Wat is 'n Elektriese Geleier?

Wat is 'n Elektriese Geleier?

Definisie van 'n Elektriese Geleier

'n Elektriese geleier word gedefinieer as 'n materiaal wat die maklike vloei van elektriese laad toelaat, hoofsaaklik as gevolg van die beweging van elektrone.

'n Elektriese geleier word gedefinieer as 'n voorwerp of tipe materiaal wat die vloei van laad in een of meer rigtings toelaat. Materiale gemaak van metaal is algemene elektriese geleiers, omdat metale hoë geleidbaarheid en lae weerstand het.

Elektriese geleiers maak dit moontlik vir elektrone om tussen atome te reis teen 'n driftsnelheid binne die geleidingsband, 'n spesifieke energienivo wat vrye elektronbeweging ondersteun. Hierdie geleiers bestaan uit atome met los gebonde valentie-elektrone wat gemaklik deur 'n elektriese of termiese effek opgewond kan word. Die oorgang van 'n elektron van die valentieband na die geleidingsband laat 'n positiewe gat agter, wat ook bydra tot laadvloei.

Elektriese geleiers kan metale, metaallegings, elektroliete, of sommige nie-metale soos grafiet en geleidende polimeer wees. Hierdie materiale laat elektrisiteit (d.w.s. die vloei van laad) maklik deur hulle deur vloei.

Geleier Gelei Stroom

Die stroom in 'n geleier verteenwoordig die koers waarteen laad deur sy doorsnede vloei, direk eweredig aan beide die elektriese veld en die geleier se geleidbaarheid. Hierdie elektriese veld ontstaan as gevolg van 'n spanningsverskil oor die geleier, terwyl geleidbaarheid die gemak quantifiseer waarmee die materiaal laadvloei toelaat.

Wanneer 'n potensiaalverskil oor 'n geleier aangebring word, kry die elektrone in die geleidingsband energie en begin sny van die negatiewe terminal na die positiewe terminal van die spanningbron. Die rigting van die stroom is teenoor die rigting van die elektronvloei, omdat stroom gedefinieer word as die vloei van positiewe laad. Die elektrone bots met atome en ander elektrone in die geleier, wat weerstand en hitte-uitsetting veroorsaak. Weerstand is 'n maatstaf van hoeveel die materiaal die vloei van laad deur dit teenwerk.

Die stroom in 'n geleier hang af van verskeie faktore, soos:

• Die potensiaalverskil oor die geleier

• Die lengte en doorsnede-area van die geleier

• Die temperatuur en samestelling van die materiaal

• Die teenwoordigheid van onreinighede of defekte in die materiaal

Eienskappe van Elektriese Geleiers

• Hulle het hoë geleidbaarheid en lae weerstand

• Hulle het baie vrye elektrone in hul geleidingsband

• Hulle het geen energiegap tussen hul valentieband en geleidingsband nie

• Hulle het metalliese bindinge wat 'n rooster van positiewe ionne omring deur 'n elektronwolk vorm

• Hulle het nul elektriese velde en nul laaddigtheid binne hulle

• Hulle het vrye laad net op hul oppervlak

• Hulle het 'n elektriese veld loodreg op hul oppervlak

Tipes Geleiers

Ohmse Geleiers

Ohmse geleiers is materiale wat Ohm se wet volg vir enige potensiaalverskil en temperatuur. Hulle het 'n lineêre verhouding tussen spanning en stroom, wat beteken dat hul weerstand konstant is. Die meeste metale is ohmse geleiers onder normale toestande.

Nie-ohmse Geleiers

Nie-ohmse geleiers is materiale wat nie Ohm se wet volg vir enige potensiaalverskil of temperatuur nie. Hulle het 'n nie-lineêre verhouding tussen spanning en stroom, wat beteken dat hul weerstand varieer met die aangebragte spanning. Nie-ohmse geleiers kan negatiewe weerstand hê, waar die stroom verminder as die spanning verhoog, of positiewe weerstand, waar die stroom verhoog as die spanning verhoog, maar nie proporsioneel nie. Sommige nie-ohmse geleiers kan ook 'n drempelspanning hê, onder watter geen stroom vloei nie.

Vaste Geleiers

Vaste geleiers is materiale wat 'n vas vorm en volume het. Hulle kan verder verdeel word in metalliese en nie-metalliese geleiers.

• Metalliese geleiers: Hierdie is metale of metaallegings wat hoë geleidbaarheid en lae weerstand het. Hulle het 'n roosterstruktur van positiewe ionne omring deur 'n see van vrye elektrone. Sommige voorbeelde van metalliese geleiers is silwer, koper, goud, alumiinium, ys, messing, brons, ens.

