Eiginleikar af raforkuleiðum

Rafmagnarafur er efni sem leyfir aflaðra rafbæjar til að hreyfa sig þrútt eftir honum áður en spönn er lagð. Rafmagnarafur er auðveldara í mörgum notkunum, eins og legging, sendilínur, rafmagnsmálar, hitaelement, elektrostöðvarskjöldur og fleiri. Í þessu greinum munum við skoða eiginleika rafmagnarafurs, gerðir hans, dæmi og notkun.

Hvað er rafmagnarafur?

Rafmagnarafur er skilgreindur sem efni sem hefur óbundi elektrón eða jóna sem geta borið rafström þegar rafsvæði er lagt. Færsluaflaðs efna kallast leitni. Mögningslátur er mótsögn af rafmagnarafu, sem hefur fáa eða engin óbundi elektrón eða jóna og leyfir ekki rafströmu að hreyfa sig.

Leitnin efna fer eftir nokkrum þáttum, eins og atóms skipulag, hitastig, órennslu og ytri áhrif. Almennt hafa metill höfuðleitni vegna þess að þeir hafa mörg óbundi elektrón í ytri sköllu sinni sem geta hreyft sér auðveldlega frá einu atóma til annars. Dæmi um góða rafmagnarafu eru silfur, kopar, gull, alúmín, járn og grafit. Ekki-metill hafa lágleitni vegna þess að þeir hafa fáa eða engin óbundi elektrón í ytri sköllu sinni og halda þeim fast. Dæmi um mögningslátur eru gúmmí, gler, við, plast og loft.

Sum efni hafa miðal leitni milli rafmagnarafus og mögningslátar. Þessi kallaðir semileitnisefni og eru víðtæklega notaðir í tæknilegri og tölvutekníku. Dæmi um semileitnisefni eru sílikon, germanium, galín arsenid og kolnanotubir.

Eiginleikar rafmagnarafurs

Rafmagnarafur sýnir nokkur algengar eiginleika þegar hann er í jafnvægi. Þessir eiginleikar eru:

• Mótstaða: Mótstaða er mæling á hversu mikið rafmagnarafur stendur við rafströmu. Hann fer eftir efnis mótstaðaþéttleika, lengd, sniðmengi og hitastigi. Mótstaðaþéttleiki er innri eiginleiki efna sem ákveður mótstaðu per lengd og sniðmengi. Hann er andstæður leitni. Rafmagnarafur hafa lágan mótstaðaþéttleika og lágan mótstaðu, en mögningslátur hafa háan mótstaðaþéttleika og háa mótstaðu. Mótstaða leiðir til þess að sum af raforku verður brottfærð í hita í rafmagnaraf. Þetta kallast Joulshita eða Ohmshita.

• Induktani: Induktani er mæling á hversu mikið rafmagnarafur stendur við breytingu á rafströmu sem fer í gegnum hann. Hann fer eftir lögun, stærð, staðsetningu og uppbyggingu rafmagnarafurs. Induktani valdar að magnasvið sé myndað um rafmagnaraf þegar rafström fer í gegnum hann. Þetta magnasvið getur valdið að rafspenna (EMF) væri mynduð í sama eða nálægum rafmagnarafum sem stendur við breytingu á strömu. Þetta kallast sjálf-induktani eða samstarfs-induktani, áður en. Induktani hefur áhrif á straumsdreifingu og rafspennu fall í rafmagnaraf þegar hann er notaður fyrir breytilegan straum (AC).

• Rafsvæðið innan rafmagnarafurs er núll: Rafsvæðið innan fullkomins rafmagnarafurs er núll vegna þess að allt rafsvæði myndi valda að óbundi elektrón væru skydda og flutt niður þangað til þeir komu í jafnvægi. Í jafnvægi standa óbundi elektrón án netarkrafts og hreyfast ekki. Þetta merkir að engin rafspennudifur er innan rafmagnarafur og allar punktar eru í sama rafspennu. Þessi eiginleiki gerir rafmagnarafur viðeigandi fyrir elektrostöðvarskjöldur rafmagnsefna.

