Konduktor Elektriko: Kahulugan Uri at Katangian

Ang konduktor elektriko ay materyal na nagpapayag na umagos ang kargang elektriko nito na may kaunti lamang resistensya. Ang mga konduktor elektriko ay karaniwang mga metal, tulad ng tanso, pilak, ginto, aluminyo, at bakal. Mayroon silang maraming malayang elektron na maaaring kumilos nang madali kapag may electric field na inilapat. Ginagamit ang mga konduktor elektriko para gumawa ng mga wire, cable, circuit, at iba pang mga aparato na nagdadala ng kuryente.

Ano ang Konduktor Elektriko?

Ang konduktor elektriko ay inilarawan bilang bagay o uri ng materyal na nagpapayag sa pag-agos ng karga sa isang o higit pang direksyon. Ang mga materyal na gawa sa metal ay karaniwang mga konduktor elektriko, dahil ang mga metal ay may mataas na konduktansya at mababang resistensya.

Nagpapayag ang mga konduktor elektriko sa mga elektron na umagos sa pagitan ng mga atomo ng materyal na may drift velocity sa conduction band. Ang conduction band ay ang antas ng enerhiya kung saan maaaring makipag-ugnayan nang malaya ang mga elektron sa loob ng materyal. Ang konduktor ay binubuo ng mga atomo na may mahinang nakakabit na valence electrons na maaaring mapabilis ng electric field o thermal effect. Kapag lumipat ang isang elektron mula sa valence band patungong conduction band, iiwan niya ang isang positibong butas na maaari ring magdala ng karga.

Maaaring maging mga metal, alikabok ng metal, elektrolito, o ilang mga hindi metal tulad ng graphite at conductive polymers ang mga konduktor ng kuryente. Ang mga materyales na ito ay nagpapahintulot sa kuryente (i.e., ang pagdaloy ng kargado) na madaling lumampas sa kanila.

Paano Nagkoconduct ng Kuryente ang Isang Konduktor?

Ang kuryente sa isang konduktor ay ang rate ng pagdaloy ng kargado sa pamamagitan ng cross-section ng konduktor. Ang kuryente ay proporsyonal sa electric field at ang konduktansiya ng materyal. Ginagawa ng electric field ang potensyal na pagkakaiba o boltahe sa pamamagitan ng konduktor. Ang konduktansiya ay isang sukat kung paano nage-effort ang materyal na mag-allow ng daloy ng kargado sa pamamagitan nito.

Kapag mayroong potensyal na pagkakaiba na inilapat sa isang konduktor, ang mga elektron sa conduction band ay nakakakuha ng enerhiya at nagsisimula na lumipat mula sa negatibong terminal patungo sa positibong terminal ng source ng boltahe. Ang direksyon ng kuryente ay kabaligtaran sa direksyon ng paglipad ng elektron, dahil ang kuryente ay inilalarawan bilang ang pagdaloy ng positibong kargado. Nagkokolide ang mga elektron sa mga atom at iba pang mga elektron sa konduktor, na nagdudulot ng resistensiya at paggawa ng init. Ang resistensiya ay isang sukat kung gaano karaming laban ang materyal sa pagdaloy ng kargado sa pamamagitan nito.

Nagdedepende ang kuryente sa isang konduktor sa maraming factor, tulad ng:

• Ang potensyal na pagkakaiba sa pamamagitan ng konduktor

• Ang haba at cross-sectional area ng konduktor

• Ang temperatura at komposisyon ng materyal

• Ang presensya ng impurities o defects sa materyal

Ano ang Mga Katangian ng mga Electrical Conductors?

Ang ilan sa pangunahing katangian ng mga electrical conductors ay:

• May mataas na conductance at mababang resistance

• May maraming libreng elektron sa kanilang conduction band

• Walang energy gap sa pagitan ng kanilang valence band at conduction band

• May metallic bonds na nagbibuo ng lattice ng mga positive ions na nakapaligid ng electron cloud

• Walang electric fields at walang charge density sa loob nila

• Ang mga libreng charges ay nasa kanilang surface lamang

• May electric field na perpendicular sa kanilang surface

Ano ang Mga Uri ng Electrical Conductors?

Maaaring ikategorya ang mga electrical conductors batay sa kanilang ohmic response, kung paano sila sumusunod sa Ohm’s law. Ang Ohm’s law ay nagsasaad na ang current sa isang conductor ay direktang proportional sa potential difference sa ibabaw nito at inversely proportional sa resistance nito.

Ohmic Conductors

Ang mga ohmic conductors ay mga materyales na sumusunod sa Ohm’s law para sa anumang potential difference at temperatura. May linear relationship sila sa pagitan ng voltage at current, kung saan ang kanilang resistance ay constant. Karamihan sa mga metal ay ohmic conductors sa normal na kondisyon.

Halimbawa: Silver, copper, aluminum, iron, etc.

Non-Ohmic Conductors

Ang mga non-ohmic conductors ay mga materyales na hindi sumusunod sa Ohm’s law para sa anumang potential difference o temperatura. May nonlinear relationship sila sa pagitan ng voltage at current, kung saan ang kanilang resistance ay nagbabago depende sa inilapat na voltage. Maaaring ipakita ng mga non-ohmic conductors ang negative resistance, kung saan ang current ay bumababa habang tumaas ang voltage, o positive resistance, kung saan ang current ay tumataas habang tumaas ang voltage, ngunit hindi proportional. Mga non-ohmic conductors din ang maaaring may threshold voltage, kung saan walang current ang lumilipad hanggang sa maabot ang tiyak na voltage.

Solid Conductors

Ang mga solid conductors ay mga materyales na may fixed shape at volume. Maaari silang higit na hatiin sa metallic at non-metallic conductors.

