वायु की परावैद्युत शक्ति (dielectric strength) है

Question

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A: बैरोमीटर के दबाव के समानुपाती

Explanation & Concepts:
वायु की परावैद्युत शक्ति, जो बिना किसी प्रवाहकीय पथ में टूटे विद्युत प्रतिबल का सामना करने की क्षमता निर्धारित करती है, सीधे उसके घनत्व के समानुपाती होती है। चूंकि वायु का घनत्व उच्च बैरोमीटर दबाव के साथ बढ़ता है और उच्च परम तापमान के साथ घटता है, इसलिए परावैद्युत शक्ति तदनुसार इन विविधताओं का अनुसरण करती है।

Working Principle: पीक के नियम (Peek's Law) और पाश्चन के नियम (Paschen's Law) के अनुसार, गैस अंतराल का ब्रेकडाउन वोल्टेज दबाव और अंतराल की दूरी के गुणनफल का एक फलन है। जैसे-जैसे दबाव बढ़ता है, गैस के अणुओं का घनत्व बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप मुक्त इलेक्ट्रॉनों के लिए प्रति इकाई लंबाई में टकराव की संख्या अधिक हो जाती है, जिससे इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन (electron avalanche) शुरू करने के लिए एक मजबूत विद्युत क्षेत्र की आवश्यकता होती है।

Key Formulas: $g_v = g_0 \delta (1 + \frac{0.3}{\sqrt{\delta r}})$ — विघटनकारी क्रांतिक वोल्टेज प्रवणता के लिए पीक का सूत्र; $\delta = \frac{3.92P}{273+t}$ — सापेक्ष वायु घनत्व कारक

Key Points: परावैद्युत शक्ति सीधे वायु घनत्व ($\delta$) के समानुपाती होती है।; वायु घनत्व सीधे वायुमंडलीय दबाव ($P$) के समानुपाती होता है।; वायु घनत्व परम तापमान ($T = 273+t$) के व्युत्क्रमानुपाती होता है।; उच्च ऊंचाई पर वायु घनत्व कम होने के कारण कोरोना हानि बढ़ जाती है।

Advantages: पारेषण लाइनों पर कोरोना के शुरू होने का पूर्वानुमान लगाना।; उच्च-वोल्टेज वाले बाहरी उपकरणों के लिए इंसुलेशन स्तर को डिजाइन करना।

Disadvantages: निम्न बैरोमीटर दबाव के कारण अधिक ऊंचाई पर कोरोना हानि का बढ़ना।; विभिन्न जलवायु परिस्थितियों में प्रदर्शन में भिन्नता।

Applications: बिजली पारेषण लाइन डिजाइन।; उच्च-वोल्टेज स्विचगियर और ट्रांसफार्मर इंसुलेशन योजना।

Additional Info: NTP (सामान्य तापमान और दबाव: 76 cmHg, 25°C) पर वायु की मानक परावैद्युत शक्ति लगभग 30 kV/cm (पीक) है।. विकल्प B गलत है क्योंकि परावैद्युत शक्ति तापमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है, न कि सीधे समानुपाती।

Answer: A सही है — बैरोमीटर दबाव बढ़ने पर परावैद्युत शक्ति बढ़ती है क्योंकि इससे वायु घनत्व में वृद्धि होती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि मैदानी इलाकों की तुलना में पहाड़ी इलाकों (कम दबाव) में कोरोना हानि अधिक होती है, क्योंकि अधिक ऊंचाई पर हवा की परावैद्युत शक्ति कम होती है।

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Option B: परम तापमान के समानुपाती

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Option C: बैरोमीटर के दबाव के व्युत्क्रमानुपाती

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Option D: उपरोक्त में से कोई नहीं

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