Hvað eru rafmagnsleiðir?
Hvað eru rafmagnsleiðir?
Skilgreining á rafmagnsleiðum
Rafmagnsleið er skilgreind sem efni sem leyfir auðvelda flæði af rafmagnsgjöf, aðallega vegna færslu elektróna.
Rafmagnsleið er skilgreind sem hlutur eða tegund efns sem leyfir flæði af gjöf í einu eða fleiri áttum. Efni úr málmi eru algengar rafmagnsleiðir, þar sem málmhöfðungar hafa háa leiðnargjöfu og lága viðbótarverkun.
Rafmagnsleiðir gerir elektrónum kleift að ferðast milli atómanna með driftihraða innan leiðbandar, sérstakar orkuröð sem styrkir frjáls færslu elektróna. Þessar leiðir samanstendur af atómum með löngu bundinum ytri elektrónum sem hita eða rafmagnskraft getur auðveldlega herpað. Upphleypsla elektróns úr ytri bandi í leiðbandi lætur aftur á eftur jákvæð gryfju, sem einnig gerir greinarmun á færslu gjöf.
Rafmagnsleiðir gætu verið málm, málmsameindir, saltgjöf eða sumir ómálmar eins og grafit og leitandi sameindir. Þessi efni leyfa rafmagn (þ.e. flæði af gjöf) að fara gegnum sig auðveldlega.
Leiðir leiða straum
Straumur í leið er lýsir hversu flæði af gjöf fer gegnum sniðmengi leiðar, beint samhverfur bæði við rafstraumsvæði og leiðnargjöfu leiðarinnar. Þetta rafstraumsvæði kemur frá spennuskiptingu yfir leiðina, en leiðnargjöfu lýsir auðveldu færslu efnisins.
Þegar spenna er lagð yfir leið, fá elektrónin í leiðbandinu orku og byrja að dreifa frá neikvæðum endapunkti til jákvæðs endapunkts spennuskilunar. Átt strikis er mótsöguleg við færslu elektróna, þar sem straumur er skilgreindur sem flæði af jákvæðri gjöf. Elektrónin brotist við atóm og önnur elektrón í leiðinni, sem valdar viðbótarverkun og hitagefning. Viðbótarverkun er mælikvarði fyrir hversu mikið efni stendur við flæði af gjöf gegnum sig.
Straumur í leið fer eftir mörgum ástæðum, eins og:
Spennuskipting yfir leiðina
Lengd og sniðmengi leiðarinnar
Hitastig og sameind efnsins
Tilgangur órensku eða vandamál í efni
Eiginleikar rafmagnsleiða
Þeir hafa háa leiðnargjöfu og lága viðbótarverkun
Þeir hafa mörg frjáls elektrón í leiðbandinu
Þeir hafa ekki orkuhlíð milli ytra bandanna og leiðbandanna
Þeir hafa málmbindi sem mynda gitter af jákvæðum jónum umkringað af elektrónaskyggjum
Þeir hafa núll rafstraumsvæði og núll gjöfgjöld innan sig
Þeir hafa frjáls gjöf aðeins á ytri svæði
Þeir hafa rafstraumsvæði hornrétt á ytri svæði
Tegundir leiða
Ohmic leiðir
Ohmic leiðir eru efni sem fylgja Ohm's lög fyrir allar spennuskiptingar og hitastigi. Þeir hafa línulega tengsl milli spennis og straums, sem merkir að viðbótarverkun þeirra er fast. Flestar málmhöfðungar eru ohmic leiðir undir venjulegum skilyrðum.
Non-ohmic leiðir
Non-ohmic leiðir eru efni sem ekki fylgja Ohm's lög fyrir allar spennuskiptingar eða hitastigi. Þeir hafa ólínulega tengsl milli spennis og straums, sem merkir að viðbótarverkun þeirra breytist eftir spennunni. Non-ohmic leiðir geta sýnt neikvæða viðbótarverkun, þar sem straumur minnkar eftir spennunni, eða jákvæða viðbótarverkun, þar sem straumur aukast eftir spennunni, en ekki samhverfur. Sumar non-ohmic leiðir geta einnig haft grunnspennu, undir sem enginn straum fer.
