전기 도체: 정의, 유형 및 특성
ایک برقی کنڈکٹر ایک مادہ ہے جس میں برقی شارج کو کم مقاومت کے ساتھ پروان چلنا ممکن ہوتا ہے۔ برقی کنڈکٹر عام طور پر دھاتیں ہوتی ہیں، جیسے کپڑا، چاندی، سونا، الومینیم اور لوہا۔ ان کے پاس بہت سارے آزاد الیکٹران ہوتے ہیں جو کسی برقی میدان کے لگائے جانے پر آسانی سے حرکت کر سکتے ہیں۔ برقی کنڈکٹر وائرز، کیبلز، سرکٹس اور دیگر دستیاب جو برقی کرنٹ کو پہنچانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
برقی کنڈکٹر کیا ہے؟
برقی کنڈکٹر کو ایک اشیاء یا مادہ کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے جس کے ذریعے شارج کو ایک یا زیادہ سمتوں میں پروان چلانا ممکن ہوتا ہے۔ دھاتیں عام طور پر برقی کنڈکٹر ہوتی ہیں کیونکہ دھاتیں اعلیٰ کنڈکٹنس اور کم مقاومت کے حامل ہوتی ہیں۔
برقی کنڈکٹر الیکٹران کو اس مادے کے ذرات کے درمیان کے درفتی رفتار کے ساتھ کندکشن بینڈ میں پروان چلانے کی اجازت دیتے ہیں۔ کندکشن بینڈ وہ توانائی کا سطح ہے جہاں الیکٹران مادے کے اندر آزادانہ طور پر حرکت کر سکتے ہیں۔ کنڈکٹر ذرات سے بناتا ہے جن کے پاس کم محکم والنس الیکٹران ہوتے ہیں جنہیں برقی میدان یا حرارتی اثر کے ذریعے متحرک کیا جا سکتا ہے۔ جب الیکٹران والنس بینڈ سے کندکشن بینڈ میں منتقل ہوتا ہے تو یہ ایک مثبت سوراخ چھوڑ دیتا ہے جو بھی شارج کو پہنچا سکتا ہے۔
کھاجوں، کھاجوں کے میزبان، الیکٹرولائٹس، یا کچھ غیر معدنیات جیسے گرافائٹ اور موصل پالیمرز کھاجوں کے رہنما ہوسکتے ہیں۔ ان مواد کی مدد سے برق (یعنی شارج کا بہاؤ) آسانی سے ان کے ذریعے گزر سکتا ہے۔
کھاجوں کیسے کرنٹ کو کنڈکٹ کرتا ہے؟
کھاجوں میں کرنٹ شارج کے بہاؤ کی شرح ہوتی ہے جو کھاجوں کے مقطع کے ذریعے گزرتا ہے۔ کرنٹ برقی میدان اور مواد کی کنڈکٹنس کے تناسب میں ہوتا ہے۔ برقی میدان کو کھاجوں کے اوپر وولٹیج کی فرق یا وولٹیج کی مدد سے بنایا جاتا ہے۔ کنڈکٹنس کا مقام یہ ہے کہ کتنا آسانی سے مواد کو شارج کا بہاؤ ہوتا ہے۔
جب کھاجوں کے اوپر وولٹیج کی فرق لگائی جاتی ہے تو کنڈکشن بینڈ میں الیکٹرانز توانائی حاصل کرتے ہیں اور وولٹیج کے منفی ٹرمینل سے مثبت ٹرمینل تک گھسنا شروع کرتے ہیں۔ کرنٹ کا رخ الیکٹرانز کے بہاؤ کے مخالف ہوتا ہے کیونکہ کرنٹ مثبت شارج کے بہاؤ کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔ الیکٹرانز کھاجوں میں ایٹمز اور دیگر الیکٹرانز کے ساتھ ٹکراتے ہیں جس سے ممانعت اور گرمی کی تولید ہوتی ہے۔ ممانعت کا مقام یہ ہے کہ کتنا مواد شارج کے بہاؤ کو مخالف ہوتا ہے۔
