Kas ir elektrovedāja?

Kas ir elektrovedāji?

Elektrovedāja definīcija

Elektrovedājs tiek definēts kā materiāls, kas ļauj viegli plūst elektriskai lādē galvenokārt dēļ elektronu kustības.

Elektrovedājs tiek definēts kā objekts vai materiāla veids, kas ļauj lādes plūsmu vienā vai vairākās virzienos. Metālu izgatavoti materiāli ir bieži sastopami elektrovedāji, jo metāli ir ar augstu vedamību un zemu pretestību.

Elektrovedāji ļauj elektroniem pārvietoties starp atomiem plūsmas ātrumā kondukcijas joslā, specifiskā enerģijas līmenī, kas atbalsta brīvās elektronu kustību. Šie vedāji sastāv no atomiem ar slabi saistītajiem valentnes elektroniem, ko viegli var uzglabāt ar elektrisko vai termisko efektu. Elektrona pāreja no valentnes joslas uz kondukcijas joslu atstāj pozitīvu tukumu, kas arī iedeva lādes plūsmu.

Elektrovedāji var būt metāli, metāla legumi, elektrolīti vai daži nemetāli, piemēram, grafitis un vedēju polimēri. Šie materiāli ļauj elektrību (t.i., lādes plūsmu) viegli plūst caur tiem.

Vedāji ved strāvas

Strāva vedājā attēlo lādes plūsmas ātrumu caur tā šķērsgriezumu, kas tieši proporcionāla gan elektriskajam laukam, gan vedāja vedamībai. Šis elektriskais lauks rodas no sprieguma atšķirības pār vedāju, savukārt vedamība kvantificē, cik viegli materiāls ļauj lādes plūsmu.

Ja potenciālā atšķirība tiek piemērota pār vedāju, elektroni kondukcijas joslā iegūst enerģiju un sāk plūst no negatīvā kontakta uz pozitīvo kontakta sprieguma avota. Strāvas virziens ir pretējs elektronu plūsmas virzienam, jo strāva tiek definēta kā pozitīvās lādes plūsma. Elektroni saduras ar atomiem un citiem elektroniem vedājā, kas rada pretestību un siltumu. Pretestība ir mērs, kāda mērā materiāls pretojas lādes plūsmai caur to.

Strāva vedājā atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram:

• Potenciālā atšķirība pār vedāju

• Vedāja garums un šķērsgriezuma platība

• Materiāla temperatūra un sastāvs

• Impuritātes vai defekti materiālā

Elektrovedāju īpašības

• Tie ir ar augstu vedamību un zemu pretestību

• Tie ir ar daudziem brīviem elektroniem kondukcijas joslā

• Tie nav ar enerģijas atstarpe starp valentnes un kondukcijas joslu

• Tie ir ar metāliskiem saitiem, kas veido režu no pozitīvajiem joniem, apkārt kuru atrodas elektronu mākoņš

• Tie ir ar nulles elektrisku lauku un nulles lādes blīvumu iekšpusē

• Tie ir ar brīviem lādes nosūtījumiem tikai uz tām virsmas

• Tie ir ar elektrisku lauku, kas perpendikulārs viņu virsmai

Vedāju veidi

Ohma vedāji

Ohma vedāji ir materiāli, kas sekot Ohma likmei jebkurā potenciālā atšķirībā un temperatūrā. Tie ir ar lineāru attiecību starp spriegumu un strāvu, kas nozīmē, ka to pretestība ir nemainīga. Lielākā daļa metālu ir ohma vedāji normālajās apstākļos.

Neehoma vedāji

Neehoma vedāji ir materiāli, kas nesekot Ohma likmei nekādā potenciālā atšķirībā vai temperatūrā. Tie ir ar nelīniju attiecību starp spriegumu un strāvu, kas nozīmē, ka to pretestība mainās ar piemērotu spriegumu. Neehomi vedāji var parādīt negatīvu pretestību, kad strāva samazinās, kamēr spriegums palielinās, vai pozitīvu pretestību, kad strāva palielinās, bet ne proporcionali. Daži neehomi vedāji var arī turēt sliekšņa spriegumu, zem kura neplūst strāva.

