Kio estas Elektraj Konduktoroj?
Kio estas Elektra Konduktanto?
Difino de Elektra Konduktanto
Elektra konduktanto estas difinita kiel materialo, kiu permesas facilecon de fluo de elektra ŝargo ĉefe pro la moviĝo de elektronoj.
Elektra konduktanto estas difinita kiel objekto aŭ tipo de materialo, kiu permesas la fluon de ŝargo en unu aŭ pliaj direktoj. Materialoj faritaj el metalo estas komunaj elektraj konduktantoj, ĉar metaloj havas altan kondukadon kaj malaltan rezistancon.
Elektraj konduktantoj ebligas elektronojn vojaĝi inter atomoj je deriva rapido en la kondukada bendo, specifa energinivelo, kiu subtenas libera moviĝo de elektronoj. Tiuj konduktantoj konsistas el atomoj kun malforte ligitaj valentaj elektronoj, kiujn elektra aŭ termika efiko povas facile eksciti. La transiro de elektrono de la valenta bendo al la kondukada bendo lasas pozitivan truon, kiu ankaŭ kontribuas al la moviĝo de ŝargo.
Elektraj konduktantoj povas esti metaloj, metalaj legoĵoj, elektrolytoj, aŭ iuj ne-metaloj kiel grafito kaj kondukaj polimeroj. Tiuj materialoj permesas elektran energion (t.e., la fluon de ŝargo) pasi tra ili facile.
Konduktanto Kondukas Kurenton
La kurento en konduktanto reprezentas la rapidon, per kiu ŝargo fluas tra sia sekcaĵo, direktproporcian al ambaŭ la elektra kampo kaj la konduktado de la konduktanto. Tiu elektra kampo origine de potenciala diferenco tra la konduktanto, dum konduktado kvantigas la facilecon, per kiu la materialo permesas la fluon de ŝargo.
Kiam potenciala diferenco estas aplikita tra konduktanto, la elektronoj en la kondukada bendo akiras energion kaj komencas derivi de la negativa terminalo al la pozitiva terminalo de la voltfonto. La direkto de la kurento estas kontraŭa al la direkto de la elektronfluo, ĉar kurento estas difinita kiel la fluo de pozitiva ŝargo. La elektronoj kolizias kun atomoj kaj aliaj elektronoj en la konduktanto, kio kaŭzas rezistadon kaj varmproduktadon. La rezistado estas mezuro pri kiom la materialo kontraŭstaras la fluon de ŝargo tra ĝi.
La kurento en konduktanto dependas de pluraj faktoroj, kiel:
La potenciala diferenco tra la konduktanto
La longo kaj sekcaĵareo de la konduktanto
La temperaturo kaj kompozicio de la materialo
La prezenco de impurecoj aŭ defektoj en la materialo
Ecoj de Elektraj Konduktantoj
Ili havas altan konduktadon kaj malaltan rezistancon
Ili havas multajn liberajn elektronojn en sia kondukada bendo
Ili havas nenian energian spacon inter sia valenta bendo kaj kondukada bendo
Ili havas metalajn ligilojn, kiuj formas krado de pozitivaj ionoj ĉirkaŭigitaj per elektronnuvo
Ili havas nulan elektran kampon kaj nulan ŝargodenso ene de ili
Ili havas liberajn ŝargojn nur sur sia surfaco
Ili havas elektran kampon perpendikularan al sia surfaco
Tipoj de Konduktantoj
Ohmaj Konduktantoj
Ohmaj konduktantoj estas materialoj, kiuj sekvas Ohman leĝon por ajna potenciala diferenco kaj temperaturo. Ili havas linearan rilaton inter voltago kaj kurento, kio signifas, ke ilia rezistado estas konstanta. Plej multaj metaloj estas ohmaj konduktantoj en normalaj kondiĉoj.
Ne-ohmaj Konduktantoj
Ne-ohmaj konduktantoj estas materialoj, kiuj ne sekvas Ohman leĝon por ajna potenciala diferenco aŭ temperaturo. Ili havas nelinearan rilaton inter voltago kaj kurento, kio signifas, ke ilia rezistado varias kun la aplikata voltago. Ne-ohmaj konduktantoj povas montri negativan rezistadon, kie la kurento malkreskas kiam la voltago kreskas, aŭ pozitivan rezistadon, kie la kurento kreskas kiam la voltago kreskas, sed ne proporcie. Iuj ne-ohmaj konduktantoj povas ankaŭ havi limvoltagon, sub kiu neniu kurento flugas.
Solidaj Konduktantoj
Solidaj konduktantoj estas materialoj, kiuj havas fiksitan formon kaj volumenon. Ili povas esti plue dividitaj en metalajn kaj ne-metalajn konduktantojn.
