อะไรคือตัวนำไฟฟ้า

อะไรคือตัวนำไฟฟ้า?

คำนิยามของตัวนำไฟฟ้า

ตัวนำไฟฟ้าถูกกำหนดว่าเป็นวัสดุที่อนุญาตให้ประจุไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่ายโดยหลัก ๆ เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

ตัวนำไฟฟ้าถูกกำหนดว่าเป็นวัตถุหรือประเภทของวัสดุที่อนุญาตให้ประจุไหลผ่านในทิศทางหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งทิศทาง วัสดุที่ทำจากโลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่พบบ่อยเนื่องจากโลหะมีความนำสูงและมีความต้านทานต่ำ

ตัวนำไฟฟ้าช่วยให้อิเล็กตรอนสามารถเดินทางระหว่างอะตอมด้วยความเร็วลอยตัวภายในวงจรนำซึ่งเป็นระดับพลังงานเฉพาะที่สนับสนุนการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอย่างเสรี ตัวนำเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอมที่มีอิเล็กตรอนวาเลนซ์ที่ผูกไม่แน่นซึ่งสามารถกระตุ้นได้ง่ายโดยผลของไฟฟ้าหรือความร้อน การเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนจากวงจรวาเลนซ์ไปยังวงจรนำจะทิ้งหลุมบวกไว้ข้างหลังซึ่งก็มีส่วนในการเคลื่อนที่ของประจุเช่นกัน

ตัวนำไฟฟ้าอาจเป็นโลหะ โลหะผสม สารละลายอิเล็กโตรไลต์ หรือบางวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น กราไฟต์และโพลิเมอร์นำไฟฟ้า วัสดุเหล่านี้อนุญาตให้กระแสไฟฟ้า (กล่าวคือ การไหลของประจุ) ผ่านได้ง่าย

ตัวนำนำกระแส

กระแสในตัวนำแสดงถึงอัตราที่ประจุไหลผ่านพื้นที่ตัดขวางของตัวนำโดยตรงตามสัดส่วนกับสนามไฟฟ้าและความนำของตัวนำ สนามไฟฟ้านี้เกิดจากความต่างศักย์ที่ผ่านตัวนำ ในขณะที่ความนำวัดความสามารถของวัสดุในการอนุญาตให้ประจุไหลผ่าน

เมื่อมีความต่างศักย์ที่นำไปยังตัวนำ อิเล็กตรอนในวงจรนำจะได้รับพลังงานและเริ่มลอยตัวจากขั้วลบไปยังขั้วบวกของแหล่งกำเนิดแรงดัน ทิศทางของกระแสตรงข้ามกับทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน เนื่องจากกระแสถูกกำหนดว่าเป็นการไหลของประจุบวก อิเล็กตรอนชนกับอะตอมและอิเล็กตรอนอื่น ๆ ในตัวนำ ซึ่งทำให้เกิดความต้านทานและการสร้างความร้อน ความต้านทานเป็นการวัดว่าวัสดุต้านทานการไหลของประจุผ่านอย่างไร

กระแสในตัวนำขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง อาทิ:

• ความต่างศักย์ที่ผ่านตัวนำ

• ความยาวและพื้นที่ตัดขวางของตัวนำ

• อุณหภูมิและองค์ประกอบของวัสดุ

• การมีอยู่ของ杂志似乎被截断了，不过根据您的要求，我会继续翻译剩余的部分。以下是完整翻译： ```html

  • การมีอยู่ของสิ่งเจือปนหรือข้อบกพร่องในวัสดุ

   

  
  

  สมบัติของตัวนำไฟฟ้า

   

  
  

  

   

  
  

  • มีความนำสูงและมีความต้านทานต่ำ

  
  

  • มีอิเล็กตรอนเสรีจำนวนมากในวงจรนำ

  
  

  • ไม่มีช่องว่างพลังงานระหว่างวงจรวาเลนซ์และวงจรนำ

  
  

  • มีพันธะโลหะที่สร้างโครงสร้างของไอออนบวกโดยมีคลาวด์ของอิเล็กตรอนล้อมรอบ

  
  

  • มีสนามไฟฟ้าและความหนาแน่นประจุเท่ากับศูนย์ภายในตัวเอง

  
  

  • มีประจุเสรีเฉพาะบนพื้นผิว

  
  

  • มีสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับพื้นผิว

   

  
  

  ประเภทของตัวนำ

  
  

  ตัวนำแบบโอห์ม

  
  

  ตัวนำแบบโอห์มเป็นวัสดุที่ปฏิบัติตามกฎของโอห์มสำหรับความต่างศักย์ใด ๆ และอุณหภูมิใด ๆ พวกเขามีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างแรงดันและกระแส ซึ่งหมายความว่าความต้านทานของพวกเขาคงที่ โลหะส่วนใหญ่เป็นตัวนำแบบโอห์มในสภาพปกติ

   

  
  

  

   

  
  

  ตัวนำแบบไม่โอห์ม

  
  

  ตัวนำแบบไม่โอห์มเป็นวัสดุที่ไม่ปฏิบัติตามกฎของโอห์มสำหรับความต่างศักย์ใด ๆ หรืออุณหภูมิใด ๆ พวกเขามีความสัมพันธ์ไม่เชิงเส้นระหว่างแรงดันและกระแส ซึ่งหมายความว่าความต้านทานของพวกเขาระหว่างแรงดันและความต้านทาน ตัวนำแบบไม่โอห์มบางตัวอาจมีแรงดันเกณฑ์ ซึ่งต่ำกว่าแรงดันนั้นไม่มีกระแสไหล

