પરાવૈદ્યુતાંક (dielectric constant)

February, 1998

પરાવૈદ્યુતાંક (dielectric constant) : વિદ્યુતભારના વહન સામે માધ્યમની અવરોધશક્તિની માત્રાનું માપ. વિદ્યુત-સ્થાનાંતર અને તે પેદા કરનાર વિદ્યુતક્ષેત્રની તીવ્રતાના ગુણોત્તર તરીકે તેને વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. તેની સંજ્ઞા ∈ (એપ્સોલોન) છે અને તેનો એકમ ફૅરાડ/મીટર છે. તેનું મૂલ્ય હંમેશાં એકથી વધારે હોય છે. શૂન્યાવકાશ અથવા મુક્ત અવકાશના પરાવૈદ્યુતાંકને નિરપેક્ષ પરાવૈદ્યુતાંક (∈_o) કહે છે :

∈_o = 10⁷/4πc² = 8.85418 × 10^–¹² ફૅરાડ/મીટર છે.

જ્યાં c મુક્ત અવકાશમાં પ્રકાશનો વેગ છે અને તે મીટર/સેકન્ડમાં છે. નિરપેક્ષ પરાવૈદ્યુતાંક (∈_o) અને વિદ્યુત-અચળાંકના ગુણોત્તરને સાપેક્ષ પરાવૈદ્યુતાંક (ε_r) કહે છે. સાપેક્ષ પરાવૈદ્યુતાંકનું મૂલ્ય શૂન્યાવકાશ માટે એક અને લોહવિદ્યુતપદાર્થ(ferroelectric)નું મૂલ્ય 4,000 જેટલું હોય છે; પણ ઘણાખરા પદાર્થો માટે આ મૂલ્ય સામાન્ય રીતે 10થી વધારે મળતું નથી.

સંધારિત્ર(capacitor)ના માધ્યમના આ ગુણધર્મને પરાવૈદ્યુતાંક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વધુ સારી રીતે વ્યાખ્યા કરતાં કહી શકાય કે સંધારિત્રમાંથી પરાવૈદ્યુત પદાર્થ દૂર કરી લેતાં મળતી તેની વિદ્યુત-ધારિતાનો તે ગુણોત્તર છે.

સંધારિત્રની બે સમાન્તર તક્તીઓ વચ્ચે પરાવૈદ્યુત પદાર્થ મૂકતાં તેની વિદ્યુતધારિતા વધે છે. સમાન્તર તક્તીવાળા સંધારિત્રની વિદ્યુતધારિતા Cને નીચેના સૂત્રથી દર્શાવી શકાય છે :

વિદ્યુતધારિતા C = q/v

જ્યાં q પ્લેટ પરનો વિદ્યુતભાર છે અને υ બે તક્તીઓ વચ્ચે વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત છે. આવા સંધારિત્રની બે સમાન્તર તક્તીઓ વચ્ચે મુક્ત અવકાશ હોય ત્યારે તેનો પરાવૈદ્યુતાંક એક મળે છે; પણ બે તક્તીઓ વચ્ચે હવા, તેલ અથવા કાગળ જેવું માધ્યમ રાખતાં તેની વિદ્યુતધારિતામાં વધારો થાય છે. સંધારિત્રની બે તક્તીઓ વચ્ચે પરાવૈદ્યુત પદાર્થ રાખતાં તેની વિદ્યુતધારિતા (K)ગણી વધારે થાય છે.

શૂન્યાવકાશનો પરાવૈદ્યુતાંક (l), હવાનો (1.00054), કાગળનો (3.5), પાણીનો (78), ટિટેનિયમ ડાયૉક્સાઇડનો (100) અને લોહવિદ્યુત-પદાર્થનો પરાવૈદ્યુતાંક (4,000) છે.

આ આંકડાઓ પરથી ફલિત થાય છે કે જુદા જુદા પદાર્થોના પરાવૈદ્યુતાંક જુદા જુદા હોય છે.

સાપેક્ષ પરાવૈદ્યુતાંકને સાપેક્ષ પારગમ્યતા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. સાપેક્ષ પરાવૈદ્યુતાંક થાય છે, જ્યાં ε_o પરાવૈદ્યુત પદાર્થની ગેરહાજરીવાળું વિદ્યુતક્ષેત્ર છે અને ε તેની હાજરીવાળું વિદ્યુતક્ષેત્ર છે.