Sa artikulong ito ay isasaalang-alang natin na ito ay isang konduktor. Dito tatalakayin ang mga tanong tungkol sa kahulugan nito, mga tampok at katangian. Tatalakayin din natin ang konsepto ng potensyal ng isang konduktor. Ang bagay na pinag-aaralan ay isang mahalagang pagtuklas at tagumpay ng agham, na nagbibigay-daan sa isang tao sa kasalukuyang yugto ng pag-unlad na bawasan ang gastos sa pagkonsumo ng mahalaga at nauubos na mga mapagkukunan ng mundo.
Introduction
Ang konduktor ay pangunahing isang substance, gayundin ang isang partikular na medium o materyal, na nagdadala ng electric current na may kaunti o walang sagabal. Ang mga konduktor ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga malayang gumagalaw na tagadala ng singil (mga partikulo na may singil), na malayang nakakagalaw sa loob ng mga konduktor. Ang mga carrier na ito ay naiimpluwensyahan ng isang conductor na malapit sa electrical voltage object at gumagawa ng conduction current.
May konsepto ng homogenous conductor. Ito ay isang hanay ng mga katangian na parehosa anumang punto. Ang isang halimbawa ay isang reochord - isang aparato para sa pagsukat ng email. paglaban gamit ang Wheatstone bridge method.
Dahil sa pagkakaroon ng malaking bilang ng mga free charge carrier at mataas na antas ng kanilang mobility, ang halaga ng partikular na dami na tumutukoy sa electrical conductivity ay umaabot sa malalaking halaga. Mula sa punto ng view ng electrodynamic science, ang isang konduktor ay isang daluyan na may malaking halaga ng tangent, na nagpapahiwatig ng anggulo ng pagkawala ng dielectric. Palaging nagaganap ang pagsasaalang-alang sa pamamagitan ng pagpapasiya ng isang malinaw na dalas. Ang isang perpektong konduktor sa kasong ito ay isang materyal na may halaga ng tgδ sa isang walang katapusang malaking sukat. Ang lahat ng iba pang uri ng naturang mga istraktura ay tinatawag na tunay, o lossy.
Bahagi ng electrical circuit
Ang konduktor ay bahagi ng isang de-koryenteng circuit (kawad sa pagkonekta, metal na bus, atbp.).
Ang isa sa mga pinaka-karaniwang conductive na istruktura ng solidong uri ay mga sangkap ng mga metal, semimetal at carbon (graphite at karbon). Kabilang sa mga halimbawa ng conductive liquid ang mercury, electrolytic solution, at metal melt. Sa mga gas na may kakayahang magsagawa ng kasalukuyang, ang pinaka-kilalang kinatawan ay gas sa ionized form (plasma). Maaaring baguhin ng ilang substance, mas madalas na semiconductors, ang kanilang conductive properties kung magbabago ang mga panlabas na kondisyon sa kanilang paligid, gaya ng pagtaas ng temperatura o doping.
Ang mga electric conductor ay mga sangkap at materyales na, alinsunod sa anyo ng paggalawang mga particle ay nahahati sa una at pangalawang uri. Sa unang kaso, ang pag-aari ng conductivity ay tinutukoy ng electronic motion, at sa pangalawa, sa pamamagitan ng ionic motion.
Kasalukuyan sa conductor
Sa ilalim ng electric current ay nangangahulugan ng paggalaw ng mga particle na may singil, sa maayos na paraan. Ang kasalukuyang ay maaaring mabuo sa iba't ibang mga kapaligiran. Ang isang kinakailangan ay ang pagkakaroon ng mga mobile charge carrier na maaaring gumalaw sa ilalim ng impluwensya ng isang field na inilalapat mula sa labas.
Ang
Current ay isang scalar value na maaaring tumagal ng dalawang value: positibo at negatibo. Depende ito sa di-makatwirang direksyon kung saan gumagalaw ang mga particle. Ang yunit ng kasalukuyang ay ang ampere (A).
Ang lakas ng agos sa konduktor ay isang dami na maaaring matukoy sa pamamagitan ng direksyon ng mga elementong may positibong sisingilin na bumubuo sa kasalukuyang. Sa kaso kapag ang agos ay dahil sa mga particle na may singil na "-", nakakakuha ito ng direksyon na kabaligtaran sa takbo ng tunay na bilis ng mga particle.
Natutukoy ang kasalukuyang lakas sa pamamagitan ng pagsusuri sa ratio Dq (halaga ng singil) na inilipat sa pamamagitan ng conductor cross section, bawat unit time Dt, sa dimensional na value ng mismong agwat:
I=Delta q/ Dela t.