کھاجوں میں کرنٹ کئی عوامل پر منحصر ہوتا ہے، جیسے:
کھاجوں کے اوپر وولٹیج کی فرق
کھاجوں کی لمبائی اور مقطعی علاقہ
مواد کی درجہ حرارت اور ترکیب
مواد میں ناپاکیوں یا خرابیوں کی موجودگی
برقی کنڈکٹرز کی خصوصیات کیا ہیں؟
برقی کنڈکٹرز کی کچھ اہم خصوصیات یہ ہیں:
وہ عالی میزان کے قابلِ انتقال ہوتے ہیں اور کم مقاومت
ان کے منتقلی بینڈ میں بہت سارے آزاد الیکٹران ہوتے ہیں
ان کے درمیان ویلنس بینڈ اور منتقلی بینڈ کے درمیان کوئی توانائی کا فاصلہ نہیں ہوتا ہے
ان کے پاس میٹالک بونڈ ہوتے ہیں جو مثبت آئن کے گرد الیکٹران کے بادل سے گھرے ہوتے ہیں
ان کے اندر صفر الکٹرک فیلڈ اور صفر کارج کثافت ہوتی ہے
ان کے صرف سطح پر آزاد کارج ہوتے ہیں
ان کے پاس ان کی سطح کے عمودی الکٹرک فیلڈ ہوتا ہے
بجلی کے کنڈکٹرز کے قسمیں کیا ہیں؟
بجلی کے کنڈکٹرز کو ان کے اوہمک جواب کے بنیاد پر طبقات میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جو ان کا اوہم کے قانون کے حوالے سے طے پن کیا جاتا ہے۔ اوہم کا قانون بتاتا ہے کہ کنڈکٹر میں کرنٹ مستقیماً اس کے اطراف کے پوٹنشل فرق کے تناسب میں ہوتا ہے اور اس کی مقاومت کے تناسب کے مخالف ہوتا ہے۔
اوہمک کنڈکٹرز
اوہمک کنڈکٹرز وہ مواد ہیں جو کسی بھی پوٹنشل فرق اور درجہ حرارت کے لئے اوہم کے قانون کی پیروی کرتے ہیں۔ ان کے بین ولٹیج اور کرنٹ کے درمیان خطی تعلق ہوتا ہے، جس کا مطلب یہ ہے کہ ان کی مقاومت مستقل ہوتی ہے۔ عام شرائط میں زیادہ تر میٹل اوہمک کنڈکٹرز ہوتے ہیں۔
مثالیں: چاندی، کپڑا، الومینیم، لوہا، وغیرہ۔
غیر اوہمک کنڈکٹرز
غیر اوہمک کنڈکٹرز وہ مواد ہیں جو کسی بھی پوٹنشل فرق یا درجہ حرارت کے لئے اوہم کے قانون کی پیروی نہیں کرتے ہیں۔ ان کے بین ولٹیج اور کرنٹ کے درمیان غیر خطی تعلق ہوتا ہے، جس کا مطلب یہ ہے کہ ان کی مقاومت لاگو ہونے والے ولٹیج کے ساتھ تبدیل ہوتی ہے۔ غیر اوہمک کنڈکٹرز میں منفی مقاومت ہو سکتی ہے، جہاں کرنٹ ولٹیج کے بڑھنے کے ساتھ کم ہوتا ہے، یا مثبت مقاومت ہو سکتی ہے، جہاں کرنٹ ولٹیج کے بڑھنے کے ساتھ بڑھتا ہے، لیکن تناسب کے مطابق نہیں۔ کچھ غیر اوہمک کنڈکٹرز کے پاس ایک تھریشہ ولٹیج بھی ہو سکتی ہے، جس کے نیچے کوئی کرنٹ نہیں چلتا ہے۔
صلب کنڈکٹرز
صلب کنڈکٹرز وہ مواد ہیں جو مخصوص شکل اور حجم کے ہوتے ہیں۔ ان کو میٹلک اور غیر میٹلک کنڈکٹرز میں مزید تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
میٹلک کنڈکٹرز: یہ میٹل یا میٹل آلیا ہوتے ہیں جو عالی کنڈکٹیوٹی اور کم مقاومتیت کے حامل ہوتے ہیں۔ ان کے پاس مثبت آئن کے گرد الیکٹران کے بادل سے گھرے ہوئے گرڈ کی ساخت ہوتی ہے۔ میٹلک کنڈکٹرز کے کچھ مثالیں چاندی، کپڑا، سونا، الومینیم، لوہا، براس، برنز، وغیرہ ہیں۔
غیر میٹلک کنڈکٹرز: یہ غیر میٹل ہوتے ہیں جن کی ساخت میں کچھ آزاد الیکٹران یا آئن ہوتے ہیں۔ ان کی کنڈکٹیوٹی کم ہوتی ہے اور مقاومتیت زیادہ ہوتی ہے۔ غیر میٹلک کنڈکٹرز کے کچھ مثالیں گرافائٹ، کاربن نانوٹیوب، گرافین، وغیرہ ہیں۔
مائع میں کنڈکٹر
مائع کنڈکٹرز وہ مواد ہیں جن کا کوئی ثابت شکل نہیں ہوتی لیکن ان کا حجم ثابت رہتا ہے۔ ان کو مزید تقسیم کیا جا سکتا ہے میٹالک اور غیر میٹالک کنڈکٹروں میں۔
میٹالک کنڈکٹرز: یہ ایسے دھاتیں ہیں جو کمرہ درجہ حرارت پر یا گرم کرنے پر مائع ریاست میں ہوتی ہیں۔ ان کی کنڈکٹوٹی زیادہ ہوتی ہے اور مقاومت کم ہوتی ہے۔ ان کی ساخت صلیبی دھاتوں کی مانند ہوتی ہے لیکن ایٹمی فاصلے اور موبائلٹی زیادہ ہوتی ہے۔ میٹالک مائع کنڈکٹر کا ایک مثال تائمری ہے۔
غیر میٹالک کنڈکٹرز: یہ ایسے مائع ہیں جن میں حل شدہ آئنز یا مولکول ہوتے ہیں جو کارج لے سکتے ہیں۔ ان کی کنڈکٹوٹی میٹالوں کے مقابلے میں کم ہوتی ہے اور مقاومت زیادہ ہوتی ہے۔ ان کی ساخت قطبی یا آئونک حل شدہ پذرات کے ساتھ حلاب کی ہوتی ہے۔ کچھ غیر میٹالک مائع کنڈکٹرز کی مثالیں نمکی پانی، ایسڈ حل، الیکٹرولائٹس وغیرہ ہیں۔
عوامل جو برقی کنڈکٹروں کی کنڈکٹوٹی پر اثر ڈالتے ہیں
برقی کنڈکٹر کی کنڈکٹوٹی کئی عوامل پر منحصر ہوتی ہے، جیسے:
آزاد کارج کیریئرز کی قسم اور تعداد: ایک مادے میں جتنے زیادہ آزاد الیکٹران یا آئنز ہوں گے، اتنا ہی زیادہ کنڈکٹوٹی ہوگی اور مقاومت کم ہوگی۔
کنڈکٹر کا سائز اور شکل: کنڈکٹر جتنا لمبا اور پتلی ہوگا، اتنا ہی کم کنڈکٹوٹی ہوگی اور مقاومت زیادہ ہوگی۔
کنڈکٹر کا درجہ حرارت: کنڈکٹر کا درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، اتنا ہی کم کنڈکٹوٹی ہوگی اور مقاومت زیادہ ہوگی۔ یہ اس لیے ہوتا ہے کہ ایٹمز اور الیکٹران کی حرارتی کشیدگی کولیشنز کو بڑھا دیتی ہے اور کارج کیریئرز کی موبائلٹی کو کم کرتی ہے۔
کنڈکٹر میں خالصیوں یا خرابیوں کی موجودگی: کنڈکٹر میں جتنی زیادہ خالصیاں یا خرابیاں ہوں گی، اتنا ہی کم کنڈکٹوٹی ہوگی اور مقاومت زیادہ ہوگی۔ یہ اس لیے ہوتا ہے کہ خالصیاں یا خرابیاں کارج کیریئزر کے لیے سکیٹر کے مرکز کی طرح کام کرتی ہیں اور ان کی میانہ آزاد راستہ کو کم کرتی ہیں۔
