Unsa ang mga Konduktor sa Elektrisidad?

Ano ang Electrical Conductors?

Pahayag sa Electrical Conductor

Ang electrical conductor ay inilarawan bilang materyal na nagpapahintulot ng madaling pagdaloy ng electric charge dahil sa paggalaw ng mga elektron.

Ang electrical conductor ay inilarawan bilang bagay o uri ng materyal na nagpapahintulot ng pagdaloy ng charge sa isang o higit pang direksyon. Ang mga materyal na gawa sa metal ay karaniwang mga electrical conductors, dahil ang mga metal ay may mataas na conductance at mababang resistance.

Ang mga electrical conductors ay nagbibigay-daan para sa mga elektron upang makapaglakbay sa pagitan ng mga atom sa drift velocity sa loob ng conduction band, isang tiyak na antas ng enerhiya na sumusuporta sa malayang paggalaw ng mga elektron. Ang mga conductor na ito ay binubuo ng mga atom na may loosely bound valence electrons na maaaring madaliang i-excite ng electric o thermal effect. Ang paglipat ng elektron mula sa valence band patungong conduction band ay iiwan ang positive hole, na kasama rin nito ang paggalaw ng charge.

Ang mga electrical conductors maaaring mga metal, metal alloys, electrolytes, o ilang mga non-metals tulad ng graphite at conductive polymers. Ang mga materyal na ito ay nagpapahintulot sa electricity (i.e., ang pagdaloy ng charge) na madaling lumampas sa kanila.

Conductor Conduct Current

Ang current sa isang conductor ay kumakatawan sa rate kung saan ang charge ay umuusbong sa pamamagitan ng cross-section nito, direktang proportional sa parehong electric field at conductance ng conductor. Ang electric field na ito ay nanggagaling sa voltage difference sa pagitan ng conductor, habang ang conductance ay kumukwenta ng kadaliang pinapahintulot ng materyal sa pagdaloy ng charge.

Kapag ang potential difference ay inilapat sa isang conductor, ang mga elektron sa conduction band ay nakakakuha ng enerhiya at magsisimulang mag-drift mula sa negative terminal patungong positive terminal ng voltage source. Ang direksyon ng current ay kabaligtaran sa direksyon ng paggalaw ng elektron, dahil ang current ay inilalarawan bilang pagdaloy ng positive charge. Ang mga elektron ay sumusumpak sa mga atom at iba pang elektron sa conductor, na nagdudulot ng resistance at paglikha ng init. Ang resistance ay isang sukat kung gaano karami ang materyal na naghahadlang sa pagdaloy ng charge sa pamamagitan nito.

Ang current sa isang conductor ay depende sa maraming mga factor, tulad ng:

• Ang potential difference sa pagitan ng conductor

• Ang haba at cross-sectional area ng conductor

• Ang temperatura at komposisyon ng materyal

• Ang presensya ng mga impurities o defects sa materyal

Mga Katangian ng Electrical Conductors

• Silang may mataas na conductance at mababang resistance

• Silang may maraming free electrons sa kanilang conduction band

• Silang walang energy gap sa pagitan ng kanilang valence band at conduction band

• Silang may metallic bonds na bumubuo ng lattice ng positive ions na palibot ng electron cloud

• Silang may zero electric fields at zero charge density sa loob nila

• Silang may free charges lamang sa kanilang surface

• Silang may electric field na perpendicular sa kanilang surface

Mga Uri ng Conductors

Ohmic Conductors

Ang Ohmic conductors ay mga materyal na sumusunod sa Ohm’s law para sa anumang potential difference at temperatura. Sila ay may linear na relasyon sa pagitan ng voltage at current, na nangangahulugan na ang kanilang resistance ay constant. Ang karamihan sa mga metal ay ohmic conductors sa normal conditions.

Non-Ohmic Conductors

Ang Non-ohmic conductors ay mga materyal na hindi sumusunod sa Ohm’s law para sa anumang potential difference o temperatura. Sila ay may nonlinear na relasyon sa pagitan ng voltage at current, na nangangahulugan na ang kanilang resistance ay nagbabago depende sa applied voltage. Ang mga non-ohmic conductors maaaring ipakita ang negative resistance, kung saan ang current ay bumababa habang ang voltage ay tumataas, o positive resistance, kung saan ang current ay tumataas habang ang voltage ay tumataas, ngunit hindi proporsyonal. Ang ilang non-ohmic conductors maaari ring may threshold voltage, sa ibaba ng kung saan walang current ang lumilipas.

Solid Conductors

Ang Solid conductors ay mga materyal na may fixed shape at volume. Maaari silang mas ma-subdivide pa sa metallic at non-metallic conductors.

• Metallic conductors: Ito ay mga metal o metal alloys na may mataas na conductivity at mababang resistivity. Mayroon silang lattice structure ng positive ions na palibot ng sea of free electrons. Ang ilang halimbawa ng metallic conductors ay silver, copper, gold, aluminum, iron, brass, bronze, etc.