• Metallic conductors: Ito ang mga metal o metal alloys na may mataas na conductivity at mababang resistivity. May lattice structure sila ng mga positive ions na nakapaligid ng sea of free electrons. Ang ilang halimbawa ng metallic conductors ay silver, copper, gold, aluminum, iron, brass, bronze, etc.

• Non-metallic conductors: Ito ang mga non-metals na may ilang libreng elektron o ions sa kanilang structure. May mas mababang conductivity at mas mataas na resistivity kaysa sa metals. Ang ilang halimbawa ng non-metallic conductors ay graphite, carbon nanotubes, graphene, etc.

Mga Konduktor na Likido

Ang mga konduktor na likido ay mga materyales na walang tiyak na hugis ngunit may tiyak na bolyum. Maaari itong maklasipika pa sa metalyik at hindi metalyik na konduktor.

• Metalyik na konduktor: Ito ang mga metal na nasa likidong estado sa normal na temperatura o kapag inihain. May mataas na konduktibidad at mababang resistibidad sila. May katulad silang estruktura sa solidong metal ngunit may mas malaking pagkakaugnay-ugnay at mobility. Isang halimbawa ng metalyik na likidong konduktor angcury.

• Hindi metalyik na konduktor: Ito ang mga likido na may disolbong ions o molekyol na maaaring dalhin ang kargado. Mas mababa ang kanilang konduktibidad at mas mataas ang resistibidad kaysa sa metal. May estruktura sila ng polar o ioniko solutos sa solvente. Ang ilang halimbawa ng hindi metalyik na likidong konduktor ay tubig na may asin, solusyon ng asido, elektrolito, atbp.

Mga Katangian na Nakaapekto sa Konduktibidad ng Elektrikal na Konduktor

Ang konduktibidad ng isang elektrikal na konduktor ay depende sa maraming mga katangian, tulad ng:

• Uri at bilang ng libreng charge carrier: Kung mas maraming libreng electrons o ions ang isang materyal, mas mataas ang kanyang konduktibidad at mas mababa ang resistibidad.

• Sukat at hugis ng konduktor: Kung mas mahaba at mas delikado ang konduktor, mas mababa ang kanyang konduktibidad at mas mataas ang resistibidad.

• Temperatura ng konduktor: Kung mas mataas ang temperatura ng isang konduktor, mas mababa ang kanyang konduktibidad at mas mataas ang resistibidad. Ito ay dahil sa pagtaas ng thermal agitation ng atoms at electrons na nagdudulot ng mas maraming collision at pabababa ng mobility ng charge carriers.

• Pagkakaroon ng impurities o defects sa konduktor: Kung mas maraming impurities o defects ang isang konduktor, mas mababa ang kanyang konduktibidad at mas mataas ang resistibidad. Ito ay dahil ang impurities o defects ay gumagamit bilang scattering centers para sa charge carriers at binabawasan ang kanilang mean free path.

• Lakas ng aplikadong electric field: Kung mas mataas ang lakas ng aplikadong electric field, mas mababa ang konduktibidad at mas mataas ang reactance ng isang konduktor. Ito ay dahil, sa mataas na frequency, ang charge carriers ay hindi maaaring sundin ang mabilis na pagbabago ng electric field at lumilikha ng opposing magnetic field.

Mga Application ng Elektrikal na Konduktor

Ang mga elektrikal na konduktor ay may maraming application sa iba't ibang larangan ng agham at inhenyeriya. Ang ilan sa mga ito ay:

• Elektrikal na wiring: Ang mga elektrikal na wire ay gawa ng copper o aluminum na konduktor na nagdadala ng electric current mula sa power sources hanggang sa loads. Sila ay nakacoat ng insulating materials upang maiwasan ang short circuits at electric shocks.

• Elektrikal na circuits: Ang mga elektrikal na circuits ay mga network ng elektrikal na components na gumagampan ng tiyak na mga function gamit ang electric current. Gawa sila ng iba't ibang uri ng konduktor, tulad ng wires, resistors, capacitors, inductors, diodes, transistors, atbp.

• Makina elektriko: Ang mga makina elektriko ay mga aparato na nagpapalit ng enerhiyang elektriko sa mekanikal o kabaligtaran nito gamit ang kasalukuyang elektriko at mga magnetic field. Sila ay gawa sa iba't ibang uri ng mga konduktor, tulad ng mga coils, mga paglalagay, mga rotor, mga stator, mga armature, atbp.

• Mga sensor elektriko: Ang mga sensor elektriko ay mga aparato na nakakatukoy ng pisikal na dami tulad ng temperatura, presyon, liwanag, tunog, atbp., at inililipat nila ito sa mga senyal elektriko. Sila ay gawa sa iba't ibang uri ng mga konduktor, tulad ng mga elektrodo, mga wire, mga coil, mga resistor, mga capacitor, atbp. Ang ilang halimbawa ng mga sensor elektriko ay ang mga thermocouple, photodiodes, LDRs, piezoelectric sensors, atbp.

Pagsisikap

Ang mga konduktor elektriko ay mahahalagang materyales para sa maraming aplikasyon na may kasamang kasalukuyang elektriko at mga electric field. Mayroon silang iba't ibang uri, katangian, at mga factor na nakakaapekto sa kanilang conductivity. Ginagamit din sila para lumikha ng iba't ibang uri ng mga sensor elektriko na maaaring matukoy at sukatin ang pisikal na mga phenomena. Ang mga konduktor elektriko ay patuloy na umuunlad sa pamamagitan ng bagong teknolohiya at imbentoryo upang tugunan ang pangangailangan ng iba't ibang industriya at larangan.

Pahayag: Igalang ang orihinal, mahusay na artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may paglabag sa karapatang-ari paki-delete.