   

  
  

  

   

  
  

  ตัวนำแบบแข็ง

  
  

  ตัวนำแบบแข็งเป็นวัสดุที่มีรูปร่างและปริมาตรคงที่ สามารถแบ่งออกเป็นตัวนำโลหะและตัวนำที่ไม่ใช่โลหะ

  
  

  • ตัวนำโลหะ: เป็นโลหะหรือโลหะผสมที่มีความนำสูงและมีความต้านทานต่ำ มีโครงสร้างของไอออนบวกโดยมีทะเลของอิเล็กตรอนเสรี ตัวอย่างของตัวนำโลหะคือเงิน ทองแดง ทอง อลูมิเนียม เหล็ก บรัส บรอนซ์ ฯลฯ

  
  

  • ตัวนำที่ไม่ใช่โลหะ: เป็นวัสดุที่ไม่ใช่โลหะที่มีอิเล็กตรอนหรือไอออนเสรีในโครงสร้าง มีความนำต่ำและมีความต้านทานสูงกว่าโลหะ ตัวอย่างของตัวนำที่ไม่ใช่โลหะคือกราไฟต์ นาโนท่อคาร์บอน กราเฟน ฯลฯ

   

  
  

  ตัวนำแบบของเหลว

  
  

  • ตัวนำแบบของเหลว: เป็นวัสดุที่ไม่มีรูปร่างคงที่แต่มีปริมาตรคงที่ สามารถแบ่งออกเป็นตัวนำโลหะและตัวนำที่ไม่ใช่โลหะ

  
  

  • ตัวนำโลหะ: เป็นโลหะที่อยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิห้องหรือเมื่อถูกทำความร้อน มีความนำสูงและมีความต้านทานต่ำ มีโครงสร้างคล้ายกับโลหะแข็งแต่มีระยะระหว่างอะตอมและโมบิลิตี้มากขึ้น ตัวอย่างของตัวนำโลหะแบบของเหลวคือปรอท

  
  

  • ตัวนำที่ไม่ใช่โลหะ: เป็นของเหลวที่มีไอออนหรือโมเลกุลที่สามารถขนส่งประจุ ความนำต่ำและมีความต้านทานสูงกว่าโลหะ มีโครงสร้างของสารละลายที่มีโซลูตเป็นโพลาหรือไอออนในสารละลาย ตัวอย่างของตัวนำที่ไม่ใช่โลหะแบบของเหลวคือน้ำเกลือ สารละลายกรด สารละลายอิเล็กโตรไลต์ ฯลฯ

   

  
  

  ปัจจัยที่มีผลต่อความนำของตัวนำไฟฟ้า

  
  

  ความนำของตัวนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง อาทิ:

   

  
  

  • ประเภทและจำนวนของประจุพา: ยิ่งมีอิเล็กตรอนหรือไอออนเสรีในวัสดุมากเท่าไหร่ ความนำก็ยิ่งสูงและมีความต้านทานต่ำลง

  
  

  • ขนาดและรูปร่างของตัวนำ: ยิ่งตัวนำยาวและบางเท่าไหร่ ความนำก็ยิ่งต่ำและมีความต้านทานสูงขึ้น

  
  

  • อุณหภูมิของตัวนำ: ยิ่งอุณหภูมิของตัวนำสูงเท่าไหร่ ความนำก็ยิ่งต่ำและมีความต้านทานสูงขึ้น เนื่องจากความสั่นสะเทือนทางความร้อนของอะตอมและอิเล็กตรอนเพิ่มการชนและการลดโมบิลิตี้ของประจุพา

  
  

  • การมีอยู่ของสิ่งเจือปนหรือข้อบกพร่องในตัวนำ: ยิ่งมีสิ่งเจือปนหรือข้อบกพร่องในตัวนำมากเท่าไหร่ ความนำก็ยิ่งต่ำและมีความต้านทานสูงขึ้น เนื่องจากสิ่งเจือปนหรือข้อบกพร่องทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการกระจายประจุพาและลดระยะทางอิสระเฉลี่ย

  
  

  • ความถี่ของสนามไฟฟ้าที่นำไปยังตัวนำ: ยิ่งความถี่ของสนามไฟฟ้าที่นำไปยังตัวนำสูงเท่าไหร่ ความนำก็ยิ่งต่ำและมีความต้านทานเหนี่ยวนำสูงขึ้น เนื่องจากที่ความถี่สูง ประจุพาไม่สามารถตามการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของสนามไฟฟ้าและสร้างสนามแม่เหล็กที่ตรงข้าม

  
  

  
  

  การใช้งานของตัวนำไฟฟ้า

  
  

  ตัวนำไฟฟ้าถูกใช้ในหลากหลายสาขาทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม บางการใช้งานที่สำคัญ ได้แก่:

   

  
  

  • สายไฟฟ้า: สายไฟฟ้าทำจากตัวนำทองแดงหรืออลูมิเนียมที่ขนส่งกระแสไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าไปยังโหลด ได้รับการเคลือบด้วยวัสดุฉนวนเพื่อป้องกันวงจรลัดวงจรและไฟฟ้าช็อก

  
  

  • วงจรไฟฟ้า: วงจรไฟฟ้าเป็นเครือข่ายของคอมโพเนนต์ไฟฟ้าที่ทำงานเฉพาะโดยใช้กระแสไฟฟ้า ทำจากตัวนำประเภทต่างๆ เช่น สายไฟ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ

  
  

  ทิป