Proprietajiet tal-lanġas elektrika

Il-konduċtur elettriku huwa materjal li jħallilha l-ikarġi elettrika jsiru fl-għalih b'mod ħafif meta jsiru sott ta' differenza potenzjali. Il-konduċturi elettriki huma essenzjali għal ħafna applikazzjonijiet, bħal l-abbini, linji tal-trasferiment, immaġinari elettriku, elementi tas-silġ, skildi elettrostatika, u aktar. F'dan l-artiklu, se nistudjaw l-propjetajiet tal-konduċturi elettriki, it-tipi tagħhom, l-eżempji, u l-applikazzjonijiet.

X'huwa Konduċtur Elettriku?

Il-konduċtur elettriku huwa definit bħala materjal li fih elektronji jew jonji libbri li jistgħu jħallilhom ikarġa elettrika meta japplikaw kamp elettriku. Il-kapaċità tal-materjal biex jkonduċi l-elettriku tkellimta konduttività. L-oppost tal-konduċtur huwa l-insulatur, li fih po' jew l-ebda elektronji jew jonji libbri u ma jħallix l-ikarġa elettrika tisilġu fl-għalih.

Il-konduttività tal-materjal tiddipendi minn diversi fatturi, bħal is-struttura atomika, it-temperatura, l-imperfezzjonijiet, u l-influwenzi esterni. Ġenerali, il-metałli għandhom konduttività għoli minflok mhuxxra għax ghandhom po' elektrom jiġborr fuq il-linja esterna li jistgħu jsiru mill-atomu lil oħru. Xi eżempji ta' konduċturi tajjeb huma is-silġer, il-ramel, ix-xahar, l-alluminju, il-ferr, u l-grafit. Il-non-metałli għandhom konduttività żgħira għax ghandhom po' jew l-ebda elektronji libbri fuq il-linja esterna u tendu jikkopjawhom qrib. Xi eżempji ta' insulaturi huma ir-rubber, il-ġlas, il-ligħol, il-plastika, u l-ħelu.

Xi materjali għandhom konduttività intermedja bejn il-konduċturi u l-insulaturi. Din tkellimta semikonduċturi u huma magħmula ħafna fil-elettronika u t-teknoloġija tal-komputers. Xi eżempji ta' semikonduċturi huma is-silġju, il-germanju, il-gallju arsenidu, u l-nanotubi tal-karbu.

Proprietajiet tal-Konduċturi Elettriku

Il-konduċturi elettriku jirreġistrjaw xi proprietajiet komuni meta jsiru f'istati ta' ekwilibbru. Dawn il-proprietajiet huma:

• Resistanza: Ir-resistanza hi mida ta' kif il-konduċtur joppożi l-flus tal-ikarġa elettrika. Tiddipendi mis-sostanza, il-lunghezza, l-area sezjonali, u it-temperatura. Ir-resistività hi l-proprietà intrinseka tal-materjal li tiddetermina r-resistanza għal kull unità ta' lunghezza u area. Hi inversament proporzjonali mal-konduttività. Il-konduċturi għandhom resistività żgħira u resistanza żgħira, waqt li l-insulaturi għandhom resistività għoli u resistanza għoli. Ir-resistanza tħassib xi parte tal-enerġija elettrika li tissilġu fi energija tal-ħarġ fi l-konduċtur. Din tkellimta ħarġ ta' Joule jew ħarġ ohmi.

• Induttanza: L-induttanza hi mida ta' kif il-konduċtur joppożi t-tnejn fis-ikarġa elettrika li tisilġu fl-għalih. Tiddipendi mill-forma, is-siġġa, l-orientament, u l-dispożizzjoni tal-konduċtur. L-induttanza tħassib kamp magneżju li jingħad wara l-konduċtur meta jisilġu ikarġa elettrika fl-għalih. Dan il-kamp magneżju jista' jagħmel forza elettromottriċi (EMF) fl-istess jew fit-konduċturi ħdieda li joppożu t-tnejn fis-ikarġa. Din tkellimta induttanza selfi jew mutua, rispettivament. L-induttanza taffetta d-distribuzzjoni tal-ikarġa u volttagġ fid-dakar tal-konduċtur meta jisilġu ikarġa alternanti (AC).

