Hvernig hreyfast rafmagni rafströkur og elektrón í leitar, snöru og málma?

Strömun ferð í snörum, káblum og metlum er grunnvænt eðlisfræðilegt atburðar sem inniheldur hreyfingu rafeindanna og eiginleika leitandi efna. Hér er nánari útskýring á þessu ferli:

1. Begrið um óbundið rafeindi

Í metlum og leitandi efnum er stórt magn óbundaðra rafeinda. Þessi óbundið rafeindi eru ekki bundin við atómkerfi og geta farið sjálfvirklega innan efnisins. Tilgangur óbundaðra rafeinda er aðalrök þess að metlar séu góðir straumleiðir.

2. Áhrif ytri rafsvæðis

Þegar spenna (þ.e. ytri rafsvæði) er lagð yfir leitandi efni, eru óbundið rafeindi áhrifð af rafsvæðinu og byrja á að hreyfast ákvörðuð átt. Stefna rafsvæðisins ákvarðar stefnu hreyfingar rafeindanna. Venjulega stefnar rafsvæðið frá jákvæðu endapunkti til neikvæðs, en rafeindir hreyfast í móðir átt, frá neikvæðu endapunkti til jákvæðs.

3. Ákvörðuð hreyfing rafeindanna

Undir áhrifum rafsvæðisins byrja óbundið rafeindi á að hreyfast ákvörðuð átt, sem myndar straum. Stefna straumsins er skilgreind sem stefna hreyfingar jákvæðs afls, sem er mótsögn við raunverulega stefnu hreyfingar rafeindanna. Þannig þegar við segjum að straum fer frá jákvæðu til neikvæðs, þýðir það að rafeindir eru að fara frá neikvæðu til jákvæðs.

4. Samspil við gitterið

Á meðan rafeindir hreyfast, snestuðu þær við gitterið (atómraðun) efnisins. Þessi snestingar dreifa rafeindina, breyta stefnu hreyfingar þeirra og læka meðaltalshryggjunni. Þetta dreifiefni er einn af upphafssögnum motstandar.

5. Straumþéttleiki

Straumþéttleiki (J) er straumur per einingarsneið og má lýsa honum með formúlunni:

J= I/A

þar sem I er straumurinn og A er sneiðarefnis straumleiðarins.

6. Ohm's lög

Ohm's lög lýsir sambandi milli straums, spennu og motstands:

V=IR

þar sem V er spennan, I er straumurinn, og R er motstöðin.

7. Eiginleikar leitanda efna

mismunandi leitandi efni hafa mismunandi leitandeiginleika, sem háðir eru elektrónastofnunum og gitterstofnunum. Til dæmis eru kopar og silfur útmerkir straumleiðir vegna þess að þau hafa stórt magn óbundaðra rafeinda og lágan motstanda.

8. Áhrif hitastigs

Hitastig hefur mikil áhrif á leitandaeiginleika. Almennt, sem hitastig stækkar, sterkast gitterhvörf í efnum, sem stækka tíðni snestinga rafeinda við gitterið og leiða til hærri motstands. Því miður stækkar motstöð straumleiða við hærra hitastigi.

9. Yfirleitun

Undir ákveðnum skilyrðum geta sum efni komist í yfirleituðu tilstand, þar sem motstöðin fer niður að núlli, sem leyfir straumi að fara án nokkurra tapa. Yfirleitun gerist venjulega við mjög lága hitastigi, en nýleg rannsókn hefur uppgötvað sum að hægahitayfirleituð efni.

Samantekt

Ferð straums í snörum, káblum og metlum er hafinn af ákvörðuð hreyfing óbundaðra rafeinda undir áhrifum ytra rafsvæðis. Snestingar rafeinda við efnisgitterið leiða til motstands. Eiginleikar leitanda efna, hitastig og aðrir þættir hafa allir áhrif á hagvirðingu straumsgengs. Skilningur á þessum grundvallarreglum hjálpar við að bæta hönnunar og notkunar leitanda efna og straumakerfa.