Electrical conductivity ng mga sangkap

Sa artikulong ito, ibubunyag namin ang paksa ng electrical conductivity, maaalala namin kung ano ang electric current, kung paano ito nauugnay sa paglaban ng isang conductor at, nang naaayon, sa electrical conductivity nito. Tandaan natin ang mga pangunahing pormula para sa pagkalkula ng mga dami na ito, pagpindot sa paksa kasalukuyang bilis at ang kaugnayan nito sa lakas ng patlang ng kuryente. Tatalakayin din natin ang kaugnayan sa pagitan ng electrical resistance at temperatura.

Upang magsimula, alalahanin natin kung ano ang electric current. Kung maglalagay ka ng isang sangkap sa isang panlabas na electric field, pagkatapos ay sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa mula sa field na ito, ang paggalaw ng mga elementary charge carrier - ions o electron - ay magsisimula sa substance. Magiging electric shock ito. Ang kasalukuyang I ay sinusukat sa amperes, at ang isang ampere ay ang kasalukuyang kung saan ang isang singil na katumbas ng isang coulomb ay dumadaloy sa cross section ng wire bawat segundo.

Ang kasalukuyang ay direkta, alternating, pulsating.Ang direktang kasalukuyang ay hindi nagbabago sa magnitude at direksyon nito sa isang naibigay na sandali, ang alternating current ay nagbabago sa magnitude at direksyon nito sa paglipas ng panahon (ang AC generators at mga transformer ay nagbibigay ng eksaktong alternating current), ang pulsating current ay nagbabago ng magnitude nito ngunit hindi nagbabago ng direksyon (hal. rectified alternating current) . ang kasalukuyang mga pulso).

Ang mga sangkap ay may posibilidad na magsagawa ng electric current sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field, at ang ari-arian na ito ay tinatawag na electrical conductivity, na naiiba para sa iba't ibang mga substance. at mga electron na hindi nakatali ni sa kristal na istraktura, o sa mga molekula, o sa mga atomo ng ibinigay na sangkap. Kaya, depende sa konsentrasyon ng mga libreng carrier ng singil sa isang naibigay na sangkap, ang mga sangkap ay nahahati sa antas ng electrical conductivity sa: conductors, dielectrics at semiconductors.

Ito ay may pinakamataas na electrical conductivity mga wire ng electric current, at sa pamamagitan ng pisikal na kalikasan ang mga conductor sa kalikasan ay kinakatawan ng dalawang uri: metal at electrolytes. Sa mga metal, ang kasalukuyang ay dahil sa paggalaw ng mga libreng electron, iyon ay, mayroon silang electronic conductivity, at sa mga electrolytes (sa mga solusyon ng mga acid, salts, base) - mula sa paggalaw ng mga ions - mga bahagi ng mga molekula na may positibo at negatibong singil, iyon ay, ang conductivity ng electrolytes ay ionic. Ang mga ionized na singaw at gas ay nailalarawan sa pamamagitan ng halo-halong kondaktibiti, kung saan ang kasalukuyang ay dahil sa paggalaw ng parehong mga electron at ions.

Ang teorya ng elektron ay perpektong nagpapaliwanag ng mataas na electrical conductivity ng mga metal.Ang bono ng mga valence electron sa kanilang nuclei sa mga metal ay mahina, kaya ang mga electron na ito ay malayang gumagalaw mula sa atom patungo sa atom sa buong volume ng konduktor.

Lumalabas na ang mga libreng electron sa mga metal ay pumupuno sa espasyo sa pagitan ng mga atomo tulad ng isang gas, isang electron gas, at nasa magulong paggalaw. Ngunit kapag ang isang metal wire ay ipinakilala sa isang electric field, ang mga libreng electron ay lilipat sa isang maayos na paraan, sila ay lilipat patungo sa positibong poste, na lumilikha ng isang kasalukuyang. Kaya ang iniutos na paggalaw ng mga libreng electron sa isang metal conductor ay tinatawag na electric current.

