Mga konduktor para sa electric current

Ang bawat tao na patuloy na gumagamit ng mga electrical appliances ay nahaharap sa:

1. mga wire na nagdadala ng electric current;

2. dielectrics na may mga katangian ng insulating;

3. semiconductor na pinagsasama ang mga katangian ng unang dalawang uri ng mga sangkap at binabago ang mga ito depende sa inilapat na signal ng kontrol.

Ang isang natatanging tampok ng bawat isa sa mga pangkat na ito ay ang pag-aari ng electrical conductivity.

Ano ang isang konduktor

Kasama sa mga konduktor ang mga sangkap na mayroong malaking bilang ng libre, hindi konektadong mga singil sa kuryente sa kanilang istraktura na maaaring magsimulang gumalaw sa ilalim ng impluwensya ng isang inilapat na panlabas na puwersa. Maaari silang maging solid, likido o gas.

Kung kukuha ka ng dalawang wire na may potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga ito at ikonekta ang isang metal wire sa loob ng mga ito, pagkatapos ay isang electric current ang dadaloy dito. Ang mga carrier nito ay magiging mga libreng electron na hindi pinipigilan ng mga bono ng mga atomo. Sila ay nagpapakilala electrical conductivity o ang kakayahan ng anumang substance na magpasa ng mga singil sa kuryente sa sarili nito — kasalukuyang.

Ang halaga ng electrical conductivity ay inversely proportional sa paglaban ng substance at sinusukat gamit ang kaukulang unit: siemens (cm).

1 cm = 1/1 oum.

Sa likas na katangian, ang mga carrier ng singil ay maaaring:

• mga electron;

• mga ion;

• butas.

Ayon sa prinsipyong ito, ang electrical conductivity ay nahahati sa:

• elektroniko;

• ionic;

• isang butas.

Ang kalidad ng wire ay nagbibigay-daan sa iyo upang tantyahin ang pagtitiwala ng kasalukuyang dumadaloy dito sa halaga ng inilapat na boltahe. Nakaugalian na itong tawagin sa pamamagitan ng pagtatalaga ng mga yunit ng pagsukat ng mga de-koryenteng dami na ito - ang katangian ng volt-ampere.

Mga konduktibong wire

Ang pinakakaraniwang kinatawan ng ganitong uri ay mga metal. Ang kanilang electric current ay nilikha ng eksklusibo sa pamamagitan ng paggalaw ng daloy ng mga electron.

Sa loob ng mga metal, umiiral sila sa dalawang estado:

• nauugnay sa mga puwersa ng atomic ng pagkakaisa;

• Libre.

Ang mga electron na hawak sa orbit ng mga kaakit-akit na puwersa ng nucleus ng isang atom, bilang panuntunan, ay hindi nakikilahok sa paglikha ng isang electric current sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa ng electromotive. Ang mga libreng particle ay kumikilos nang iba.

Kung walang EMF na inilapat sa metal wire, ang mga libreng electron ay gumagalaw nang random, random, sa anumang direksyon. Ang paggalaw na ito ay dahil sa thermal energy. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng iba't ibang bilis at direksyon ng paggalaw ng bawat particle sa anumang naibigay na sandali.

Kapag ang enerhiya ng isang panlabas na larangan ng intensity E ay inilapat sa konduktor, pagkatapos ay isang puwersa na nakadirekta sa tapat ng inilapat na patlang ay kumikilos sa lahat ng mga electron nang sama-sama at bawat isa nang paisa-isa. Lumilikha ito ng mahigpit na nakatuong paggalaw ng mga electron, o sa madaling salita, isang electric current.

Ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng mga metal ay isang tuwid na linya na umaangkop sa pagpapatakbo ng batas ng Ohm para sa isang seksyon at isang kumpletong circuit.

Bukod sa mga purong metal, ang iba pang mga sangkap ay mayroon ding electronic conductivity. Kabilang sa mga ito ang:

• haluang metal;

• ilang mga pagbabago ng carbon (grapayt, karbon).

Ang lahat ng mga sangkap sa itaas, kabilang ang mga metal, ay inuri bilang mga conductor ng unang uri. Ang kanilang electrical conductivity ay hindi nauugnay sa paglipat ng masa ng isang sangkap dahil sa pagpasa ng isang electric current, ngunit sanhi lamang ng paggalaw ng mga electron.

Kung ang mga metal at haluang metal ay inilalagay sa isang kapaligiran na may napakababang temperatura, pumasa sila sa isang estado ng superconductivity.

