Ինչպե՞ս շարժվում են էլեկտրական հոսանքը և էլեկտրոնները կապողներում, կապերում և մետաղներում

Աղյուսակներում և կապոցներում հոսանքի շարժումը և մետաղներում ֆունդամենտալ ֆիզիկական երևույթ է, որը ներառում է էլեկտրոնների շարժումը և հոսանքահաղորդիչ նյութերի հատկությունները։ Այստեղ ներկայացված է այդ գործընթացի մանրամասն բացատրությունը:

1. Ազատ էլեկտրոնների գաղափարը

Մետաղներում և հոսանքահաղորդիչ նյութերում կա շատ ազատ էլեկտրոններ։ Այս ազատ էլեկտրոնները չեն կցված ատոմային կոորդինատներին և կարող են ազատ շարժվել նյութի մեջ։ Ազատ էլեկտրոնների առկայությունը հիմնական պատճառն է, որ մետաղները լավ հոսանքահաղորդիչներ են:

2. Արտաքին էլեկտրական դաշտի ազդեցությունը

Երբ հոսանքահաղորդիչ նյութի վրա կիրառվում է լարում (այսինքն, արտաքին էլեկտրական դաշտ), ազատ էլեկտրոնները ենթարկվում են էլեկտրական դաշտի ազդեցության և սկսում են ուղղագիծ շարժվել։ Էլեկտրական դաշտի ուղղությունը որոշում է էլեկտրոնների շարժման ուղղությունը։ Սովորաբար էլեկտրական դաշտը ցուցադրվում է դրական կողմից բացասական կողմը, և էլեկտրոնները շարժվում են հակառակ ուղղությամբ, բացասական կողմից դրական կողմը:

3. Էլեկտրոնների ուղղագիծ շարժումը

Էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ ազատ էլեկտրոնները սկսում են ուղղագիծ շարժվել, ձևավորելով հոսանք։ Հոսանքի ուղղությունը սահմանվում է դրական լիցքի շարժման ուղղությամբ, որը հակառակ է էլեկտրոնների իրական շարժման ուղղությանը։ Այսպիսով, երբ ասում ենք, որ հոսանքը հոսում է դրականից բացասական, դա նշանակում է, որ էլեկտրոնները շարժվում են բացասականից դրական:

4. Ազատ էլեկտրոնների հետ լատիցի փոխազդեցությունը

Շարժման ընթացքում ազատ էլեկտրոնները բախվում են նյութի լատիցի (ատոմային դասավորություն) հետ։ Այս բախումները սեղմում են էլեկտրոնները, փոխում են դրանց շարժման ուղղությունը և նվազեցնում դրանց միջին արագությունը։ Այս սեղմող ազդեցությունը հակասեղմման մի աղբյուրն է:

5. Հոսանքի խտությունը

Հոսանքի խտությունը (J) հոսանքն է միավոր խտության նկատմամբ և կարող է արտահայտվել հետևյալ բանաձևով:

J = I/A

որտեղ I-ն հոսանքն է, իսկ A-ն հոսանքահաղորդիչի խտությունն է:

6. Օհմի օրենքը

Օհմի օրենքը նկարագրում է հոսանքի, լարման և հակասեղմման միջև հարաբերությունը:

V = IR

որտեղ V-ն լարումն է, I-ն հոսանքն է, իսկ R-ն հակասեղմումն է:

7. Հոսանքահաղորդիչ նյութերի հատկությունները

chiediffereնt հոսանքահաղորդիչ նյութերը ունեն տարբեր հոսանքահաղորդիչ հատկություններ, որոնք կախված են նրանց էլեկտրոնային կառուցվածքից և լատիցի կառուցվածքից։ Օրինակ, որոշ նյութեր, ինչպիսիք են կոպրի և արծաթը, լավ հոսանքահաղորդիչներ են, քանի որ նրանք ունեն շատ ազատ էլեկտրոններ և ցածր հակասեղմում:

8. Ջերմաստիճանի ազդեցությունը

Ջերմաստիճանը նշանակալիորեն ազդում է հոսանքահաղորդիչության վրա։ Ընդհանուր առմամբ, երբ ջերմաստիճանը ավելանում է, նյութի լատիցի տատանումները ուժեղանում են, ավելանում է էլեկտրոն-լատից բախումների հաճախությունը և առաջանում է բարձր հակասեղմում։ Այս է պատճառը, որ հոսանքահաղորդիչների հակասեղմումը ավելանում է բարձր ջերմաստիճանների դեպքում:

9. Ոչ սեղմվածությունը

Որոշ մասնավոր պայմանների դեպքում որոշ նյութերը կարող են մտնել ոչ սեղմվածության վիճակ, երբ հակասեղմումը դանձրում է զրոյի և հոսանքը հոսում է առանց որևէ կորսարում։ Ոչ սեղմվածությունը սովորաբար տեղի է ունենում շատ ցածր ջերմաստիճաններում, սակայն նոր հետազոտությունները հայտնաբերել են որոշ բարձր ջերմաստիճանի ոչ սեղմված նյութեր:

Ընդհանուր առմամբ

Աղյուսակներում, կապոցներում և մետաղներում հոսանքի շարժումը առաջացնում է ազատ էլեկտրոնների ուղղագիծ շարժումը արտաքին էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ։ Էլեկտրոնների փոխազդեցությունը նյութի լատիցի հետ առաջացնում է հակասեղմում։ Հոսանքահաղորդիչ նյութերի հատկությունները, ջերմաստիճանը և այլ գործոնները բոլորը ազդում են հոսանքի տեղափոխման արդյունավետության վրա։ Այս հիմնական սկզբունքների հասկացությունը օգնում է լավ առաջարկել և կիրառել հոսանքահաղորդիչ նյութերը և շղթաները: