Электр жолдарының қасиеттері
Электр жолдауыш - бұл электр зарыларының оның ішінде жеңілікті тартуға болатын материал. Электр жолдауыштар бірнеше қолданбалар үшін маңызды, мисалы, жолдау, жолдау линиялары, электр машиналары, ыстыту элементтері, электростатикалық кордама және басқалар. Бұл мақалада біз электр жолдауыштардың қасиеттерін, түрлерін, мысалдарын және қолданылуын қарастыраймыз.
Электр жолдауыштың анықтамасы
Электр жолдауыш - бұл электр тезіктерін (электрондары немесе иондары) өзара қосылатын материал, олар электр өрісі қолданылғанда электр тезігін жолдауға болады. Материалдың электр тезігін жолдау қабілеті құрастырылған дегеніміз - электрдің кондуктивтілігі. Жолдауыштың керісінде изолятор, оның аз немесе ешқандай электр тезігі және электр тезігін өзінде өтуі мүмкін емес.
Материалдың кондуктивтілігі оның атомдық құрылымы, температурасы, құрчылыстары және сыртқы тағылымдарына байланысты. Дәлірек айтқанда, металлардың жоғары кондуктивтілігі бар, себебі олардың соңғы шелектерінде көп свободалы электрондар бар, олар өзара қолданысқа болады. Жақсы жолдауыштарға мисал ретінде серебро, мис, алтын, алюминий, демір және графит. Металлдардың айырмашылығы - олардың соңғы шелектерінде аз немесе ешқандай свободалы электрондар бар және оларды күрделі түрде сақтауы. Изоляторларға мисал ретінде резина, стекло, ағаш, пластик және ауа.
Бірнеше материалы жолдауыштар мен изоляторлар арасында ортаңғы кондуктивтілікке ие. Олар полупроводники деп аталады және электроника және компьютер технологияларында кеңінен қолданылады. Полупроводниктерге мисал ретінде кремний, германий, галлий арсенид және карбон нанотрубкалар.
Электр жолдауыштардың қасиеттері
Электр жолдауыштар теңсіздік шарттарында бірнеше жалпы қасиеттері бар. Бұл қасиеттер:
Қарсылық: Қарсылық - электр жолдауыштың электр тезігінің өтуіне қарсы қоятын қасиет. Ол материалдың қарсылықтық, ұзындығы, ауданы және температурасына байланысты. Қарсылықтық - материалдың өзінің қарсылығын бірлік ұзындық пен ауданына анықтайтын қасиеті. Кондуктивтілікке кері пропорционалды. Жолдауыштардың қарсылықтығы төмен және төмен қарсылық, ал изоляторлардың қарсылықтығы жоғары және қарсылығы жоғары. Қарсылық электр энергиясының бір бөлігін электр жолдауышта жылу энергиясына айналдыратын. Бұл Жоуль жылуы немесе Ом жылуы деп аталады.
Индуктивтілік: Индуктивтілік - электр жолдауыштың электр тезігінің өзгеруіне қарсы қоятын қасиет. Ол жолдауыштың пішіні, өлшемі, ориентациясы және орналасуына байланысты. Индуктивтілік электр тезігі жолдауышқа өтуімен оның айналуына магниттік өріс қалыптасады. Бұл магниттік өріс оның өзінде немесе жақындағы жолдауыштарда электромоторлық күш (ЕМК) қалыптастыруы мүмкін, олар өзара қарсы өзгереді. Бұл өз-өзінің индуктивтілігі немесе орташа индуктивтілігі деп аталады. Индуктивтілік электр тезігінің өзара өсуін және вольтаж өсуін әсер етеді, егер ол альтернативті тезік (АТ) қолданылатында.
Жолдауыштың ішіндегі электр өрісі нөлге тең: Жолдауыштың ішіндегі идеалды электр өрісі нөл, себебі кез келген электр өрісі свободалы электрондарға қуат қолданады және олар теңсіздікке қарай ыңғайлауы мүмкін. Теңсіздік шарттарында свободалы электрондарға қойылатын жалпы қуат нөл, олар қозғалмайды. Бұл аймақта жолдауыштың ішінде потенциал айырмасы жоқ, барлық нүктелер бірдей потенциалда. Бұл қасиет жолдауышты электр құрылғыларын электростатикалық кордама үшін қолдануға ыңғайлы етеді.
Жолдауыштың ішіндегі зарядтың тығыздығы нөлге тең: Идеалды жолдауыштың ішіндегі зарядтың тығыздығы нөл, себебі кез келген заряд электр өрісін қалыптасыратын, ол зарядты жолдауыштың бетіне қайтарып отырады. Сыртқы электр өрісінің тағылымына қарай зарядтың саны және таралуы жолдауыштың пішіні мен өлшеміне байланысты.
Свободалы заряд жолдауыштың бетінде гана бар: Ескерткендей, свободалы заряд (электрондар) жолдауыштың ішінде жоқ, ғана бетінде бар. Зарядтың саны және таралуы жолдауыштың пішіні мен өлшеміне, сонымен қатар, сыртқы электр өрісіне байланысты.
Жолдауыштың бетіндегі электр өрісі бетке перпендикуляр: Идеалды жолдауыштың бетіндегі электр өрісі бетке перпендикуляр, себебі кез келген параллель компоненті свободалы электрондарды бетте қозғай арқылы оның параллель компонентін қойылады. Бұл аймақта жолдауыштың бетінде электр өрісінің параллель компоненті жоқ, тек перпендикуляр компоненті бар.
Электр жолдауыштардың түрлері
Электр жолдауыштар құрылымы, құрамы, құбылысы және қолданылуына байланысты әртүрлі түрлерге бөлінеді. Бірнеше кездесетін түрлер:
Металл жолдауыштары: Бұл металлдардан немесе металл сплавтарынан жасалған жолдауыштар, олардың свободалы электрондары бар. Олар жолдау, жолдау линиялары, электр машиналары, электр контакттары үшін кеңінен қолданылады. Мысалдары: серебро (Ag), мис (Cu), алтын (Au), алюминий (Al), демір (Fe).
Иондық жолдауыштар: Бұл иондық заттардан жасалған жолдауыштар, олар суға құйылған немесе суықтыққа әкелінетін уақытта свободалы иондары бар. Олар электролиз, батарейкалар, түркімдер үшін қолданылады. Мысалдары: содий хлорид (NaCl), калий гидроксид (KOH), серный кислота (H2SO4).
Молекуляр жолдауыштар: Бұл молекулалардан жасалған жолдауыштар, олардың деңгейленген электрондары немесе молекуляр орбиталары бар. Олар органикалық электроника, нанотехнология үшін қолданылады. Мысалдары: графит (C), карбон нанотрубкалар (CNTs), полиакрилен (PA).
Суперкондукторлар: Бұл жолдауыштар, олардың қарсылығы нөл және кондуктивтілігі шексіз болады, егер олар белгілі бір критикалық температураның астына ыңғайталса. Олар басқа құбылыстары да бар, мисалы, Мейсснер эффекті, ұзақ уақыт үшін қалыптасқан тезік, кванттық төмендету және басқалар. Олар суперкондукторлық магниттер, кванттық компьютерлер, медициналық зерттеулер үшін қолданылады. Мысалдары: ртуть (Hg), свинец (Pb), итрий-барий-мис-оксид (YBCO).