Ito ay kilala na ang bilis ng pagpapalaganap ng isang electric field sa espasyo ay humigit-kumulang katumbas ng 300,000,000 m / s, iyon ay, ang bilis ng liwanag. Ito ay ang parehong bilis kung saan ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng isang wire.

Ano ang ibig sabihin nito? Hindi ito nangangahulugan na ang bawat elektron sa metal ay gumagalaw sa napakalaking bilis, ngunit ang mga electron sa isang wire, sa kabaligtaran, ay may bilis na ilang milimetro bawat segundo hanggang ilang sentimetro bawat segundo, depende sa lakas ng electric field, ngunit ang bilis ng pagpapalaganap ng electric current sa kahabaan ng wire ay eksaktong katumbas ng bilis ng liwanag.

Ang bagay ay ang bawat libreng elektron ay lumalabas na nasa pangkalahatang daloy ng elektron ng parehong "electron gas", at sa panahon ng pagpasa ng kasalukuyang, ang electric field ay kumikilos sa buong daloy na ito, bilang isang resulta kung saan ang mga electron ay patuloy na nagpapadala ang field action na ito sa isa't isa - mula sa kapwa hanggang sa kapwa.

Ngunit ang mga electron ay lumipat sa kanilang mga lugar nang napakabagal, sa kabila ng katotohanan na ang bilis ng pagpapalaganap ng elektrikal na enerhiya sa kahabaan ng kawad ay napakalaki.Kaya kapag ang switch ay naka-on sa planta ng kuryente, ang kasalukuyang nangyayari sa buong network at ang mga electron ay halos tumitigil.

Gayunpaman, kapag ang mga libreng electron ay gumagalaw sa kahabaan ng isang wire, nakakaranas sila ng maraming banggaan sa kanilang daan, bumabangga sila sa mga atomo, ion, molekula, na naglilipat ng ilan sa kanilang enerhiya sa kanila. Ang enerhiya ng gumagalaw na mga electron na nagtagumpay sa paglaban na ito ay bahagyang nawawala habang ang init at ang konduktor ay uminit.

Ang mga banggaan na ito ay nagsisilbing paglaban sa paggalaw ng mga electron, kaya naman ang pag-aari ng isang konduktor upang maiwasan ang paggalaw ng mga sisingilin na particle ay tinatawag na electrical resistance. Sa mababang resistensya ng wire, ang wire ay bahagyang pinainit ng kasalukuyang, na may makabuluhang isa - mas malakas at kahit na puti, ang epektong ito ay ginagamit sa mga heating device at maliwanag na lampara.

Ang yunit ng pagbabago ng paglaban ay Ohm. Ang paglaban R = 1 ohm ay ang paglaban ng naturang kawad, kapag ang isang direktang kasalukuyang 1 ampere ay dumaan dito, ang potensyal na pagkakaiba sa mga dulo ng kawad ay 1 bolta. Ang pamantayan ng paglaban sa 1 Ohm ay isang haligi ng mercury na 1063 mm ang taas, cross-section na 1 sq. Mm sa temperatura na 0 ° C.

Dahil ang mga wire ay nailalarawan sa pamamagitan ng electrical resistance, maaari nating sabihin na sa ilang mga lawak ang wire ay may kakayahang magsagawa ng electric current. Sa koneksyon na ito, ipinakilala ang isang halaga na tinatawag na conductivity o electrical conductivity. Ang electrical conductivity ay ang kakayahan ng isang conductor na magsagawa ng electric current, iyon ay, ang kapalit ng electrical resistance.

Ang yunit ng electrical conductivity G (conductivity) ay Siemens (S) at 1 S = 1 / (1 Ohm). G = 1 / R.

Dahil ang mga atom ng iba't ibang mga sangkap ay nakakasagabal sa pagpasa ng electric current sa iba't ibang degree, ang electrical resistance ng iba't ibang mga sangkap ay naiiba. Para sa kadahilanang ito, ipinakilala ang konsepto paglaban sa kuryente, na ang halaga «p» ay nagpapakilala sa mga katangian ng conductive ng ito o ang sangkap na iyon.

