Ano ang mga Konduktor ng Elektrisidad?

Ano ang Electrical Conductors?

Pangalanan ng Electrical Conductor

Ang electrical conductor ay inilalarawan bilang materyal na pinapayagan ang madaling pagtakbo ng elektrikong kargado pangunahin dahil sa paggalaw ng mga elektron.

Ang electrical conductor ay inilalarawan bilang bagay o uri ng materyal na pinapayagan ang pagtakbo ng kargado sa isang o higit pang direksyon. Ang mga materyal na gawa sa metal ay karaniwang mga electrical conductors, dahil ang mga metal ay may mataas na konduktans at mababang resistensya.

Ang mga electrical conductors ay nagbibigay-daan sa mga elektron upang lumipat sa pagitan ng mga atomo sa drift velocity sa loob ng conduction band, isang tiyak na lebel ng enerhiya na sumusuporta sa malayang paggalaw ng mga elektron. Ang mga conductor na ito ay binubuo ng mga atomo na may loosely bound valence electrons na maaaring madaliang i-excite ng electric o thermal effect. Ang paglipat ng isang elektron mula sa valence band patungo sa conduction band ay iiwan ang isang positibong butas, na kasama rin sa paggalaw ng kargado.

Maaaring maging metals, metal alloys, electrolytes, o ilang non-metals tulad ng graphite at conductive polymers ang mga electrical conductors. Ang mga materyal na ito ay pinapayagan ang kuryente (i.e., ang pagtakbo ng kargado) na dumaan sa kanila nang madali.

Conductor Conduct Current

Ang kuryente sa isang conductor ay kinakatawan ang rate kung saan ang kargado ay tumatakbong dahan-dahan sa pamamagitan ng cross-section nito, direktang proporsyonal sa parehong electric field at conductance ng conductor. Ang electric field na ito ay galing sa isang voltage difference sa buong conductor, habang ang conductance ay kwentahin ang kadaliang ang materyal ay pinapayagan ang pagtakbo ng kargado.

Kapag isang potential difference ay inilapat sa isang conductor, ang mga elektron sa conduction band ay nakakakuha ng enerhiya at nagsisimulang lumipat mula sa negatibong terminal patungo sa positibong terminal ng voltage source. Ang direksyon ng kuryente ay kabaligtaran sa direksyon ng paggalaw ng elektron, dahil ang kuryente ay inilalarawan bilang pagtakbo ng positibong kargado. Ang mga elektron ay nakakaramdam ng collision sa mga atomo at iba pang elektron sa conductor, na nagdudulot ng resistensya at paglilikha ng init. Ang resistensya ay isang sukat kung gaano karami ang materyal na laban sa pagtakbo ng kargado sa pamamagitan nito.

Ang kuryente sa isang conductor ay depende sa maraming factor, tulad ng:

• Ang potential difference sa buong conductor

• Ang haba at cross-sectional area ng conductor

• Ang temperatura at komposisyon ng materyal

• Ang presensya ng impurities o defects sa materyal

Mga Katangian ng Electrical Conductors

• May mataas na konduktans at mababang resistensya

• May maraming libreng elektron sa kanilang conduction band

• Walang energy gap sa pagitan ng kanilang valence band at conduction band

• May metallic bonds na bumubuo ng lattice ng positive ions na palibot ng electron cloud

• Walang electric fields at walang charge density sa loob nito

• May libreng charges lamang sa kanilang surface

• May electric field na perpendicular sa kanilang surface

Uri ng Conductors

Ohmic Conductors

Ang Ohmic conductors ay mga materyal na sumusunod sa Ohm’s law para sa anumang potential difference at temperatura. May linear relationship sila sa pagitan ng voltage at current, na nangangahulugan na ang kanilang resistensya ay constant. Ang karamihan sa mga metal ay ohmic conductors sa normal conditions.

Non-Ohmic Conductors

Ang Non-ohmic conductors ay mga materyal na hindi sumusunod sa Ohm’s law para sa anumang potential difference o temperatura. May nonlinear relationship sila sa pagitan ng voltage at current, na nangangahulugan na ang kanilang resistensya ay nagbabago depende sa inilapat na voltage. Maaaring ipakita ng mga non-ohmic conductors ang negative resistance, kung saan ang current ay bumababa habang ang voltage ay tumaas, o positive resistance, kung saan ang current ay tumaas habang ang voltage ay tumaas, ngunit hindi proporsyonal. Ilan sa mga non-ohmic conductors ay maaari ring may threshold voltage, sa ibaba ng kung saan walang current na tumatakbo.

Solid Conductors

Ang Solid conductors ay mga materyal na may fixed shape at volume. Maaari silang ma-subdivide pa sa metallic at non-metallic conductors.

• Metallic conductors: Ito ay mga metal o metal alloys na may mataas na conductivity at mababang resistivity. May lattice structure sila ng positive ions na palibot ng sea of free electrons. Ilang halimbawa ng metallic conductors ay silver, copper, gold, aluminum, iron, brass, bronze, etc.

