Conduttori Elettrici: Definizione Tipi e Proprietà

Un conduttore elettrico è un materiale che permette al carico elettrico di fluire attraverso di esso con poca resistenza. I conduttori elettrici sono solitamente metalli, come rame, argento, oro, alluminio e ferro. Hanno molti elettroni liberi che possono muoversi facilmente quando viene applicato un campo elettrico. I conduttori elettrici vengono utilizzati per la realizzazione di fili, cavi, circuiti e altri dispositivi che trasportano corrente elettrica.

Cosa è un Conduttore Elettrico?

Un conduttore elettrico è definito come un oggetto o tipo di materiale che permette il flusso di carica in una o più direzioni. I materiali metallici sono comuni conduttori elettrici, poiché i metalli hanno alta conduttanza e bassa resistenza.

I conduttori elettrici permettono agli elettroni di fluire tra gli atomi di quel materiale con velocità di deriva nella banda di conduzione. La banda di conduzione è il livello energetico in cui gli elettroni possono muoversi liberamente all'interno del materiale. Il conduttore è formato da atomi che hanno elettroni di valenza legati in modo debole che possono essere eccitati da un campo elettrico o un effetto termico. Quando un elettrone si sposta dalla banda di valenza alla banda di conduzione, lascia dietro un buco positivo che può anche trasportare una carica.

I conduttori elettrici possono essere metalli, leghe metalliche, elettroliti o alcuni non metalli come grafite e polimeri conduttivi. Questi materiali permettono elettricità (cioè, il flusso di carica) di passare attraverso di essi facilmente.

Come Funziona un Conduttore nel Conducere la Corrente?

La corrente in un conduttore è il tasso di flusso di carica attraverso una sezione trasversale del conduttore. La corrente è proporzionale al campo elettrico e alla conduttanza del materiale. Il campo elettrico è creato da una differenza di potenziale o tensione attraverso il conduttore. La conduttanza è una misura di quanto facilmente il materiale permetta al carico di fluire attraverso di esso.

Quando una differenza di potenziale viene applicata attraverso un conduttore, gli elettroni nella banda di conduzione acquisiscono energia e iniziano a scorrere dal terminale negativo al terminale positivo della sorgente di tensione. La direzione della corrente è opposta alla direzione del flusso degli elettroni, poiché la corrente è definita come il flusso di carica positiva. Gli elettroni collidono con atomi e altri elettroni nel conduttore, causando resistenza e generazione di calore. La resistenza è una misura di quanto il materiale opponga il flusso di carica attraverso di esso.

La corrente in un conduttore dipende da diversi fattori, come:

• La differenza di potenziale attraverso il conduttore

• La lunghezza e l'area della sezione trasversale del conduttore

• La temperatura e la composizione del materiale

• La presenza di impurità o difetti nel materiale

Quali sono le Proprietà dei Conduttori Elettrici?

Alcune delle principali proprietà dei conduttori elettrici sono:

• Hanno alta conduttanza e bassa resistenza

• Hanno molti elettroni liberi nella loro banda di conduzione

• Non hanno un gap energetico tra la loro banda di valenza e la banda di conduzione

• Hanno legami metallici che formano una rete di ioni positivi circondati da una nube di elettroni

• Non hanno campi elettrici e densità di carica interna

• Hanno cariche libere solo sulla loro superficie

• Hanno un campo elettrico perpendicolare alla loro superficie

Quali sono i Tipi di Conduttori Elettrici?

I conduttori elettrici possono essere classificati in base alla loro risposta ohmica, ovvero a come obbediscono alla legge di Ohm. La legge di Ohm stabilisce che la corrente in un conduttore è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale attraverso di esso e inversamente proporzionale alla sua resistenza.

Conduttori Ohmici

I conduttori ohmici sono materiali che seguono la legge di Ohm per qualsiasi differenza di potenziale e temperatura. Hanno una relazione lineare tra tensione e corrente, il che significa che la loro resistenza è costante. La maggior parte dei metalli sono conduttori ohmici in condizioni normali.

Esempi: Argento, rame, alluminio, ferro, ecc.

Conduttori Non Ohmici

I conduttori non ohmici sono materiali che non seguono la legge di Ohm per qualsiasi differenza di potenziale o temperatura. Hanno una relazione non lineare tra tensione e corrente, il che significa che la loro resistenza varia con la tensione applicata. I conduttori non ohmici possono presentare resistenza negativa, in cui la corrente diminuisce mentre la tensione aumenta, o resistenza positiva, in cui la corrente aumenta mentre la tensione aumenta, ma non in modo proporzionale. Alcuni conduttori non ohmici possono anche avere una tensione soglia, al di sotto della quale non scorre corrente.

Conduttori Solidi

I conduttori solidi sono materiali che hanno una forma e un volume fissi. Possono essere ulteriormente suddivisi in conduttori metallici e non metallici.

• Conduttori metallici: Sono metalli o leghe metalliche che hanno alta conducibilità e bassa resistività. Hanno una struttura a reticolo di ioni positivi circondati da un mare di elettroni liberi. Alcuni esempi di conduttori metallici sono argento, rame, oro, alluminio, ferro, ottone, bronzo, ecc.

• Conduttori non metallici: Sono non metalli che hanno alcuni elettroni o ioni liberi nella loro struttura. Hanno una conducibilità inferiore e una resistività superiore ai metalli. Alcuni esempi di conduttori non metallici sono grafite, nanotubi di carbonio, grafene, ecc.

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