Ang tiyak na paglaban ng elektrikal ay sinusukat sa Ohm * m, iyon ay, ang paglaban ng isang kubo ng sangkap na may gilid na 1 metro. Katulad nito, ang electrical conductivity ng isang substance ay nailalarawan sa pamamagitan ng tiyak na electrical conductivity ?, sinusukat sa S / m, iyon ay, ang conductivity ng isang cube ng substance na may gilid na 1 metro.

Ngayon, ang mga conductive na materyales sa electrical engineering ay pangunahing ginagamit sa anyo ng mga ribbons, gulong, wire, na may isang tiyak na cross-sectional area at isang tiyak na haba, ngunit hindi sa anyo ng mga cubes ng metro. At para sa mas maginhawang mga kalkulasyon ng electrical resistance at electrical conductivity ng mga wire ng mga tiyak na laki, mas katanggap-tanggap na mga yunit ng pagsukat para sa parehong electrical resistance at electrical conductivity ay ipinakilala. Ohm * mm2 / m — para sa paglaban, at Cm * m / mm2 — para sa electrical conductivity.

Ngayon ay masasabi natin na ang electrical resistance at electrical conductivity ay nagpapakilala sa conductive properties ng wire na may cross-sectional area na 1 sq.mm, 1 metro ang haba sa temperatura na 20 ° C, ito ay mas maginhawa.

Ang mga metal tulad ng ginto, tanso, pilak, kromo at aluminyo ay may pinakamahusay na electrical conductivity. Ang bakal at bakal ay hindi gaanong conductive. Ang mga dalisay na metal ay palaging may mas mahusay na electrical conductivity kaysa sa kanilang mga haluang metal, kaya ang purong tanso ay mas gusto sa electrical engineering.Kung kailangan mo ng lalo na mataas na pagtutol, pagkatapos ay ginagamit ang tungsten, nichrome, constantan.

Ang pag-alam sa halaga ng partikular na electrical resistance o electrical conductivity, madaling kalkulahin ang resistensya o electrical conductivity ng isang tiyak na wire na gawa sa isang partikular na materyal, na isinasaalang-alang ang haba l at ang cross-sectional area S ng wire na ito.

Ang electrical conductivity at electrical resistance ng lahat ng mga materyales ay nakasalalay sa temperatura, dahil ang dalas at amplitude ng thermal vibrations ng mga atomo ng crystal lattice ay tumataas din sa pagtaas ng temperatura, ang paglaban sa electric current at ang daloy ng mga electron ay tumataas din nang naaayon.

Habang bumababa ang temperatura, sa kabaligtaran, ang mga panginginig ng boses ng mga atom ng kristal na sala-sala ay nagiging mas maliit, bumababa ang paglaban (tumataas ang kondaktibiti ng kuryente). Sa ilang mga sangkap, ang pag-asa ng paglaban sa temperatura ay hindi gaanong binibigkas, sa iba ito ay mas malakas. Halimbawa, ang mga haluang metal tulad ng constantan, fechral at manganin ay bahagyang nagbabago ng paglaban sa isang tiyak na hanay ng temperatura, kung kaya't ang mga thermostable na resistors ay ginawa sa kanila.

Temperatura koepisyent ng pagtutol? ay nagbibigay-daan sa iyo upang kalkulahin para sa isang tiyak na materyal ang pagtaas sa paglaban nito sa isang tiyak na temperatura at ayon sa numero ay nagpapakilala sa kamag-anak na pagtaas ng paglaban na may pagtaas sa temperatura ng 1 ° C.

Alam ang koepisyent ng temperatura ng paglaban at ang pagtaas ng temperatura, madaling kalkulahin ang paglaban ng isang sangkap sa isang naibigay na temperatura.

Inaasahan namin na ang aming artikulo ay kapaki-pakinabang sa iyo at ngayon ay madali mong kalkulahin ang paglaban at kondaktibiti ng anumang wire sa anumang temperatura.