• Non-metallic conductors: Ito ay mga non-metals na may ilang libreng elektron o ions sa kanilang structure. May mas mababang conductivity at mas mataas na resistivity sila kaysa sa mga metal. Ilang halimbawa ng non-metallic conductors ay graphite, carbon nanotubes, graphene, etc.

Liquid Conductors

• Liquid conductors: ay mga materyal na walang fixed shape pero may fixed volume. Maaari silang ma-subdivide pa sa metallic at non-metallic conductors.

• Metallic conductors: Ito ay mga metal na nasa liquid state sa room temperature o kapag inihain. May mataas na conductivity at mababang resistivity sila. May katulad silang structure ng solid metals ngunit may mas maraming interatomic spacing at mobility. Isang halimbawa ng metallic liquid conductor ay mercury.

• Non-metallic conductors: Ito ay mga liquids na naglalaman ng dissolved ions o molecules na maaaring magdala ng kargado. May mas mababang conductivity at mas mataas na resistivity sila kaysa sa mga metal. May structure sila ng polar o ionic solutes sa solvent. Ilang halimbawa ng non-metallic liquid conductors ay salt water, acid solutions, electrolytes, etc.

Mga Factor na Nakaapekto sa Konduktibidad ng Electrical Conductors

Ang konduktibidad ng isang electrical conductor ay depende sa maraming factor, tulad ng:

• Ang uri at bilang ng libreng charge carriers: Ang mas maraming libreng elektron o ions sa isang materyal, ang mas mataas ang konduktibidad at mas mababa ang resistivity nito.

• Ang laki at hugis ng conductor: Ang mas mahaba at mas payat ang conductor, ang mas mababa ang konduktibidad at mas mataas ang resistivity nito.

• Ang temperatura ng conductor: Ang mas mataas ang temperatura ng conductor, ang mas mababa ang konduktibidad at mas mataas ang resistivity nito. Ito ay dahil sa thermal agitation ng mga atomo at elektron na nagdudulot ng mas maraming collisions at pabababa sa mobility ng charge carriers.

• Ang presensya ng impurities o defects sa conductor: Ang mas maraming impurities o defects sa conductor, ang mas mababa ang konduktibidad at mas mataas ang resistivity nito. Ito ay dahil ang mga impurities o defects ay gumagana bilang scattering centers para sa charge carriers at pabababa sa kanilang mean free path.

• Ang frequency ng inilapat na electric field: Ang mas mataas ang frequency ng inilapat na electric field, ang mas mababa ang konduktibidad at mas mataas ang reactance ng conductor. Ito ay dahil, sa mataas na frequency, ang mga charge carriers ay hindi makakasunod sa mabilis na pagbabago ng electric field at lumilikha ng opposing magnetic field.

Mga Application ng Electrical Conductors

Ang mga electrical conductors ay ginagamit sa malawak na saklaw ng mga siyentipiko at engineering na larangan. Ilang notableng application ay kinabibilangan ng:

• Electrical wiring: Ang mga electrical wires ay gawa ng copper o aluminum conductors na nagdadala ng electric current mula sa power sources patungo sa loads. Sila ay coated ng insulating materials upang maprevent ang short circuits at electric shocks.

• Electrical circuits: Ang mga electrical circuits ay network ng mga electrical components na gumagampan ng tiyak na function gamit ang electric current. Sila ay gawa ng iba't ibang uri ng conductors, tulad ng wires, resistors, capacitors, inductors, diodes, transistors, etc.

• Electrical machines: Ang mga electrical machines ay mga device na nagco-convert ng electrical energy sa mechanical energy o vice versa gamit ang electric current at magnetic fields. Sila ay gawa ng iba't ibang uri ng conductors, tulad ng coils, windings, rotors, stators, armatures, etc.

• Electrical sensors: Ang mga electrical sensors ay mga device na nagdedetect ng physical quantities tulad ng temperatura, presyon, liwanag, tunog, etc., at ino-convert sila sa electrical signals. Sila ay gawa ng iba't ibang uri ng conductors, tulad ng electrodes, wires, coils, resistors, capacitors, etc. Ilang halimbawa ng electrical sensors ay thermocouples, photodiodes, LDRs, piezoelectric sensors, etc.

Conclusion

Ang mga electrical conductors ay mahalagang materyal para sa maraming application na involve ang electric current at electric fields. May iba't ibang uri, katangian, at factors na nakaapekto sa kanilang konduktibidad. Ginagamit din sila para sa paggawa ng iba't ibang uri ng electrical sensors na maaaring detect at measure ng physical phenomena. Ang mga electrical conductors ay patuloy na umuunlad kasabay ng bagong teknolohiya at innovation upang tugunan ang demands ng iba't ibang industriya at larangan.