Fast leiðir
Fast leiðir eru efni sem hafa fast form og rúmmál. Þau kunna að vera skipt í málmleiðir og ómálmaleiðir.
Málmleiðir: Þetta eru málm eða málmsameindir sem hafa háa leiðnargjöfu og lága viðbótarverkun. Þau hafa gittermynd af jákvæðum jónum umkringað af sjó af frjáls elektrónum. Dæmi um málmleiðir eru silfur, kopar, gull, lyktur, járn, messing, brons, o.s.frv.
Ómálmaleiðir: Þetta eru ómálmar sem hafa sumar frjáls elektrón eða jóna í mynd sinni. Þeir hafa lægra leiðnargjöfu og hærri viðbótarverkun en málm. Dæmi um ómálmaleiðir eru grafit, karbonnanotube, grafen, o.s.frv.
Vatnleiðir
Vatnleiðir: eru efni sem hafa ekki fast form en hafa fast rúmmál. Þau kunna að vera skipt í málmleiðir og ómálmaleiðir.
Málmleiðir: Þetta eru málm sem eru í vatnalegu skapi við stofuhitastig eða við hitun. Þau hafa háa leiðnargjöfu og lága viðbótarverkun. Þau hafa sama mynd og fastir málm en með meira bil milli atóma og frekari færslu. Dæmi um málmvatnleið er kvicksilver.
Ómálmaleiðir: Þetta eru vatn sem innihalda upplöstu jóna eða molekýla sem geta bera gjöf. Þeir hafa lægra leiðnargjöfu og hærri viðbótarverkun en málm. Þeir hafa mynd af polar eða jóna sameindum í dreyfiefni. Dæmi um ómálmaleiðir eru sótuvatn, syrur, saltgjöf, o.s.frv.
Þættir sem hefur áhrif á leiðnargjöfu rafmagnsleiða
Leiðnargjöfu rafmagnsleiðar fer eftir mörgum þætti, eins og:
Tegund og fjöldi frjáls gjöfara: Jo fleiri frjáls elektrón eða jóna í efni, því hærri leiðnargjöfu og lágra viðbótarverkun.
Stærð og mynd leiðarinnar: Jo lengri og tynni leið er, því lægra leiðnargjöfu og hærri viðbótarverkun.
Hitastig leiðarinnar: Jo hærri hitastig leiðarinnar er, því lægra leiðnargjöfu og hærri viðbótarverkun. Þetta er vegna hitagerðar atóma og elektróna sem aukar brotka og minnkar færslu gjöfara.
Tilgangur órensku eða vandamál í leiðinni: Jo fleiri órenski eða vandamál í leiðinni, því lægra leiðnargjöfu og hærri viðbótarverkun. Þetta er vegna þess að órenski eða vandamál vinna sem brotka miðpunkt fyrir gjöfara og minnka meðaltíma frjálsa færslu.
Tíðni álagðs rafstraumsvæðis: Jo hærri tíðni álagðs rafstraumsvæðis er, því lægra leiðnargjöfu og hærri viðbótarverkun leiðarinnar. Þetta er vegna þess að við hár tíðni geta ekki gjöfara fylgt hratt breytum í rafstraumsvæðinu og búa til móttekin magnétsvæði.
Notkun rafmagnsleiða
Rafmagnsleiðir eru notaðar í víða spennu vísindalegra og verkfræðilegra sviða. Nokkur framúrstuð notkunir eru:
Rafmagnsleiðir: Rafmagnsleiðir eru gerðar af kopar eða lyktur leiðar sem bera rafstraum frá orkuröðum til takmarka. Þeim er dregið yfir með öruggjöfum til að forðast korta og rafstraumsóknir.
Rafmagnsskrár: Rafmagnsskrár eru net af rafmagnsefnisatriðum sem framkvæma ákveðnar virði með rafstraumi. Þeir eru gerðir af ýmsum tegundum leiða, eins og snúr, viðbótarefni, kappasalar, induktors, dióðar, traðar, o.s.frv.
Rafmagnsmálar: Rafmagnsmálar eru tæki sem breyta rafmagnserfi í mekanísk erfi eða öfugt með rafstraumi og magnétsvæði. Þeir eru gerðir af ýmsum tegundum leiða, eins og snúr, vindings, snúr, stators, armatur, o.s.frv.