لاگو کردہ برقی میدان کی فریکوئنسی: لاگو کردہ برقی میدان کی فریکوئنسی جتنا زیادہ ہوگی، اتنا ہی کم کنڈکٹوٹی ہوگی اور کنڈکٹر کی ریاکٹنس زیادہ ہوگی۔ یہ اس لیے ہوتا ہے کہ زیادہ فریکوئنسی پر، کارج کیریئزر برقی میدان کی تیز تبدیلیوں کو نہیں پیرو کرسکتے اور مخالف میگناٹک میدان پیدا کرتے ہیں۔
برقی کنڈکٹروں کے اطلاق
برقی کنڈکٹرز کی سائنس اور انجینئرنگ کے مختلف شعبوں میں کئی اطلاق ہیں۔ ان میں سے کچھ یہ ہیں:
برقی کیبلنگ: برقی تار کوپر یا الومینیم کنڈکٹروں سے بنے ہوتے ہیں جو بجلی کی مقدار کو پاور سروس سے لوڈ تک منتقل کرتے ہیں۔ ان کو انسلیٹنگ میٹریلز سے کوٹ کیا جاتا ہے تاکہ شارٹ سرکٹ اور برقی شوک کو روکا جا سکے۔
برقی سرکٹ: برقی سرکٹ برقی کارنٹ کا استعمال کرتے ہوئے خاص کام کرنے والے برقی کمپوننٹس کے نیٹ ورک ہوتے ہیں۔ ان کو مختلف قسم کے کنڈکٹرز، جیسے تار, ریزسٹرز, کیپیسٹرز, اینڈکٹرز, ڈائودز, ٹرانزسٹرز وغیرہ سے بنایا جاتا ہے۔
بجلیاتی مشینز: بجلیاتی مشینز وہ دستیاب ہیں جو بجلی کی توانائی کو مکانی توانائی میں یا اس کے عکس میں تبدیل کرتے ہیں۔ ان کی بنیاد بجلی کے سرنگ اور مغناطیسی فیلڈ پر ہوتی ہے۔ ان میں مختلف قسم کے کنڈکٹرز استعمال ہوتے ہیں، جیسے کوئلز، وائنڈنگز، روٹرز، سٹیٹرز، آرمیچرز، وغیرہ۔
بجلیاتی سینسرز: بجلیاتی سینسرز وہ دستیاب ہیں جو درجہ حرارت، دباؤ، روشنی، آواز وغیرہ جیسی طبیعی مقدار کو شناسی کرتے ہیں اور انہیں بجلی کے سگنل میں تبدیل کرتے ہیں۔ ان میں مختلف قسم کے کنڈکٹرز استعمال ہوتے ہیں، جیسے الیکٹروڈز، تار، کوئلز، ریزسٹرز، کیپیسٹرز، وغیرہ۔ کچھ بجلیاتی سینسرز کے مثالیں ٹھرموکوپلز، فوٹوڈائیوز، ایل ڈی آر، پائیزو الیکٹرک سینسرز، وغیرہ ہیں۔
خاتمہ
بجلی کے کنڈکٹرز کئی ایپلیکیشنز کے لئے ضروری مواد ہیں جو بجلی کے سرنگ اور بجلی کے فیلڈز کے ساتھ شامل ہوتے ہیں۔ ان کی مختلف قسم، خصوصیات اور ان کی کنڈکٹیوٹی پر اثر انداز عوامل ہیں۔ ان کا استعمال مختلف قسم کے بجلیاتی سینسرز بنانے کے لئے بھی کیا جاتا ہے جو طبیعی پدیدہ کو شناسی اور ناپ سکتے ہیں۔ بجلی کے کنڈکٹرز نئی تکنالوجیوں اور نوآوریوں کے ساتھ مستقل طور پر ترقی کر رہے ہیں تاکہ مختلف صنعتوں اور شعبوں کی مطلوبات کو پورا کیا جا سکے۔
ایک بیان: اصلي کو تحفظ دينے کا سامنا كریں، اچھے مضامین کو شير كرنا قابلِ تقدير ہے، اگر کوئي تخطی ہو تو حذف کرنے کیلئے ربط کریں۔