Metalaj konduktantoj: Tiuj estas metaloj aŭ metalaj legoĵoj, kiuj havas altan konduktadon kaj malaltan rezistantan. Ili havas kradosstrukturon de pozitivaj ionoj ĉirkaŭigitaj per maro de liberaj elektronoj. Iuj ekzemploj de metalaj konduktantoj estas argento, kupro, oro, alumio, ferro, latuno, bronzo, etc.
Ne-metalaj konduktantoj: Tiuj estas ne-metaloj, kiuj havas kelkajn liberajn elektronojn aŭ ionojn en sia strukturo. Ili havas pli malaltan konduktadon kaj pli altan rezistantan ol metaloj. Iuj ekzemploj de ne-metalaj konduktantoj estas grafito, karbonnanotubuloj, grafeno, etc.
Likvaj Konduktantoj
Likvaj konduktantoj: estas materialoj, kiuj havas nenian fiksitan formon sed fiksitan volumenon. Ili povas esti plue dividitaj en metalajn kaj ne-metalajn konduktantojn.
Metalaj konduktantoj: Tiuj estas metaloj, kiuj estas en likva stato je ĉambrotemperaturo aŭ kiam ĵetatas. Ili havas altan konduktadon kaj malaltan rezistantan. Ili havas similan strukturon al solidaj metaloj sed kun pli da interatomspaco kaj mobileco. Ekzemplo de metala likva konduktanto estas merkurio.
Ne-metalaj konduktantoj: Tiuj estas likvoj, kiuj enhavas disolvitajn ionojn aŭ molekulojn, kiuj povas porti ŝargon. Ili havas pli malaltan konduktadon kaj pli altan rezistantan ol metaloj. Ili havas strukturon de polaraj aŭ ionaj solutoj en solvento. Iuj ekzemploj de ne-metalaj likvaj konduktantoj estas salakvo, acida solvo, elektrolytoj, etc.
Faktoroj, Kiuj Affectas la Konduktadon de Elektraj Konduktantoj
La konduktado de elektra konduktanto dependas de pluraj faktoroj, kiel:
La tipo kaj nombro de liberaj ŝargokapabloj: Je pli multaj liberaj elektronoj aŭ ionoj en materialo, des pli alta estas ĝia konduktado kaj pli malalta ĝia rezistado.
La grandeco kaj formo de la konduktanto: Je pli longa kaj pli duna konduktanto, des pli malalta estas ĝia konduktado kaj pli alta ĝia rezistado.
La temperaturo de la konduktanto: Je pli alta temperaturo de konduktanto, des pli malalta estas ĝia konduktado kaj pli alta ĝia rezistado. Tio estas pro tio, ke la termika agito de atomoj kaj elektronoj pligrandigas la koliziojn kaj reduktas la mobilan de ŝargokapabloj.
La prezenco de impurecoj aŭ defektoj en la konduktanto: Je pli multaj impurecoj aŭ defektoj en konduktanto, des pli malalta estas ĝia konduktado kaj pli alta ĝia rezistado. Tio estas pro tio, ke la impurecoj aŭ defektoj funkcias kiel disvastigcentroj por ŝargokapabloj kaj reduktas ilian mezan libran vojon.
La frekvenco de la aplikata elektra kampo: Je pli alta frekvenco de la aplikata elektra kampo, des pli malalta estas la konduktado kaj pli alta la reaktado de konduktanto. Tio estas pro tio, ke je altaj frekvencoj, la ŝargokapabloj ne povas sekvi la rapidajn ŝanĝojn en la elektra kampo kaj kreis kontraŭan magnetan kampon.
Aplikoj de Elektraj Konduktantoj
Elektraj konduktantoj estas uzitaj en larĝa spektro de sciencaj kaj inĝenieraj kampoj. Iuj notindaj aplikoj inkluzivas:
Elektra filo: Elektraj filoj estas faritaj el kupra aŭ alumia konduktantoj, kiuj portas elektran kurenton de energifontoj al ŝargiloj. Ili estas kovritaj per izolantaj materialoj por preveni kortkurtojn kaj elektrajn ŝokojn.
Elektraj cirkvitoj: Elektraj cirkvitoj estas retoj de elektraj komponentoj, kiuj faras specifajn funkciojn uzante elektran kurenton. Ili estas faritaj el diversaj tipoj de konduktantoj, kiel filoj, rezistoroj, kapacitoroj, induktoroj, diodoj, tranziŝoj, etc.
Elektraj maŝinoj: Elektraj maŝinoj estas aparatoj, kiuj konvertas elektran energion en mekanan energion aŭ inverse uze elektran kurenton kaj magnetajn kampojn. Ili estas faritaj el diversaj tipoj de konduktantoj, kiel spiraloj, ventiloj, rotoroj, statoroj, armaturaj partoj, etc.
Ele