• Nie-metalliese geleiers: Hierdie is nie-metale wat 'n aantal vrye elektrone of ionne in hul struktuur het. Hulle het laer geleidbaarheid en hoër weerstand as metale. Sommige voorbeelde van nie-metalliese geleiers is grafiet, karbonnanobuis, grafien, ens.

Vloeistof Geleiers

• Vloeistof geleiers: is materiale wat geen vas vorm het, maar 'n vas volume. Hulle kan verder verdeel word in metalliese en nie-metalliese geleiers.

• Metalliese geleiers: Hierdie is metale wat in 'n vloeistoftoestand is by kamertemperatuur of wanneer verhit. Hulle het hoë geleidbaarheid en lae weerstand. Hulle het 'n soortgelyke struktuur as vaste metale, maar met meer interatomiese afstand en mobiliteit. 'n Voorbeeld van 'n metalliese vloeistofgeleier is kwik.

• Nie-metalliese geleiers: Hierdie is vloeistowe wat opgeloste ionne of molekules bevat wat 'n laad kan dra. Hulle het laer geleidbaarheid en hoër weerstand as metale. Hulle het 'n struktuur van poolse of ioniese oplosmiddels in 'n oplossing. Sommige voorbeelde van nie-metalliese vloeistofgeleiers is soutwater, suurlose, elektroliete, ens.

Faktore wat die Geleidbaarheid van Elektriese Geleiers Beïnvloed

Die geleidbaarheid van 'n elektriese geleier hang af van verskeie faktore, soos:

• Die tipe en aantal vrye laaddragers: Hoe meer vrye elektrone of ionne in 'n materiaal, hoe hoër sy geleidbaarheid en laer sy weerstand.

• Die grootte en vorm van die geleier: Hoe langer en dunner 'n geleier is, hoe laer sy geleidbaarheid en hoe hoër sy weerstand.

• Die temperatuur van die geleier: Hoe hoër die temperatuur van 'n geleier is, hoe laer sy geleidbaarheid en hoe hoër sy weerstand. Dit is omdat die termiese agitasie van atome en elektrone die botsings verhoog en die mobiliteit van laaddragers verminder.

• Die teenwoordigheid van onreinighede of defekte in die geleier: Hoe meer onreinighede of defekte in 'n geleier, hoe laer sy geleidbaarheid en hoe hoër sy weerstand. Dit is omdat die onreinighede of defekte as strooiingsentra funksioneer vir laaddragers en hul gemiddelde vrye pad verminder.

• Die frekwensie van die aangebragte elektriese veld: Hoe hoër die frekwensie van die aangebragte elektriese veld is, hoe laer die geleidbaarheid en hoe hoër die reaksie van 'n geleier. Dit is omdat, by hoë frekwensies, die laaddragers nie die vinnige veranderinge in die elektriese veld kan volg nie en 'n teenstrebende magnetiese veld skep.

Toepassings van Elektriese Geleiers

Elektriese geleiers word gebruik in 'n wyd spektrum van wetenskaplike en ingenieursvelds. Sommige noemenswaardige toepassings sluit in:

• Elektriese bedrading: Elektriese drade is gemaak van koper- of aluminiümgeleiers wat elektriese stroom van kragbronne na laste dra. Hulle word bedek met insuleermateriaal om kortsluitings en elektriese skokke te voorkom.

• Elektriese sirkuits: Elektriese sirkuits is netwerke van elektriese komponente wat spesifieke funksies uitvoer deur middel van elektriese stroom. Hulle word gemaak van verskeie tipes geleiers, soos drade, weerstande, kondensators, spoels, diodes, transistors, ens.

• Elektriese masjiens: Elektriese masjiens is toestelle wat elektriese energie omskep in meganiese energie of andersom deur middel van elektriese stroom en magnetiese velde. Hulle word gemaak van verskeie tipes geleiers, soos spoels, windings, rotors, statoren, armature, ens.

• Elektriese sensore: Elektriese sensore is toestelle wat fisiese groothede soos temperatuur, druk, lig, klank, ens., bespeur en dit omskep in elektriese signale. Hulle word gemaak van verskeie tipes geleiers, soos elektrodes, drade, spoels, weerstande, kondensators, ens. Sommige voorbeelde van elektriese sensore is termokoppels, fotodiodes, LDR's, piezoelektriese sensore, ens.

Gevolgtrekking

Elektriese geleiers is noodsaaklike materiale vir vele toep