Cietie vedāji

Cietie vedāji ir materiāli, kas ir ar fiksētu formu un tilpumu. Tie var tikt dalīti uz metāliskiem un nemetāliskiem vedājiem.

• Metāliski vedāji: Šie ir metāli vai metāla legumi, kas ir ar augstu vedamību un zemu pretestību. Tie ir ar režu struktūru no pozitīvajiem joniem, apkārt kuru atrodas brīvo elektronu okeāns. Daži piemēri metāliskiem vedājiem ir sidrabs, raiba, zelta, alūminija, dzelzs, mesinga, bronzas utt.

• Nemetāliski vedāji: Šie ir nemetāli, kas ir ar dažiem brīviem elektroniem vai joniem savā struktūrā. Tie ir ar zemāku vedamību un augstāku pretestību nekā metāli. Daži piemēri nemetāliskiem vedājiem ir grafitis, uglekļa nanotrubi, grafēns utt.

Šķidri vedāji

• Šķidri vedāji: ir materiāli, kas nav ar fiksētu formu, bet ar fiksētu tilpumu. Tie var tikt dalīti uz metāliskiem un nemetāliskiem vedājiem.

• Metāliski vedāji: Šie ir metāli, kas ir šķidrais stāvoklis istabas temperatūrā vai, ja tie tiek sildīti. Tie ir ar augstu vedamību un zemu pretestību. Tie ir ar līdzīgu struktūru kā cietie metāli, bet ar lielāku interatoma attālumu un mobilitāti. Piemērs metāliska šķidra vedājam ir merkurs.

• Nemetāliski vedāji: Šie ir šķidrumi, kas satur šķīdinātos jonus vai molekulās, kas var nesēt lādi. Tie ir ar zemāku vedamību un augstāku pretestību nekā metāli. Tie ir ar struktūru no polāra vai joniskā šķīduma šķīdē. Daži piemēri nemetāliskiem šķidriem vedājiem ir saldējums, skābes šķīdumi, elektrolīti utt.

Faktori, kas ietekmē elektrovedāju vedamību

Elektrovedāja vedamība atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram:

• Brīvo lādes nosūtījumu tips un skaits: Jo vairāk brīvo elektronu vai jonu materiālā, jo augstāka tā vedamība un zemāka pretestība.

• Vedāja izmērs un forma: Jo ilgāks un tālāks vedājs, jo zemāka tā vedamība un augstāka pretestība.

• Vedāja temperatūra: Jo augstāka vedāja temperatūra, jo zemāka tā vedamība un augstāka pretestība. Tas notiek, jo atoma un elektronu termiskā agitācija palielinās sadursmes un samazina lādes nosūtījumu mobilitāti.

• Impuritātes vai defekti vedājā: Jo vairāk impuritāšu vai defektu vedājā, jo zemāka tā vedamība un augstāka pretestība. Tas notiek, jo impuritātes vai defekti darbojas kā sadursmes centri lādes nosūtījumiem un samazina to vidējo brīvo ceļu.

• Piemērotā elektriskā lauka frekvence: Jo augstāka piemērotā elektriskā lauka frekvence, jo zemāka vedamība un augstāka reaktivitāte vedājā. Tas notiek, jo augstās frekvences gadījumā lādes nosūtījumi nevar sekošanai pieņemt ātras elektriskā lauka izmaiņas un radīt pretēju magnētiskā lauka.

Elektrovedāju pielietojumi

Elektrovedāji tiek izmantoti plašā spektrā zinātnes un inženierzinātņu jomās. Daži nozīmīgākie pielietojumi ietver:

• Elektriskās vadības: Elektriskās vadi ir izgatavoti no raibas vai alūminija vedājiem, kas nes elektriskā strāva no enerģijas avota uz patērētāju. Tie ir apklāti ar izolējošiem materiāliem, lai novērstu īsu slēdzi un elektriskas šokus.

• Elektriskās shēmas: Elektriskās shēmas ir elektriskā komponentu tīkli, kas veic konkrētas funkcijas, izmantojot elektrisko strāvu. Tās ir izgatavotas no dažādiem vedāju tipiem, piemēram, vadi, rezistori, kondensatori, induktoru, diodi, tranzistori utt.

• Elektriskās mašīnas: Elektriskās mašīnas ir ierīces, kas pārveido elektrisko enerģiju mehān