Elektrik akımı, elektronlar kablolar, teller və metallarda necə hərəkət edir?

Dəriyələr, kablolar və metallarda elektrik akımının hərəkiyi, elektronların hərəkəti və iletken materialların xüsusiyyətləri ilə bağlı əsas fiziki nöqteyə aid bir hadisədir. Bu prosesin detallı izahı aşağıdakı kimi olur:

1. Azad Elektronlar Kavramı

Metallarda və iletken materialarda çox sayda azad elektron var. Bu azad elektronlar atom nüvələrinə bağlı deyil və materialın daxilində özgür şəkildə hərəkət edə bilirlər. Azad elektronların mövcudluğu, metallahın yaxşı elektrik ileticisi olmasının əsas səbəbidir.

2. Xarici Elektrik Sahəsinin Təsiri

Bir voltaj (yəni, xarici elektrik sahəsi) iletken materialın üzərində tətbiq edildikdə, azad elektronlar elektrik sahəsi tərəfindən təsirlənib istiqaməli hərəkət etməyə başlayır. Elektrik sahəsinin istiqaməsi elektronların hərəkət istiqaməsini müəyyənləşdirir. Adətən, elektrik sahəsi müsbət terminaldan mənfi terminalə göstərir və elektronlar əks istiqamətdə, mənfi terminaldan müsbət terminalə hərəkət edir.

3. Elektronların İstiqaməli Hərəkəti

Elektrik sahəsi təsiri altında azad elektronlar istiqaməli hərəkət etməyə başlayır və bir akım yaradır. Akımın istiqaməsi müsbət zərərlərin hərəkət istiqaməsi kimi təyin edilir, bu da elektronların faktiki hərəkət istiqaməsinə əksdir. Buna görə, “akım müsbətdən mənfiyə doğru akış edir” deməkdə, faktiki olaraq elektronlar mənfiden müsbətə doğru hərəkət edir anlamına gəlir.

4. Kristal Qızılalma ilə Münasebət

Hərəkət zamanı azad elektronlar materialın kristal qızılalması (atom sıralanışı) ilə üslanır. Bu üslanmalar elektronların hərəkət istiqaməsini dəyişir və onların orta hərəkət sürətini azaldır. Bu saçılma effekti, dirençlərin bir mənbəsidir.

5. Akım Çıxışlılığı

Akım çıxışlılığı (J) birim kəsiti başına düşən akım və aşağıdakı düsturla ifadə edilə bilər:

J = I/A

burada I akım, A isə iletkenin kəsişmə sahəsidir.

6. Ohm Qanunu

Ohm qanunu, akım, voltaj və direnç arasındakı əlaqəni təsvir edir:

V=IR

burada V voltaj, I akım, R isə dirençdir.

7. İletken Materialların Xüsusiyyətləri

Fərqli iletken materialların müxtəlif iletgenlik xüsusiyyətləri var, bu xüsusiyyətlər onların elektron strukturu və kristal strukturu ilə bağlıdır. Məsələn, mis və gümüş, çox sayda azad elektronu və aşağı dirençliliyi ilə yaxşı ileticilerdir.

8. Temperaturun Təsiri

Temperatur iletgenlikkə ciddi təsir göstərir. Adətən, temperatur artıqca, materialın kristal qızılalmasında titrəmələr intensivləşir, elektron-kristal qızılalma üslanmalarının tezliyi artır və bu da daha yüksək dirençlərə gətirir. Bu, iletkenlərin dirençlərinin yüksək temperaturda artırılmasının səbəbidir.

9. Süperiletkenlik

Müəyyən xüsusi şərtlərdə bəzi materiallar süperiletken vəziyyətinə keçə bilərlər, burada direnç sıfıra düşür və akım heç bir zədəsiz axır. Süperiletkenlik adətən çox aşağı temperaturda baş verir, amma son araşdırmalar bazı yüksək temperaturda süperiletken materialların keşfiylərini açıqlamışdır.

Müəssisə

Dəriyələr, kablolar və metallarda akımın hərəkəti, xarici elektrik sahəsi təsiri altında azad elektronların istiqaməli hərəkəti ilə güdülməlidir. Elektronların materialın kristal qızılalması ilə üslanması dirençlərə səbəb olur. iletken materialların xüsusiyyətləri, temperatur və digər amillər, akımın effektiv ötürülmesinə təsir edir. Bu əsas prinsiplərin anlayışı, iletken materialların və şəbəkələrin daha yaxşı dizaynlanmasına və tətbiq edilməsinə kömək edir.