Էլեկտրական հողերի հատկությունները
Էլեկտրական հողը նյութ է, որը թույլ է տալիս էլեկտրական լիցքերի հեշտությամբ շարժվել դրանում, երբ դրան կիրառվում է պոտենցիալ տարբերություն։ Էլեկտրական հողերը կարևոր են շատ կիրառությունների համար, ինչպիսիք են կապույտները, փոխանցման գծերը, էլեկտրական մեքենաները, ջերմացուցիչ տարրերը, էլեկտրոստատիկ դիմացումը և այլն։ Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք էլեկտրական հողերի հատկությունները, դրանց տեսակները, օրինակները և կիրառությունները։
Ինչ է էլեկտրական հողը?
Էլեկտրական հողը սահմանվում է որպես նյութ, որը ունի ազատ էլեկտրոններ կամ իոններ, որոնք կարող են փոխանցել էլեկտրական հոսանքը, երբ դրան կիրառվում է էլեկտրական դաշտ։ Նյութի էլեկտրական հոսանքը փոխանցելու հնարավորությունը կոչվում է հողականություն։ Հողի հակադիրը էլեկտրական հողային է, որը ունի շատ քիչ կամ չունի ազատ էլեկտրոններ կամ իոններ և չի թույլ տալիս էլեկտրական հոսանքը հոսել դրանով։
Նյութի հողականությունը կախված է մի շարք արգումենտներից, ինչպիսիք են դրա ատոմային կառուցվածքը, ջերմաստիճանը, միացուցիչները և արտաքին ազդեցությունները։ Ընդհանուր առմամբ, մետաղներն ունեն բարձր հողականություն, քանի որ դրանք ունեն շատ ազատ էլեկտրոններ իրենց ամենաարտաքին մակերեսում, որոնք կարող են հեշտությամբ շարժվել մի ատոմից մյուսին։ Որոշ լավ հողերի օրինակներն են ուղիղ, նախագին, սպիտակ ոսկի, ալյումին, երկայ, և գրաֆիտ։ Ոչ մետաղները ունեն ցածր հողականություն, քանի որ դրանք ունեն շատ քիչ կամ չունեն ազատ էլեկտրոններ իրենց ամենաարտաքին մակերեսում և կարող են համարձակ պահել դրանք։ Որոշ հողայինների օրինակներն են կապույտ, սպիտակ ուղիղ, կանաչ ուղիղ, պլաստիկ և օդ։
Որոշ նյութեր ունեն միջակա հողականություն հողերի և հողայինների միջև։ Դրանք կոչվում են կիսահողեր և լայնորեն օգտագործվում են էլեկտրոնային և համակարգչային տեխնոլոգիաներում։ Որոշ կիսահողերի օրինակներն են կիսապատ, գերմանիում, գալիում արսենիդ և կարբոնային նանոթեր։
Էլեկտրական հողերի հատկությունները
Էլեկտրական հողերը ցուցադրում են որոշ ընդհանուր հատկություններ, երբ դրանք գտնվում են հավասարակշռության պայմաններում։ Այդ հատկություններն են.
Հակադիրություն. Հակադիրությունը էլեկտրական հոսանքի հողով հոսելու հակադիրության չափն է։ Դա կախված է նյութի հողականությունից, երկարությունից, խառը մակերեսից և ջերմաստիճանից։ Հողականությունը նյութի հատկությունն է, որը որոշում է դրա հակադիրությունը միավոր երկարության և մակերեսի համար։ Դա հակադարձ համամասնական է հողականությանը։ Հողերը ունեն ցածր հողականություն և ցածր հակադիրություն, իսկ հողայինները ունեն բարձր հողականություն և բարձր հակադիրություն։ Հակադիրությունը կարող է դարձնել էլեկտրական էներգիան ջերմային էներգիայի հողում։ Սա կոչվում է Ջուլի ջերմացում կամ Օհմի ջերմացում։
Ինդուկտիվություն. Ինդուկտիվությունը էլեկտրական հոսանքի հողով հոսելու հակադիրության չափն է։ Դա կախված է հողի ձևի, չափերի, ուղղվածության և դասավորության արժեքներից։ Ինդուկտիվությունը կարող է ստեղծել մագնիսական դաշտ հողի շուրջ, երբ դրանով հոսում է էլեկտրական հոսանք։ Այս մագնիսական դաշտը կարող է ինդուկտացնել էլեկտրոմոտիվ ուժ (EMF) նույն կամ կարգավորված հողերում, որը հակադիր է հոսանքի փոփոխությանը։ Սա կոչվում է ինդուկտիվություն կամ փոխինդուկտիվություն։ Ինդուկտիվությունը ազդում է հոսանքի բաշխման և հողի վոլտաժի կորուցումին, երբ դրան օգտագործվում է փոփոխական հոսանք (AC) միացում։
Հողի ներսում էլեկտրական դաշտը զրո է: Անհատական հողի ներսում էլեկտրական դաշտը զրո է, քանի որ ցանկացած էլեկտրական դաշտ կարող է ազդել ազատ էլեկտրոնների վրա և արագացնել դրանք, մինչև դրանք հասնում են հավասարակշռության։ Հավասարակշռության պայմաններում ազատ էլեկտրոնների վրա ընդհանուր ուժը զրո է, և դրանք չեն շարժվում։ Սա նշանակում է, որ հողի ներսում պոտենցիալ տարբերությունը չկա, և բոլոր կետերը նույն պոտենցիալով են։ Այս հատկությունը դարձնում է հողերը հարմար էլեկտրական համակարգերի էլեկտրոստատիկ դիմացումի համար։
Հողի ներսում լադումը զրո է: Անհատական հողի ներսում լադումը զրո է, քանի որ ցանկացած լադում կստեղծի էլեկտրական դաշտ, որը կարող է հակառակ լադումը դիմացնել հողի մակերևույթին։ Մինչև նույն լադումը հողի մակերևույթին հասնի, դրանք կարող են լինել այնքան հեռու իրարից, որքան հնարավոր է։ Սա նշանակում է, որ հողի ներսում լադում չկա, և միայն ազատ լադում գոյություն ունի մակերևույթին։
Ազատ լադումը գոյություն ունի միայն հողի մակերևույթին: Ինչպես նշվել է վերևում, ազատ լադումը (էլեկտրոնները) չի գոյություն ունեն հողի ներսում, այլ միայն դրա մակերևույթին էլեկտրոստատիկ դիմացումի պատճառով։ Մակերևույթի վրա ազատ լադումը կախված է հողի ձևից և չափերից և արտաքին էլեկտրական դաշտի կիրառման արժեքից։
Հողի մակերևույթի վրա էլեկտրական դաշտը նորմալ է մակերևույթին: Անհատական հողի մակերևույթի վրա էլեկտրական դաշտը նորմալ (ուղղահայաց) է մակերևույթին, քանի որ ցանկացած շոշափող կողմը կպարզապես ազատ էլեկտրոնները շարժեր մակերևույթի վրա մինչև դրանք կանցնեն շոշափող կողմը մինչև դա չանգական դառնա։ Սա նշանակում է, որ մակերևույթի վրա շոշափող կողմ չկա, և միայն նորմալ կողմ գոյություն ունի։
Էլեկտրական հողերի տեսակները
Էլեկտրական հողերը կարող են դասակարգվել տարբեր տեսակների համաձայն իրենց կառուցվածքի, կազմավորության, halten և կիրառության համաձայն։ Որոշ ընդհանուր տեսակներն են.