Ang konsepto ng drift
Ang indicator na nagsasaad ng lakas ng agos ay malapit na nauugnay sa charge drift phenomenon. mga particle. Ipagpalagay na mayroon kaming isang konduktor, sa seksyon ng cross section (S) kung saan, mayroong isang tiyak na bilang ng mga carrier ng singil sa isang tiyak na dami na naaayon sa numero - n. Singilin ang lahat ng mga carriertumutugma sa halagang q0. Kung nag-aplay ka ng panlabas na electr. field (E), pagkatapos ang mga carrier ay makakakuha ng isang average na bilis v (isang indicator ng drift velocity), na nakadirekta patungo sa kabaligtaran na field. Kung ipagpalagay natin na ang drift ay may pare-parehong bilis (ang kasalukuyang gumagalaw sa parehong bilis at may parehong kapangyarihan), maaari nating kalkulahin ang lakas ng relasyon sa pagitan ng drift at paggalaw ng mga particle:
∆q=q0nv∆ts, na nagpapahiwatig na I=q0nvS
Ang kabuuang singil sa kabuuang volume ng cylinder na may halaga ng generatrix Dl=vDt ay.
Resistance Phenomenon
Ang electrical resistance ng isang conductor ay isang value na nagpapakilala sa mga katangian nito na maaaring pumigil sa daloy ng current, at ito ay katumbas din ng ratio ng boltahe sa mga dulong seksyon ng wire sa lakas ng kasalukuyang. naipasa na.
Ang konsepto ng impedance at ang phenomenon ng resistance waveform ay naglalarawan ng reaksyon para sa isang kasalukuyang circuit na may mga variable na halaga, pati na rin ang mga electromagnetic field. Sa kasong ito, ang konsepto ng isang risistor ay nangangahulugang isang bahagi ng radyo, ang layunin nito ay upang ipakilala ang aktibong pagtutol sa isang electr. chain.
Ang resistensya ng isang konduktor ay isang halaga na kadalasang tinutukoy ng titik R (maliit o malaki). Sa loob ng ilang partikular na limitasyon, ito ay pare-pareho at kinakalkula ng formula:
R=U/I, kung saan ang R ay ang dami ng resistensya, ipinapahiwatig ko ang lakas ng agos na dumadaloy sa pagitan ng iba't ibang dulo ng konduktor sa ilalim ng impluwensya ng potensyal na pagkakaiba (A), at ang U ay ang antaspagkakaiba sa kuryente. mga potensyal na matatagpuan sa magkabilang panig nito.
Pisikal na aspeto ng phenomenon
Ang
Electric current sa isang conductor ay isang nakaayos na paggalaw ng mga particle na may partikular na singil. Ang mga metal ay may mataas na electrical conductivity, na dahil sa pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga carrier ng elektron. kasalukuyang (conduction electron), na nabuo mula sa valence series ng mga electron ng mga metal. Ang huli ay hindi dapat kabilang sa isang partikular na uri ng mga atom.
Ang mga electron na gumagalaw dahil sa pagkilos ng field ay nagsisimulang kumalat sa inhomogeneity ng mga ionic lattice. Ang elektron mismo sa kasong ito ay nawawala ang momentum nito, at ang enerhiya na responsable para sa paggalaw ay na-convert sa panloob na enerhiya ng sala-sala ng isang mala-kristal na kalikasan. Nagdudulot ito ng pag-init ng konduktor dahil sa pagpasa ng email. kasalukuyang sa pamamagitan nito. Mahalagang tandaan na ang kahulugan ng isang linear na relasyon, na ipinahayag ng batas ng Ohm, ay hindi palaging iginagalang. Ang magnitude ng paglaban ay tinutukoy din ng mga tampok ng geometry nito at ang mga katangian ng partikular na email. paglaban ng materyal kung saan ito nabuo.
Seksyon ng konduktor
Ang cross section ng isang conductor ay isang katangiang malapit na nauugnay sa phenomenon ng resistensya nito. Ang katotohanan ay ang carrier ng singil sa metal ay isang libreng elektron. Ang pagiging nasa isang magulong anyo ng paggalaw, sila ay tulad ng mga molekula ng gas. Para sa kadahilanang ito, tinukoy ng klasikal na pisika ang mga electron sa isang metal bilang isang electron gas. Applicable ditomga legal na probisyon para sa mga ideal na gas.
Indikator ng density ng el. gas at ang istraktura ng mga kristal na sala-sala ay dahil sa uri ng metal. Para sa kadahilanang ito, ang paglaban ay nakasalalay sa uri ng sangkap mismo kung saan nilikha ang konduktor. Ang haba, temperatura at cross-sectional area nito ay isinasaalang-alang din. Ang impluwensya ng huli ay maaaring ipaliwanag dahil sa ang katunayan na ang pagbawas sa cross section ng daloy ng elektron sa loob ng konduktor, na may parehong halaga ng kasalukuyang lakas, ay humahantong sa isang compaction ng daloy. Nagdudulot ito ng pagtaas sa interaksyon sa pagitan ng electron at ng particle ng conductor substance.
Potensyal
Ang potensyal na elektrikal ng isang konduktor ay isang espesyal na katangian ng isang konduktor, na ipinakita bilang isang parameter ng scalar na enerhiya ng potensyal na enerhiya, na "napupuno" ng isang positibong sisingilin na bersyon ng yunit ng singil sa pagsubok, na inilagay sa isang tiyak na punto sa larangan. Upang sukatin ang halagang ito, ginagamit ang International System of Units (SI), katulad ng Volt (1V=1J / C). Ang electric potential ay katumbas ng ratio ng magnitude ng potensyal na enerhiya, na nagsasaad ng interaksyon ng charge at field, sa dimensyon ng charge mismo.