Mga konduktor ng ion

Kasama sa klase na ito ang mga sangkap kung saan nagkakaroon ng electric current dahil sa paggalaw ng mga naka-charge na ion. Ang mga ito ay inuri bilang type II conductors. ito:

• mga solusyon ng mga base, acid salts;

• natutunaw ng iba't ibang mga ionic compound;

• iba't ibang mga gas at singaw.

Agos ng kuryente sa isang likido

Mga de-koryenteng kondaktibong likido kung saan electrolysis — ang paglipat ng isang sangkap kasama ang mga singil at ang pagtitiwalag nito sa mga electrodes ay karaniwang tinatawag na electrolytes, at ang proseso mismo ay tinatawag na electrolysis.

Ito ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na larangan ng enerhiya dahil sa paglalapat ng isang positibong potensyal sa anode electrode at isang negatibong potensyal sa katod.

Ang mga ion sa loob ng mga likido ay nabuo dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng electrolyte dissociation, na binubuo sa paghihiwalay ng ilan sa mga molekula ng isang sangkap na may mga neutral na katangian. Ang isang halimbawa ay ang tansong klorido, na nabubulok sa may tubig na solusyon sa mga bahagi nitong mga copper ions (cations) at chlorine (anion).

CuCl2꞊Cu2 ++ 2Cl-

Sa ilalim ng pagkilos ng boltahe na inilapat sa electrolyte, ang mga cation ay nagsisimulang lumipat nang mahigpit sa katod, at ang mga anion sa anode. Sa ganitong paraan, ang chemically purong tanso na walang mga impurities ay nakuha, na idineposito sa katod.

Bilang karagdagan sa mga likido, mayroon ding mga solidong electrolyte sa kalikasan. Ang mga ito ay tinatawag na superionic conductors (super-ions), na may mala-kristal na istraktura at ionic na katangian ng mga kemikal na bono, na nagiging sanhi ng mataas na electrical conductivity dahil sa paggalaw ng mga ion ng parehong uri.

Ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng mga electrolyte ay ipinapakita sa graph.

Agos ng kuryente sa mga gas

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang gas medium ay may mga katangian ng insulating at hindi nagsasagawa ng kasalukuyang. Ngunit sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang nakakagambalang mga kadahilanan, ang mga katangian ng dielectric ay maaaring bumaba nang husto at pukawin ang pagpasa ng ionization ng daluyan.

Ito ay nagmumula sa pambobomba ng mga neutral na atomo sa pamamagitan ng paggalaw ng mga electron. Bilang resulta, ang isa o higit pang nakagapos na mga electron ay natanggal sa atom at ang atom ay nakakuha ng positibong singil, na nagiging isang ion. Kasabay nito, ang isang karagdagang halaga ng mga electron ay nabuo sa loob ng gas, na nagpapatuloy sa proseso ng ionization.

Sa ganitong paraan, ang isang electric current ay nalilikha sa loob ng gas sa pamamagitan ng sabay-sabay na paggalaw ng positibo at negatibong mga particle.

Isang taos-pusong paglabas

Kapag pinainit o pinapataas ang lakas ng inilapat na electromagnetic field sa loob ng gas, isang spark ang unang lumalabas. Ayon sa prinsipyong ito, nabuo ang natural na kidlat, na binubuo ng mga channel, isang apoy at isang tambutso na sulo.

Sa mga kondisyon ng laboratoryo, ang isang spark ay maaaring maobserbahan sa pagitan ng mga electrodes ng electroscope.Ang praktikal na pagpapatupad ng spark discharge sa mga spark plug ng mga internal combustion engine ay kilala sa bawat nasa hustong gulang.

Paglabas ng arko

Ang spark ay nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na ang lahat ng enerhiya ng panlabas na larangan ay agad na natupok sa pamamagitan nito. Kung ang pinagmumulan ng boltahe ay maaaring mapanatili ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng gas, pagkatapos ay isang arko ang nangyayari.

Ang isang halimbawa ng isang electric arc ay ang welding ng mga metal sa iba't ibang paraan. Para sa daloy nito, ginagamit ang paglabas ng mga electron mula sa ibabaw ng katod.

Coronal ejection

Nangyayari ito sa isang kapaligiran ng gas na may mataas na lakas at hindi pantay na mga electromagnetic na patlang, na makikita sa mataas na boltahe na overhead na mga linya ng kuryente na may boltahe na 330 kV at higit pa.

Dumadaloy ito sa pagitan ng konduktor at ng malapit na espasyo ng linya ng kuryente. Sa isang corona discharge, ang ionization ay nagaganap sa pamamagitan ng paraan ng electron impact malapit sa isa sa mga electrodes, na may isang lugar na tumaas ang lakas.

