Konduktor Elektrik: Definisi Jenis dan Sifat
Penghantar elektrik adalah bahan yang membolehkan muatan elektrik mengalir melaluinya dengan sedikit rintangan. Penghantar elektrik biasanya terdiri daripada logam, seperti tembaga, perak, emas, aluminium, dan besi. Mereka mempunyai banyak elektron bebas yang boleh bergerak mudah apabila medan elektrik dikenakan. Penghantar elektrik digunakan untuk membuat wayar, kabel, litar, dan peranti lain yang membawa arus elektrik.
Apakah Itu Penghantar Elektrik?
Penghantar elektrik ditakrifkan sebagai objek atau jenis bahan yang membolehkan aliran muatan dalam satu atau lebih arah. Bahan yang dibuat daripada logam adalah penghantar elektrik yang biasa, kerana logam mempunyai konduktiviti yang tinggi dan rintangan yang rendah.
Penghantar elektrik membolehkan elektron mengalir antara atom bahan tersebut dengan halaju hanyutan dalam band konduksi. Band konduksi adalah tahap tenaga di mana elektron boleh bergerak bebas dalam bahan tersebut. Penghantar terbentuk daripada atom yang mempunyai elektron valens yang longgar yang boleh dirangsang oleh medan elektrik atau kesan termal. Apabila elektron bergerak dari band valens ke band konduksi, ia meninggalkan lubang positif yang juga boleh membawa muatan.
Penghantar elektrik mungkin logam, paduan logam, elektrolit, atau beberapa bukan logam seperti grafit dan polimer konduktif. Bahan-bahan ini membolehkan elektrik (i.e., aliran muatan) melewati mereka dengan mudah.
Bagaimana Penghantar Mengalirkan Arus?
Arus dalam penghantar adalah kadar aliran muatan melalui penyeberangan penghantar. Arus berkadaran dengan medan elektrik dan konduktiviti bahan. Medan elektrik dicipta oleh beza voltan atau voltan merentasi penghantar. Konduktiviti adalah ukuran sejauh mana bahan membolehkan muatan mengalir melaluinya.
Apabila beza voltan dikenakan merentasi penghantar, elektron dalam band konduksi mendapat tenaga dan mula berhanyut dari terminal negatif ke terminal positif sumber voltan. Arah arus bertentangan dengan arah aliran elektron, kerana arus ditakrifkan sebagai aliran muatan positif. Elektron bertembung dengan atom dan elektron lain dalam penghantar, yang menyebabkan rintangan dan penghasilan haba. Rintangan adalah ukuran sejauh mana bahan menentang aliran muatan melaluinya.
Arus dalam penghantar bergantung pada beberapa faktor, seperti:
Beza voltan merentasi penghantar
Panjang dan luas keratan rentas penghantar
Suhu dan komposisi bahan
Kehadiran impuriti atau cacat dalam bahan
Apakah Sifat-sifat Penghantar Elektrik?
Beberapa sifat utama penghantar elektrik adalah:
Mereka mempunyai konduktiviti yang tinggi dan rintangan yang rendah
Mereka mempunyai banyak elektron bebas dalam band konduksi mereka
Mereka tidak mempunyai jurang tenaga antara band valens dan band konduksi
Mereka mempunyai ikatan logam yang membentuk rangka ion positif yang dikelilingi oleh awan elektron
Mereka mempunyai medan elektrik dan ketumpatan muatan yang sifar di dalamnya
Mereka mempunyai muatan bebas hanya di permukaannya
Mereka mempunyai medan elektrik yang serenjang kepada permukaannya
Apakah Jenis-jenis Penghantar Elektrik?
Penghantar elektrik boleh diklasifikasikan berdasarkan respons ohmik mereka, iaitu bagaimana mereka mematuhi Hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahawa arus dalam penghantar secara langsung berkadar dengan beza voltan merentasinya dan berkadaran songsang dengan rintangannya.
Penghantar Ohmik
Penghantar ohmik adalah bahan yang mematuhi Hukum Ohm untuk mana-mana beza voltan dan suhu. Mereka mempunyai hubungan linear antara voltan dan arus, yang bermaksud rintangan mereka adalah tetap. Kebanyakan logam adalah penghantar ohmik dalam keadaan normal.
Contoh: Perak, tembaga, aluminium, besi, dll.
Penghantar Non-Ohmik
Penghantar non-ohmik adalah bahan yang tidak mematuhi Hukum Ohm untuk mana-mana beza voltan atau suhu. Mereka mempunyai hubungan nonlinear antara voltan dan arus, yang bermaksud rintangan mereka berubah dengan voltan yang dikenakan. Penghantar non-ohmik mungkin menunjukkan rintangan negatif, di mana arus berkurang apabila voltan meningkat, atau rintangan positif, di mana arus meningkat apabila voltan meningkat, tetapi tidak secara berkadar. Sesetengah penghantar non-ohmik mungkin juga mempunyai voltan ambang, di bawah mana tiada arus mengalir.
Penghantar Padat
Penghantar padat adalah bahan yang mempunyai bentuk dan isi padu tetap. Mereka boleh dibahagikan lagi menjadi penghantar logam dan bukan logam.
Penghantar logam: Ini adalah logam atau paduan logam yang mempunyai kekonduksian yang tinggi dan kerintangan yang rendah. Mereka mempunyai struktur rangka ion positif yang dikelilingi oleh lautan elektron bebas. Beberapa contoh penghantar logam adalah perak, tembaga, emas, aluminium, besi, kuningan, gangsa, dll.
Penghantar bukan logam: Ini adalah bukan logam yang mempunyai beberapa elektron atau ion bebas dalam struktur mereka. Mereka mempunyai kekonduksian yang lebih rendah dan kerintangan yang lebih tinggi daripada logam. Beberapa contoh penghantar bukan logam adalah grafit, nanotub karbon, graphene, dll.
