Што е електричен проводник?
Што е електрична проводници?
Дефиниција на електрични проводник
Електричниот проводник е дефиниран како материјал кој овозможува лесен поток на електрична наелектрисана структура, главно поради движењето на електрони.
Електричниот проводник е дефиниран како објект или тип на материјал кој овозможува поток на наелектрисана структура во една или повеќе насоки. Материјали направени од метал се чести електрични проводници, бидејќи метали имаат висока проводливост и ниска резистивност.
Електричните проводници овозможуваат електроните да патуваат помеѓу атомите со дрифтна брзина во кондуктивната зона, специфична енергетска нивоа која поддржува слободно движење на електрони. Овие проводници се состојат од атоми со слободни валентни електрони кои можат лесно да се возбудат со електрични или термички ефекти. Прелазот на електрон од валентната зона во кондуктивната зона го остава позитивниот отвор, што исто така допринашува на движењето на наелектрисаната структура.
Електричните проводници можат да бидат метали, легири на метали, електролити, или некои неметали како графит и проводливи полимери. Овие материјали овозможуваат електрицитет (т.е. поток на наелектрисана структура) лесно да премине низ нив.
Проводникот пренесува стрuja
Струјата во проводникот претставува количеството наелектрисана структура која тече низ неговата пресечна површина, директно пропорционална на електричното поле и проводливоста на проводникот. Овој електричен пол се појавува од разликата на напон во проводникот, додека проводливоста квантификува леснината со која материјалот овозможува поток на наелектрисана структура.
Кога се применува потенцијална разлика низ проводник, електроните во кондуктивната зона добиваат енергија и започнуваат да се дрифтат од негативниот до позитивниот пол на изворот на напон. Насоката на стрuja е спротивна на насоката на движењето на електроните, бидејќи стрujата е дефинирана како поток на позитивна наелектрисана структура. Електроните се сударуваат со атоми и други електрони во проводникот, што предизвикува резистивност и генерирање на топлина. Резистивноста е мера за тоа колку материјалот противостои потокот на наелектрисана структура низ него.
Струјата во проводникот зависи од неколку фактори, како:
Потенцијалната разлика низ проводникот
Должината и пресечната површина на проводникот
Температурата и составот на материјалот
Присуството на примеси или недостатоци во материјалот
Својства на електричните проводници
Имаат висока проводливост и ниска резистивност
Имаат многу слободни електрони во нивната кондуктивна зона
Немаат енергетска јамка помеѓу нивната валентна зона и кондуктивната зона
Имаат метални врски кои формираат решетка од позитивни јони опкружени со облачче од електрони
Имаат нулта електрична поле и нулта густина на наелектрисана структура во нив
Имаат слободни наелектрисани частици само на нивната површина
Имаат електрично поле перпендикулярно на нивната површина
Видови на проводници
Охмови проводници
Охмовите проводници се материјали кои следат Охмов закон за секоја потенцијална разлика и температура. Имаат линеарна врска помеѓу напонот и стрujата, што значи дека нивната резистивност е константна. Повеќето метали се охмови проводници при нормални услови.
Не-Охмови проводници
Не-Охмовите проводници се материјали кои не следат Охмов закон за секоја потенцијална разлика или температура. Имаат нелинеарна врска помеѓу напонот и стрujата, што значи дека нивната резистивност варира со применетиот напон. Не-Охмовите проводници можат да покажат негативна резистивност, каде што стрujата намалува со зголемување на напонот, или позитивна резистивност, каде што стрujата се зголемува со зголемување на напонот, но не правопропорционално. Некои не-Охмови проводници можат исто така да имаат прагов напон, испод кого не текнува стрuja.
Чврсти проводници
Чврстите проводници се материјали кои имаат фиксна форма и волумен. Тие можат да се поделиат на метални и неметални проводници.
Метални проводници: Овие се метали или легири на метали кои имаат висока проводливост и ниска резистивност. Имаат решетка структура од позитивни јони опкружени со море од слободни електрони. Некои примери за метални проводници се сребро, мед, злато, алуминиум, жеже, латун, бронза, итн.
Неметални проводници: Овие се неметали кои имаат некои слободни електрони или јони во нивната структура. Имаат пониска проводливост и повисока резистивност од метали. Некои примери за неметални проводници се графит, карбонски нанотрубчиња, графен, итн.
Течни проводници
Течни проводници: се материјали кои немаат фиксна форма, но имаат фиксен волумен. Тие можат да се поделиат на метални и неметални проводници.
Метални проводници: Овие се метали кои се во течен состојба при собствена температура или кога се загреваат. Имаат висока проводливост и ниска резистивност. Имаат слична структура како чврстите метали, но со повеќе меѓуатомски простор и подвижност. Пример за метален течен проводник е меркур.
Неметални проводници: Овие се течности кои содржат растворени јони или молекули кои можат да пренесат наелектрисана структура. Имаат пониска проводливост и повисока резистивност од метали. Имаат структура од полярни или јонски растворени материјали во растворител. Некои примери за неметални течни проводници се солена вода, киселини, електролити, итн.
Фактори кои влијаат на проводливоста на електричните проводници
Проводливоста на електричниот проводник зависи од неколку фактори, како:
Типот и бројот на слободни наелектрисани носачи: Колку повеќе слободни електрони или јони има во материјалот, толку повисока е неговата проводливост и пониска неговата резистивност.
Големината и формата на проводникот: Колку подолг и потесен е проводникот, толку пониска е неговата проводливост и повисока е неговата резистивност.
Температурата на проводникот: Колку повисока е температурата на проводникот, толку пониска е неговата проводливост и повисока е неговата резистивност. Ова е затоа што термичката агулација на атомите и електроните зголемува сударите и намалува подвижноста на наелектрисаните носачи.
Присуството на примеси или недостатоци во проводникот: Колку повеќе примеси или недостатоци има во проводникот, толку пониска е неговата проводливост и повисока е неговата резистивност. Ова е затоа што примесите или недостатоците делуваат како центри за рассеивање на наелектрисаните носачи и намалуваат нивната просечна слободна патека.
Фреквенцијата на применетото електрично поле: Колку повисока е фреквенцијата на применетото електрично поле, толку пониска е проводливоста и повисока е реактивноста на проводникот. Ова е затоа што, при високи фреквенции, наелектрисаните носачи не можат да следат брзите промени во електричното поле и создаваат противно магнетно поле.
Апликации на електричните проводници
Електричните проводници се користат во широк спектар на научни и инженерски полиња. Некои забележливи апликации вклучуваат:
Електрични жици: Електричните жици се направени од медни или алуминиумски проводници кои пренесуваат електрична стрuja од извори на моќ до оптери. Те се покриваат со изолаторски материјали за да се предизвика кратирање и електрични шокови.