• Ladunarþéttleiki innan rafmagnarafurs er núll: Ladunarþéttleiki innan fullkomins rafmagnarafurs er núll vegna þess að allur laduningur myndi mynda rafsvæði sem skyldi sama ladningu að ofan á ytri yfirborð rafmagnarafurs. Samkvæmt eldstokkskyldingi milli sama ladnings (elektróna) eru þeir skyddir að ytri yfirborð rafmagnarafurs þar sem þeir geta verið sem langt að burtu frá hvorum öðrum. Þetta merkir að engin ladning er innan rafmagnarafur, bara óbundi ladningur er á ytri yfirborði.

• Óbundi ladningur er aðeins á ytri yfirborði rafmagnarafurs: Svo sem var ályktað, óbundi ladningur (elektrón) er ekki innan rafmagnarafur heldur aðeins á ytri yfirborði vegna eldstokkskyldingar. Magn og dreifsla óbundins ladnings á ytri yfirborði fer eftir lögun, stærð rafmagnarafurs og ytri rafsvæði sem er lagt á hann.

• Rafsvæðið á ytri yfirborði rafmagnarafurs er hornrétt á yfirborði: Rafsvæðið á ytri yfirborði fullkomins rafmagnarafurs er hornrétt (hornrétt) á yfirborði vegna þess að allur tangentslegur hluti myndi valda að óbundi elektrón hreyfist langs yfirborðsins þangað til þeir mynda út tangentslegan hlut. Þetta merkir að engin samskipanarhluti rafsvæðis er á ytri yfirborði, og aðeins hornréttur hlutur er til staðar.

Gerðir rafmagnarafur

Rafmagnarafur má flokka í mismunandi gerðir eftir skipulagi, samsetningu, hætti og notkun. Sum algengar gerðir eru:

• Metalleitnisefni: Þetta eru rafmagnarafur gerðir af metill eða samblandi sem hafa háa leitni vegna óbunda elektróna. Þeir eru víðtæklega notaðir fyrir legging, sendilínur, rafmagnsmálar, rafmagnskontakt og svo framvegis. Dæmi eru silfur (Ag), kopar (Cu), gull (Au), alúmín (Al), járn (Fe) og svo framvegis.

• Iónaleitnisefni: Þetta eru rafmagnarafur gerðir af iónaefnum sem hafa háa leitni vegna óbunda ióna þegar þau eru laust í vatn eða smelt í væskju. Þeir eru notaðir fyrir elektrólýsu, bateryjur, brændselscellur og svo framvegis. Dæmi eru natriumklorid (NaCl), potassihydroxid (KOH), svafursýra (H2SO4) og svo framvegis.

• Molekulaleitnisefni: Þetta eru rafmagnarafur gerðir af molekülum sem hafa háa leitni vegna óbunda elektróna eða molekýlaorbits sem geta hlotuð saman. Þeir eru notaðir fyrir organisk rafmagn, nanotekníku og svo framvegis. Dæmi eru grafit (C), kolnanotubir (CNTs), polyacetylen (PA) og svo framvegis.

• Ofleitnisefni: Þetta eru rafmagnarafur sem hafa núll mótstaðu og óendanlega leitni þegar þeir eru kjölð undir ákveðið markmótstaðu. Þeir sýna einnig aðrar eiginleika, eins og Meissners efni, endurbært straum, kvantaleit, og svo framvegis. Þeir eru notaðir fyrir ofleitnisefnis magnamagn, kvantabúnað, heilsuvísindi og svo framvegis. Dæmi eru kvikasilfur (Hg), blý (Pb), yttrium barium copper oxide (YBCO) og svo framvegis.

Notkun rafmagnarafur