• Non-metallic conductors: Ito ay mga non-metals na may ilang free electrons o ions sa kanilang structure. Mayroon silang mas mababang conductivity at mas mataas na resistivity kaysa sa metals. Ang ilang halimbawa ng non-metallic conductors ay graphite, carbon nanotubes, graphene, etc.

Liquid Conductors

• Liquid conductors: Ito ay mga materyal na walang fixed shape ngunit may fixed volume. Maaari silang mas ma-subdivide pa sa metallic at non-metallic conductors.

• Metallic conductors: Ito ay mga metal na nasa liquid state sa room temperature o kapag iniinit. Mayroon silang mataas na conductivity at mababang resistivity. Mayroon silang katulad na structure sa solid metals ngunit may mas maraming interatomic spacing at mobility. Ang isang halimbawa ng metallic liquid conductor ay mercury.

• Non-metallic conductors: Ito ay mga liquids na may dissolved ions o molecules na maaaring magdala ng charge. Mayroon silang mas mababang conductivity at mas mataas na resistivity kaysa sa metals. Mayroon silang structure ng polar o ionic solutes sa solvent. Ang ilang halimbawa ng non-metallic liquid conductors ay salt water, acid solutions, electrolytes, etc.

Mga Factor na Nakakaapekto sa Conductivity ng Electrical Conductors

Ang conductivity ng isang electrical conductor ay depende sa maraming mga factor, tulad ng:

• Ang tipo at bilang ng free charge carriers: Ang mas maraming free electrons o ions sa isang materyal, ang mas mataas ang conductivity at mas mababa ang resistivity nito.

• Ang laki at hugis ng conductor: Ang mas mahaba at mas manipis ang conductor, ang mas mababa ang conductivity at mas mataas ang resistivity nito.

• Ang temperatura ng conductor: Ang mas mataas ang temperatura ng conductor, ang mas mababa ang conductivity at mas mataas ang resistivity nito. Ito ay dahil ang thermal agitation ng mga atom at elektron ay nagpapataas ng collisions at nagbabawas ng mobility ng mga charge carriers.

• Ang presensya ng impurities o defects sa conductor: Ang mas maraming impurities o defects sa conductor, ang mas mababa ang conductivity at mas mataas ang resistivity nito. Ito ay dahil ang impurities o defects ay gumagana bilang scattering centers para sa mga charge carriers at nagbabawas ng kanilang mean free path.

• Ang frequency ng inilapat na electric field: Ang mas mataas ang frequency ng inilapat na electric field, ang mas mababa ang conductivity at mas mataas ang reactance ng conductor. Ito ay dahil, sa mataas na frequencies, ang mga charge carriers ay hindi maaaring sundin ang mabilis na pagbabago ng electric field at lumilikha ng opposing magnetic field.

Mga Application ng Electrical Conductors

Ang mga electrical conductors ay ginagamit sa malawak na spectrum ng mga scientific at engineering fields. Ang ilang notableng application ay kinabibilangan ng:

• Electrical wiring: Ang mga electrical wires ay gawa ng copper o aluminum conductors na nagdadala ng electric current mula sa power sources patungong loads. Sila ay coated ng insulating materials upang maprevent ang short circuits at electric shocks.

• Electrical circuits: Ang mga electrical circuits ay mga network ng electrical components na gumagawa ng specific functions gamit ang electric current. Sila ay gawa ng iba't ibang uri ng conductors, tulad ng wires, resistors, capacitors, inductors, diodes, transistors, etc.

• Electrical machines: Ang mga electrical machines ay mga device na nagcoconvert ng electrical energy sa mechanical energy o vice versa gamit ang electric current at magnetic fields. Sila ay gawa ng iba't ibang uri ng conductors, tulad ng coils, windings, rotors, stators, armatures, etc.

• Electrical sensors: Ang mga electrical sensors ay mga device na nagdedetect ng physical quantities tulad ng temperatura, pressure, light, sound, etc., at nagcoconvert nito sa electrical signals. Sila ay gawa ng iba't ibang uri ng conductors, tulad ng electrodes, wires, coils, resistors, capacitors, etc. Ang ilang halimbawa ng mga electrical sensors ay thermocouples, photodiodes, LDRs, piezoelectric sensors, etc.

Conclusion

Ang mga electrical conductors ay mahalagang materyal para sa maraming application na involve ang electric current at electric fields. Mayroon silang iba't ibang uri, katangian, at mga factor na nakakaapekto sa kanilang conductivity. Ginagamit din sila sa paggawa ng iba't ibang uri ng electrical sensors na maaaring idetect at sukatin ang physical phenomena. Ang mga electrical conductors ay patuloy na umuunlad kasama ang bagong teknolohiya at innovation upang matugunan ang mga demand ng iba't ibang industriya at field.