखा है - ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला में उच्च रखी गई वस्तुओं की प्रवृत्ति होगी छोड़ दो सूची में और नीचे की वस्तुओं के लिए इलेक्ट्रॉनों, और वे सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाएंगे। ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला में दो अलग-अलग सामग्रियों के बीच जितनी अधिक दूरी होती है, ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव उतना ही अधिक होता है जब उन्हें एक साथ रगड़ा जाता है।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक सीरीज चार्ट
आप ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला चार्ट का एक बेहतरीन उदाहरण पा सकते हैं यहां, जो अल्फालैब, इंक में बिल ली द्वारा किए गए परीक्षणों पर आधारित था। यह तालिका इस बारे में विवरण देती है कि सामग्री का परीक्षण कैसे किया गया और साथ ही माप की सीमाएं भी।
तालिका में मान nC/J में हैं, जो प्रति जूल नैनोकूलॉम्स के लिए खड़ा है, एक कूलम्ब आवेश की मानक इकाई है, और जूल घर्षण से जुड़ी ऊर्जा की इकाई है। धनात्मक या ऋणात्मक चिन्ह क्रमशः धनात्मक या ऋणात्मक आवेश लेने की उनकी संभावना को दर्शाता है।
इसलिए उदाहरण के लिए, लेटेक्स रबर रगड़ प्रक्रिया में निवेशित ऊर्जा के प्रति जूल 105 एनसी चार्ज करता है, और माइनस साइन आपको बताता है कि यह एक शुद्ध नकारात्मक चार्ज उठाता है। दूसरी ओर, शुष्क त्वचा का मान +30 एनसी/जे होता है, जिसका अर्थ है कि यह इलेक्ट्रॉनों को खो देगा, इसलिए यह 30 एनसी प्रति जूल ऊर्जा के सकारात्मक चार्ज के साथ समाप्त होता है जो रगड़ प्रक्रिया में जाता है।
अंत में, आप देखेंगे कि सूची में अधिकांश विभिन्न सामग्री (उदाहरण के लिए, सिलिकॉन रबर और पीवीसी) इन्सुलेटर हैं, इसलिए वे सामान्य परिस्थितियों में विद्युत प्रवाह नहीं कर सकते हैं। यह एक महत्वपूर्ण अनुस्मारक है कि ट्राइबोइलेक्ट्रिकिटी सामान्य बिजली की तुलना में पूरी तरह से अलग तरीके से काम करती है, और आम तौर पर, इंसुलेटर हैं बेहतर इस प्रकार के स्थिर आवेश को धारण करने वाले कंडक्टरों की तुलना में।
वैन डी ग्रैफ जेनरेटर
वैन डी ग्रैफ जनरेटर उपकरण का एक प्रसिद्ध टुकड़ा है जो ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करता है एक बिल्डअप या चार्ज का स्टोर तैयार करने के लिए जिसे आप a. का उपयोग करके संभावित अंतर के रूप में माप सकते हैं वाल्टमीटर
अधिकांश वैन डी ग्रैफ़ जनरेटर में, एक रबर बेल्ट को नीचे की ओर एक धातु "कंघी" के खिलाफ रगड़ा जाता है, जो बेल्ट से इलेक्ट्रॉनों को खींचता है और इसे एक शुद्ध सकारात्मक चार्ज के साथ छोड़ देता है। इसके बाद जनरेटर के शीर्ष पर धातु के गुंबद को चार्ज फैलाने के लिए शीर्ष पर एक मिलान कंघी द्वारा उठाया जाता है।
बेशक, इलेक्ट्रॉन मोबाइल चार्ज वाहक हैं, इसलिए बेल्ट नीचे के इलेक्ट्रॉनों को खो देता है और फिर उठाता है शीर्ष पर कंघी और गुंबद से इलेक्ट्रॉन, उन्हें इलेक्ट्रॉनों की कमी के साथ छोड़ देते हैं और इसलिए एक शुद्ध सकारात्मक चार्ज।
इस प्रक्रिया द्वारा बनाया गया विशाल संभावित अंतर 100,000 वोल्ट से अधिक हो सकता है और अक्सर इसका उपयोग किया जाता है क्लासिक क्लासरूम डिस्प्ले में जहां जनरेटर के संपर्क में कोई व्यक्ति अपने बालों को खड़ा रखता है समाप्त। ऐसा इसलिए है क्योंकि बालों की सभी किस्में एक समान (सकारात्मक) चार्ज प्राप्त करती हैं और इसलिए एक-दूसरे को पीछे हटाना शुरू कर देती हैं।