Paglabas ng glow

Ito ay ginagamit sa loob ng mga gas sa mga espesyal na gas discharge lamp at tubes, boltahe stabilizers.Ito ay nabuo sa pamamagitan ng pagpapababa ng presyon sa exhaust gap.

Kapag ang proseso ng ionization sa mga gas ay umabot sa isang malaking halaga at isang pantay na bilang ng mga positibo at negatibong mga carrier ng singil ay nabuo sa kanila, kung gayon ang estado na ito ay tinatawag na plasma. Lumilitaw ang isang glow discharge sa kapaligiran ng plasma.

Ang kasalukuyang-boltahe na katangian ng daloy ng mga alon sa mga gas ay ipinapakita sa larawan. Binubuo ito ng mga seksyon:

1. umaasa;

2. Self-discharge.

Ang una ay nailalarawan sa pamamagitan ng kung ano ang nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na ionizer at lumalabas kapag huminto ito sa pagtatrabaho. Ang isang self-eject ay patuloy na dumadaloy sa lahat ng mga kondisyon.

Mga butas na wire

Kabilang sa mga ito ang:

• germanyum;

• siliniyum;

• silikon;

• mga compound ng ilang mga metal na may tellurium, sulfur, selenium at ilang mga organikong sangkap.

Ang mga ito ay tinatawag na semiconductors at nabibilang sa pangkat No. 1, iyon ay, hindi sila bumubuo ng paglipat ng bagay sa panahon ng daloy ng mga singil. Upang mapataas ang konsentrasyon ng mga libreng electron sa loob ng mga ito, kinakailangan na gumastos ng karagdagang enerhiya upang paghiwalayin ang mga nakagapos na electron. Ito ay tinatawag na ionization energy.

Ang isang electron-hole junction ay gumagana sa isang semiconductor. Dahil dito, ang semiconductor ay pumasa sa kasalukuyang sa isang direksyon at humaharang sa kabaligtaran na direksyon kapag ang isang kabaligtaran na panlabas na patlang ay inilapat dito.

Ang conductivity sa semiconductor ay:

1. sariling;

2. karumihan.

Ang unang uri ay likas sa mga istruktura kung saan lumilitaw ang mga carrier ng singil sa proseso ng ionization ng mga atomo mula sa kanilang sangkap: mga butas at mga electron. Ang kanilang konsentrasyon ay kapwa balanse.

Ang pangalawang uri ng semiconductor ay nilikha sa pamamagitan ng pagsasama ng mga kristal na may impurity conductivity. Mayroon silang mga atomo ng isang trivalent o pentavalent na elemento.

Ang pagsasagawa ng mga semiconductor ay:

• electronic n-type na «negatibo»;

• hole p-type na "positibo".

Volt-amperes na katangian ng ordinaryong semiconductor diode ipinapakita sa graph.

Ang iba't ibang mga elektronikong aparato at aparato ay gumagana sa batayan ng mga semiconductor.

Mga superconductor

Sa napakababang temperatura, ang mga sangkap mula sa ilang mga kategorya ng mga metal at haluang metal ay pumasa sa isang estado na tinatawag na superconductivity. Para sa mga sangkap na ito, ang paglaban ng elektrikal sa kasalukuyang bumababa halos sa zero.

Ang paglipat ay nangyayari dahil sa isang pagbabago sa mga katangian ng thermal.Tungkol sa pagsipsip o pagpapalabas ng init sa panahon ng paglipat sa superconducting state sa kawalan ng magnetic field, ang mga superconductor ay nahahati sa 2 uri: No. 1 at No. 2.

Ang kababalaghan ng superconductivity ng mga wire ay nangyayari dahil sa pagbuo ng mga pares ng Cooper kapag ang isang nakatali na estado ay nilikha para sa dalawang kalapit na mga electron. Ang pares na nilikha ay may double electron charge.

Ang distribusyon ng mga electron sa isang metal sa isang superconducting na estado ay ipinapakita sa graph.

Ang magnetic induction ng mga superconductor ay nakasalalay sa lakas ng electromagnetic field, at ang halaga ng huli ay apektado ng temperatura ng sangkap.

Ang mga superconducting na katangian ng mga wire ay limitado ng mga kritikal na halaga ng paglilimita ng magnetic field at temperatura para sa kanila.

Kaya, ang mga conductor ng electric current ay maaaring gawin ng ganap na magkakaibang mga sangkap at may iba't ibang mga katangian mula sa bawat isa. Palagi silang naiimpluwensyahan ng mga kondisyon sa kapaligiran. Para sa kadahilanang ito, ang mga limitasyon ng mga katangian ng mga wire ay palaging tinutukoy ng mga teknikal na pamantayan.