• Il-kamp elettriku fit-tarfa tal-konduċtur huwa żero: Il-kamp elettriku fit-tarfa ta' konduċtur perfett huwa żero għax kemm kamp elettriku jinkiseb fuqa l-elektronji libbri u jaccelera hom sakemm jirraggiungu l-ekwilibbru. Fl-istati ta' ekwilibbru, il-forza netta fuq l-elektronji libbri huwa żero, u mhumiex msilġa. Dan ifisser li ma jkunx hemm differenza potenzjali fit-tarfa tal-konduċtur, u kollha jsiru fuq l-istess potenzjal. Dan il-karatteristiċi jgħin biex il-konduċturi jagħmlu skildi elettrostatici għal l-apparattu elettriku.

• Il-densità ta' ikarġa fit-tarfa tal-konduċtur huwa żero: Id-densità ta' ikarġa fit-tarfa ta' konduċtur perfett huwa żero għax kemm ikarġa jkun jingħad kamp elettriku li jirreppelli l-istess ikarġa għal is-silġ tal-konduċtur. Il-repulsjoni elettrostatica bejn ikarġa similari (elektronji) tħassibhom għal is-silġ tal-konduċtur, fejn jistgħu jkunu qrib b'ssiddeġ.

• Ikarġa libbri jimgħulu tikksistu biss is-silġ tal-konduċtur: Kif diskuttit, l-ikarġa libbri (elektronji) ma jimgħulu mhux fit-tarfa tal-konduċtur iżda biss is-silġ għal repulsjoni elettrostatica. Il-quantità u d-distribuzzjoni tal-ikarġa libbri is-silġ jiddipendu mill-forma u s-siġġa tal-konduċtur u l-kamp elettriku esterni applikat għalih.

• Il-kamp elettriku is-silġ tal-konduċtur huwa normali għal is-silġ: Il-kamp elettriku is-silġ ta' konduċtur perfett huwa normali (perpendikulari) għal is-silġ għax kemm komponent tangenti jkun jmiss l-elektronji libbri jsilġu wara is-silġ sakemm jħassibu l-komponent tangenti. Dan ifisser li ma jkunx hemm komponent paralellu ta' kamp elettriku is-silġ, u biss komponent normali jimgħulu.

Tipijiet tal-Konduċturi Elettriku

Il-konduċturi elettriku jistgħu jintbagħtu f'tipijiet differenti bsissa fuq is-struttura, is-sostanza, il-komportament, u l-applikazzjoni. Xi tipijiet komuni huma:

• Konduċturi metalici: Dawn huma konduċturi magħmula minn metałli jew allaj miż-żviluppata li għandhom konduttività għoli għax fihom elektronji libbri. Huma magħmula ħafna għal abbini, linji tal-trasferiment, immaġinari elettriku, kontatti elettriku, etċ. Xi eżempji huma is-silġer (Ag), l-ramel (Cu), ix-xahar (Au), l-alluminju (Al), il-ferr (Fe), etċ.

• Konduċturi jonici: Dawn huma konduċturi magħmula minn sostanzi jonici li għandhom konduttività għoli għax fihom jonji libbri meta jidħolu f'ilma jew jidħlu f'istat likwid. Huma magħmula għal elettrolisi, battalji, selli tal-ħolma, etċ. Xi eżempji huma is-salju sodiju (NaCl), l-idroxidu tal-potassju (KOH), l-àcidu solfuriku (H2SO4), etċ.

• Konduċturi molekulari: Dawn huma konduċturi magħmula minn molekoli li għandhom konduttività għoli għax fihom elektronji delokaliżati jew orbitali molekulari li jistgħu jkolloku bl-oħrajn. Huma magħmula għal elettronika organika, nanoteknoloġija, etċ. Xi eżempji huma l-grafit (C), l-nanotubi tal-karbu (CNTs), l-poliacetilen (PA), etċ.

• Siperkonduċturi: Dawn huma konduċturi li għandhom resistanza żero u konduttività infinita meta jsiru mħalleqa hawn ta' temperaturi kritika. Jgħaddmu ukoll fenomeni oħra, bħal l-effett Meissner, l-ikarġa persistenti, l-levitazzjoni kvantika, etċ. Huma magħmula għal magneti superkonduċturi, kompjuters kvantika, immagini medika, etċ. Xi eżempji huma l-merkurju (Hg), l-plumb (Pb), l-ossidu tal-kupru bariju (YBCO), etċ.

Applikazzjonijiet tal-Konduċturi Elettriku