Sähköjohtimet: Määritelmä tyypit ja ominaisuudet

Sähköjohtaja on materiaali, joka sallii sähkömäärän virtaamisen läpi sitä vähäistä vastusta.sähköjohtaja. Sähköjohtajia ovat yleensä metallit, kuten kupari, hopea, kulta, alumiini ja rauta. Neillä on paljon vapaita elektroneja, jotka voivat liikkua helposti, kun sähkökenttä sovelletaan. Sähköjohtajia käytetään johtojen, kaapelen, piirien ja muiden laitteiden valmistukseen, jotka kuljettavat sähkövirtaa.

Mikä on sähköjohtaja?

Sähköjohtaja on määritelty objektiksi tai materiaaliksi, joka sallii latauksen virtaamisen yhdessä tai useammassa suunnassa. Metaleista tehtyjä materiaaleja on yleisiä sähköjohtajia, koska metallilla on korkea johtavuus ja matala vastus.

Sähköjohtajat sallivat elektronien virtaamisen atomin välillä driftnopeudella johtokentässä. Johtokenttä on energia-aste, jossa elektronit voivat liikkua vapaasti materiaalissa. Johtaja muodostuu atomeista, joilla on vapaasti sidottuja ulkoisia elektroneja, jotka voivat jännittää sähkökentällä tai lämmöllä. Kun elektroni siirtyy ulkoisesta kentästä johtokenttään, se jättää jälkeensä positiivisen aukon, joka myös voi kuljettaa ladannetta.

Sähköjohtajina voivat toimia metallit, metallilevyt, elektrolyytit tai jotkut ei-metalliset materiaalit, kuten grafiitti ja johtavat polymeerit. Nämä materiaalit sallivat sähkön (eli latauksen virtauksen) kuljettaa niiden läpi helposti.

Miten johtaja johtaa virtaa?

Johtajan virta on latauksen virtausnopeus johtajan poikkileikkauksessa. Virta on verrannollinen sähkökenttään ja materiaalin johtavuuteen. Sähkökenttä luodaan potentiaalieroilla tai jännitteellä johtajan yli. Johtavuus on mittari, joka ilmaisee, kuinka helposti materiaali sallii latauksen virtaamisen läpi sen.

Kun potentiaaliero sovelletaan johtajan yli, johtokentän elektronit saavat energiaa ja alkavat driftaamaan negatiivisesta terminaalista positiiviseen terminaaliin jännitelähteestä. Virtasuunta on vastakkainen elektronien virtausuuntaan, sillä virta määritellään positiivisen latauksen virtauksena. Elektronit törmäävät atomeihin ja muihin elektroneihin johtajassa, mikä aiheuttaa vastustuksen ja lämpöntuotannon. Vastus on mittari, joka ilmaisee, kuinka paljon materiaali vastustaa latauksen virtaamista läpi sen.

Johtajan virta riippuu useista tekijöistä, kuten:

• Potentiaaliero johtajan yli

• Johtajan pituus ja poikkileikkausala

• Materiaalin lämpötila ja koostumus

• Epäpuhtaudet tai puutteet materiaalissa

Mitkä ovat sähköjohtajien ominaisuudet?

Joitakin sähköjohtajien pääominaisuuksia ovat:

• Neillä on korkea johtavuus ja matala vastus

• Niillä on paljon vapaita elektroneja johtokentässään

• Niillä ei ole energiaa eroa ulkoisen kentän ja johtokentän välillä

• Niillä on metalliset siteet, jotka muodostavat positivisten ionien hilaan, jota ympäröi elektronipilvi

• Niissä ei ole sähkökenttiä eikä ladannetta sisäpuolellaan

• Niissä on vapaita latauksia vain pinnalla

• Niissä on sähkökenttä, joka on kohtisuorassa pintaansa

Mitä ovat sähköjohtajien tyypit?

Sähköjohtajia voidaan luokitella niiden ohmisen vastauksen perusteella, joka kertoo, miten ne noudattavat Ohmin lakia. Ohmin laki sanoo, että johtajan virta on suoraan verrannollinen potentiaalieroon sen yli ja käänteisesti verrannollinen sen vastukseen.

Ohmin johtajat

Ohmin johtajat ovat materiaaleja, jotka noudattavat Ohmin lakia millä tahansa potentiaalierolla ja lämpötilalla. Niillä on lineaarinen suhde jännitteeseen ja virtaan, mikä tarkoittaa, että niiden vastus on vakio. Useimmat metallit ovat ohmin johtajia normaaleissa olosuhteissa.

Esimerkkejä: Hopea, kupari, alumiini, rauta jne.

Ei-ohmin johtajat

Ei-ohmin johtajat ovat materiaaleja, jotka eivät noudattakaan Ohmin lakia millään potentiaalierolla tai lämpötilalla. Niillä on epälineaarinen suhde jännitteeseen ja virtaan, mikä tarkoittaa, että niiden vastus vaihtelee sovellettavan jännitteen mukaan. Ei-ohmin johtajat voivat osoittaa negatiivista vastusta, jossa virta vähenee, kun jännite kasvaa, tai positiivista vastusta, jossa virta kasvaa, kun jännite kasvaa, muttei suoraan verrannollisesti. Jotkut ei-ohmin johtajat voivat myös olla jännitteen kynnysarvo, jota alle ei virtaa.

Kiinteät johtajat

Kiinteät johtajat ovat materiaaleja, joilla on kiinteä muoto ja tilavuus. Ne voidaan edelleen jakaa metallisiin ja ei-metallisiin johtajiin.

• Metalliset johtajat: Nämä ovat metalleja tai metallilevyjä, joilla on korkea johtavuus ja matala vastuskyky. Niillä on positiivisten ionien hila, jota ympäröi vapaan elektronien pilvi. Jotkut esimerkit metallisista johtajista ovat hopea, kupari, kulta, alumiini, rauta, latinalainen muna, pronssi, bronsi jne.

• Ei-metalliset johtajat: Nämä ovat ei-metalleja, joilla on joitain vapaita elektroneja tai ioonneja rakenteessaan. Niillä on alhaisempi johtavuus ja korkeampi vastuskyky kuin metalleilla. Jotkut esimerkit ei-metall