ఎలక్ట్రిసిటీ విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు ఇలక్ట్రాన్లు వైపుల, కేబుల్లు, మరియు ధాతువులలో ఎలా చల్లుతాయి?

వైద్యుత ప్రవాహం తారాల్లో, కేబుల్స్‌లో, మరియు ధాతువులలో చలనం ఒక మూలభూత భౌతిక ప్రభావంగా ఉంది, ఇది ఇలక్ట్రాన్ల చలనం మరియు విద్యుత్ వాహక పదార్థాల లక్షణాలను అందిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియకు విశేషంగా వివరణ ఇలా ఉంది:

1. స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్ల ఖాతా

ధాతువుల్లో మరియు విద్యుత్ వాహక పదార్థాలలో ఎక్కువ సంఖ్యలో స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి. ఈ స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్లు పరమాణు నుండి బాంధావం లేనివి మరియు పదార్థంలో స్వేచ్ఛాగా చలనం చేస్తాయి. స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్ల ఉనికి ధాతువులు విద్యుత్ వాహకాలు మెచ్చుకోవడం యొక్క ప్రధాన కారణం.

2. బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావం

ఒక వోల్టేజ్ (అనగా, బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం) విద్యుత్ వాహక పదార్థం యొక్క ఎదురు వైపు ప్రయోగించబడినప్పుడు, స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్లు విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా ప్రభావితం అవుతాయి మరియు దిశాప్రమాణంగా చలనం ప్రారంభిస్తాయి. విద్యుత్ క్షేత్ర దిశ ఇలక్ట్రాన్ల చలన దిశను నిర్ధారిస్తుంది. సాధారణంగా, విద్యుత్ క్షేత్రం పోజిటివ్ టర్మినల్ నుండి నెగెటివ్ టర్మినల్ వరకు దిశపు చేరుతుంది, మరియు ఇలక్ట్రాన్లు విపరీత దిశలో, నెగెటివ్ టర్మినల్ నుండి పోజిటివ్ టర్మినల్ వరకు చలనం చేస్తాయి.

3. ఇలక్ట్రాన్ల దిశాప్రమాణ చలనం

విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావం ద్వారా, స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్లు దిశాప్రమాణంగా చలనం ప్రారంభిస్తాయి, ఇది ప్రవాహాన్ని ఏర్పరచుతుంది. ప్రవాహ దిశ పాజిటివ్ చార్జు చలన దిశను నిర్ధారిస్తుంది, ఇది ఇలక్ట్రాన్ల చలన దిశ కు విపరీతంగా ఉంటుంది. కాబట్టి, మనం పోజిటివ్ నుండి నెగెటివ్ వరకు ప్రవాహం ప్రవహిస్తున్నట్లు మాట్లాడినప్పుడు, ఇలక్ట్రాన్లు నెగెటివ్ నుండి పోజిటివ్ వరకు చలనం చేస్తాయి.

4. లాటీస్‌తో ప్రతిఘటన

చలనం చేస్తున్నప్పుడు, స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్లు పదార్థం యొక్క లాటీస్ (పరమాణు విన్యాసం) తో టాక్స్ చేస్తాయి. ఈ టాక్స్ ఇలక్ట్రాన్ల దిశను మార్చుతుంది మరియు వాటి సగటు వేగాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఈ స్కాటరింగ్ ప్రభావం రెండో రెసిస్టెన్స్ మూలం.

5. ప్రవాహ సాంద్రత

ప్రవాహ సాంద్రత (J) యొక్క నిర్వచనం యూనిట్ క్రాస్-సెక్షనల్ విస్తీర్ణం యొక్క ప్రవాహం మరియు దానిని ఈ సూత్రంతో వ్యక్తం చేయవచ్చు:

J= I/A

ఇక్కడ I ప్రవాహం మరియు A విద్యుత్ వాహక యొక్క క్రాస్-సెక్షనల్ విస్తీర్ణం.

6. ఓహ్మ్ నియమం

ఓహ్మ్ నియమం ప్రవాహం, వోల్టేజ్, మరియు రెసిస్టెన్స్ మధ్య సంబంధాన్ని వివరిస్తుంది:

V=IR

ఇక్కడ V వోల్టేజ్, I ప్రవాహం, మరియు R రెసిస్టెన్స్.

7. విద్యుత్ వాహక పదార్థాల లక్షణాలు

వివిధ విద్యుత్ వాహక పదార్థాలు విభిన్న విద్యుత్ వాహక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి వాటి ఇలక్ట్రానిక్ రచన మరియు లాటీస్ రచనపై ఆధారపడతాయి. ఉదాహరణకు, కాప్పర్ మరియు చాందానం మంచి విద్యుత్ వాహకాలు కావచ్చు కారణం వాటికి ఎక్కువ స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి మరియు తక్కువ రెసిస్టివిటీ ఉంటుంది.

8. టెంపరేచర్ యొక్క ప్రభావం

టెంపరేచర్ విద్యుత్ వాహకతని ప్రభావితం చేస్తుంది. సాధారణంగా, టెంపరేచర్ పెరిగినప్పుడు, పదార్థంలో లాటీస్ విబ్రేషన్లు పెరిగి, ఇలక్ట్రాన్-లాటీస్ టాక్స్ యొక్క తరచుదనం పెరిగి, రెసిస్టెన్స్ పెరిగించుతుంది. ఇది విద్యుత్ వాహకాల యొక్క రెసిస్టెన్స్ పెరిగించే కారణం.

9. సూపర్కండక్టివిటీ

చేర్చిన కొన్ని పరిస్థితులలో, కొన్ని పదార్థాలు సూపర్కండక్టివిటీ లాంటి అవస్థలోకి వచ్చు, ఇందులో రెసిస్టెన్స్ సున్నావించుకుంటుంది, ప్రవాహం నష్టం లేకుండా ప్రవహిస్తుంది. సూపర్కండక్టివిటీ సాధారణంగా చాలా తక్కువ టెంపరేచర్లలో జరుగుతుంది, కానీ చాలా సమీప పరిశోధనలు కొన్ని ఉష్ణపు సూపర్కండక్టివిటీ పదార్థాలను కనుగొనారు.

సారాంశం

తారాల్లో, కేబుల్స్‌లో, మరియు ధాతువులలో విద్యుత్ ప్రవాహం బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావం ద్వారా స్వేచ్ఛా ఇలక్ట్రాన్ల దిశాప్రమాణ చలనం ద్వారా ప్రవహిస్తుంది. ఇలక్ట్రాన్ల పదార్థం యొక్క లాటీస్‌తో ప్రతిఘటనలు రెసిస్టెన్స్ కారణం అవుతాయి. విద్యుత్ వాహక పదార్థాల లక్షణాలు, టెంపరేచర్, మరియు ఇతర కారకాలు ప్రవాహ ప్రసారణ సమర్థని ప్రభావితం చేస్తాయి. ఈ మూలభూత ప్రభావాలను అర్థం చేసుకోవడం విద్యుత్ వాహక పదార్థాలు మరియు సర్క్యుట్లను మెచ్చిన డిజైన్ మరియు అనువర్తనానికి సహాయపడుతుంది.