Conductors Elèctrics: Definició, Tipus i Propietats

Un conductor elèctric és un material que permet que la càrrega elèctrica flueixi a través seu amb poca resistència. Els conductors elèctrics solen ser metalls, com el cobre, l'argent, l'or, l'alumini i el ferro. Tenen molts electrons lliures que poden moure's fàcilment quan es fa passar un camp elèctric. Els conductors elèctrics s'utilitzen per fabricar fils, cables, circuits i altres dispositius que duen corrent elèctric.

Què és un Conductor Elèctric?

Un conductor elèctric es defineix com un objecte o tipus de material que permet el flux de càrrega en una o més direccions. Els materials fets de metall són conductors elèctrics comuns, ja que els metalls tenen alta conductància i baixa resistència.

Els conductors elèctrics permeten que els electrons fluixin entre els àtoms d'aquest material amb velocitat de deriva en la banda de conducció. La banda de conducció és el nivell d'energia on els electrons poden moure's lliurement dins del material. El conductor està format per àtoms que tenen electrons de valència lleugerament lligats que poden excitar-se per un camp elèctric o un efecte tèrmic. Quan un electron es mou de la banda de valència a la banda de conducció, deixa enrere un forat positiu que també pot portar càrrega.

Els conductors elèctrics poden ser metalls, alloys metàl·lics, electròlits, o alguns no metalls com el grafite i els polímers conductors. Aquests materials permeten que la electricitat (és a dir, el flux de càrrega) passi a través d'ells fàcilment.

Com Conduïx Un Conductor El Corrent?

El corrent en un conductor és la taxa de flux de càrrega a través d'una secció transversal del conductor. El corrent és proporcional al camp elèctric i la conductància del material. El camp elèctric es crea per una diferència de potencial o voltatge a través del conductor. La conductància és una mesura de com el material permet que la càrrega flueixi a través seu.

Quan es fa passar una diferència de potencial a través d'un conductor, els electrons a la banda de conducció guanyen energia i comencen a derivar des del terminal negatiu cap al terminal positiu de la font de voltatge. La direcció del corrent és contrària a la direcció del flux d'electrons, ja que el corrent es defineix com el flux de càrrega positiva. Els electrons col·lisionen amb àtoms i altres electrons en el conductor, cosa que provoca resistència i generació de calor. La resistència és una mesura de com el material oposa el flux de càrrega a través seu.

El corrent en un conductor depèn de diversos factors, com:

• La diferència de potencial a través del conductor

• La longitud i l'àrea transversal del conductor

• La temperatura i la composició del material

• La presència d'impuretes o defectes en el material

Quines Són Les Propietats Dels Conductors Elèctrics?

Algunes de les principals propietats dels conductors elèctrics són:

• Tenen alta conductància i baixa resistència

• Tenen molts electrons lliures a la seva banda de conducció

• No tenen cap interval d'energia entre la seva banda de valència i la banda de conducció

• Tenen enllaços metàl·lics que formen una xarxa d'ions positius envoltada per una núvol d'electrons

• Tenen camps elèctrics zero i densitat de càrrega zero a l'interior

• Tenen càrregues lliures només a la superfície

• Tenen un camp elèctric perpendicular a la seva superfície

Quins Són Els Tipus De Conductors Elèctrics?

Els conductors elèctrics es poden classificar basant-se en la seva resposta ohmica, que és com obedeixen la Llei d'Ohm. La Llei d'Ohm estableix que el corrent en un conductor és directament proporcional a la diferència de potencial a través seu i inversament proporcional a la seva resistència.

Conductors Ohmics

Els conductors ohmics són materials que segueixen la Llei d'Ohm per qualsevol diferència de potencial i temperatura. Tienen una relació lineal entre el voltatge i la corrent, el que significa que la seva resistència és constant. La majoria dels metalls són conductors ohmics en condicions normals.

Exemples: Plata, cobre, aluminis, ferro, etc.

Conductors No Ohmics

Els conductors no ohmics són materials que no segueixen la Llei d'Ohm per qualsevol diferència de potencial o temperatura. Tienen una relació no lineal entre el voltatge i la corrent, el que significa que la seva resistència varia amb el voltatge aplicat. Els conductors no ohmics poden exhibir resistència negativa, on la corrent disminueix a mesura que augmenta el voltatge, o resistència positiva, on la corrent augmenta a mesura que augmenta el voltatge, però no de manera proporcional. Alguns conductors no ohmics també poden tenir un voltatge de llindar, per davall del qual no flueix corrent.

Conductors Sòlids

Els conductors sòlids són materials que tenen una forma i volum fixos. Es poden dividir més endavant en conductors metàl·lics i no metàl·lics.

• Conductors metàl·lics: Aquests són metalls o alloys metàl·lics que tenen alta conductivitat i baixa resistivitat. Tienen una estructura de retícula d'ions positius envoltats per un mar de electrons lliures. Algunes exemples de conductors metàl·lics són plata, cobre, or, aluminis, ferro, lató, bronze, etc.

• Conductors no metàl·lics: Aquests són no metalls que tenen alguns electrons o ions lliures en la seva estructura. Tienen menor conductivitat i major resistivitat que els metalls. Algunes exemples de conductors no metàl·lics són grafite, nanotubs de carboni, grafene,