Электр түздіктерде және металдарда электр ағысының электрондары қалай қозғалады?

Ақтаңдарда, кабылдарда және металлардағы ағымдың қозғалуы - электрондардың қозғалуы мен өткізгіш материалдардың қасиеттерін енгізу үшін негізгі физикалық тұрақты. Бұл процестің толығырақ түсіндірмесі:

1. Ерекше электрондар туралы концепция

Металдарда және өткізгіш материалдарда бірнеше санына қатысты ерекше электрондар бар. Бұл ерекше электрондар атомдық ядролармен байланысты болмайды және материалдың ішінде серіктен айналысады. Ерекше электрондардың қатысуы - металдардың электр энергиясы үшін жақсы өткізгіштер болуының негізгі себебі.

2. Сыртқы электр өрісінің әсері

Өткізгіш материалға напряжение (басқа түрде, сыртқы электр өрісі) қолданылғанда, ерекше электрондар электр өрісінен әсер етіп бағытталған қозғалысқа бастайды. Электр өрісінің бағыты электрондардың қозғалу бағытын анықтайды. Адамзатырақ, электр өрісі оң терминалдан теріс терминалға бағытталады, ал электрондар керісінше, теріс терминалдан оң терминалға қозғалады.

3. Электрондардың бағытталған қозғалуы

Электр өрісінің әсерінде, ерекше электрондар бағытталған қозғалысқа бастап, ағым піді. Ағымдың бағыты оң зарядтың қозғалу бағыты ретінде анықталады, бұл электрондардың нақты қозғалу бағытына кері. Сондықтан, ағым оңнан теріске қозғалады деп айтқанда, бұл нақты электрондар терісден оңға қозғалуды білдіреді.

4. Кристаллдық решетке мен әрекет етістік

Қозғалуында, ерекше электрондар материалдың кристаллдық решеткесімен (атомдық құрылымы) қиылысады. Бұл қиылыстар электрондардың қозғалу бағытын өзгертуіне және олардың орташа жылдамдығын азайтуына әкеледі. Бұл қиылыс әсері - қарамдылықтың бір басты булактары.

5. Ағым тығыздығы

Ағым тығыздығы (J) - бір көлем бетіне есептелген ағым және формула арқылы өрнектеле алады:

J= I/A

мұнда I - ағым, A - өткізгіштің көлем беті.

6. Ом заңы

Ом заңы ағым, напряжение және қарамдылық арасындағы байланысты сипаттайтын заң:

V=IR

мұнда V - напряжение, I - ағым, R - қарамдылық.

7. Өткізгіш материалдардың қасиеттері

Артықчылық өткізгіш материалдар өзара әртүрлі өткізгіш қасиеттерге ие, бұл қасиеттер олардың электрондық және кристаллдық құрылымына байланысты. Мысалы, мис және күміс - зор өткізгіштер, себебі оларда ерекше электрондар саны көп және қарамдылық деңгейі төмен.

8. Температураның әсері

Температура өткізгіштіктің үлкен әсерін тигізеді. Негізгі түрде, температура өстікен сай, материалдағы кристаллдық вибрациялар қалыптасады, электрон-кристаллдық қиылыстарының дауысы артып, қарамдылық өседі. Сондықтан, өткізгіштердің қарамдылығы жоғары температураларда өседі.

9. Суперөткізгіштік

Айнымалы шарттарда, бірнеше материалдар суперөткізгіштік режиміне өтуі мүмкін, бұл режимде қарамдылық нөлге қарай түседі, ағым қойылымсыз қозғалады. Суперөткізгіштік адамзатырақ өте төмен температураларда болады, бірақ соңғы зерттеулер арқылы бірнеше жоғары температуралы суперөткізгіш материалдар анықталған.

Жалпылау

Ақтаңдарда, кабылдарда және металлардағы ағымдың қозғалуы - сыртқы электр өрісінің әсерінде ерекше электрондардың бағытталған қозғалуы арқылы қозғалады. Электрондардың материалдың кристаллдық құрылымымен әрекет етуі қарамдылыққа әкеледі. Өткізгіш материалдардың қасиеттері, температура және басқа факторлар ағымдың өткізілу үшін өнімділігіне әсер етеді. Бұл негізгі принциптерді түсіну, өткізгіш материалдар мен цепьлерді жақсы өнеркәсіпте қолдануды және құруды жақсартады.