Μαέστροι και οι εφαρμογές τους

Κατά τη μελέτη του ηλεκτρικού ρεύματος, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε για τους αγωγούς. Τα υλικά υπάρχουν σε διάφορες μορφές. Μερικοί μπορεί να είναι εξαιρετικοί μαέστροι και άλλοι όχι. Αλλά είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τι κάνει ένα στοιχείο εξαιρετικό αγωγό. Ορισμένα υλικά διευκολύνουν τη ροή φορτίου ή ηλεκτρονίων μέσω αυτών προς διάφορες κατευθύνσεις. αυτή η ικανότητα είναι βασικά που κάνει ένα υλικό ηλεκτρικό αγωγό.

Ανάλογα με την ικανότητα αγωγής του ηλεκτρισμού, τα υλικά χωρίζονται σε αγωγούς, υπεραγωγούς και μονωτές. Η γνώση των αγωγών βοηθά στην κατασκευή ηλεκτρονικών συσκευών και πολλά άλλα.

Τι είναι οι αγωγοί;

Οι αγωγοί είναι βασικά υλικά ικανά να αφήνουν τον ηλεκτρισμό να ρέει ελεύθερα μέσα από αυτούς. Εκτός από αυτό, η θερμότητα ρέει επίσης πολύ εύκολα μέσω των αγωγών. Ένας καλός αγωγός επιτρέπει μια διαδρομή χωρίς αντίσταση για ένα καλώδιο μεσολάβησης ρεύματος που διέρχεται από αυτό.

Αν εξηγήσουμε την επισκόπηση των αγωγών, βασικά διαθέτουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στην επιφάνεια, και αυτά τα ηλεκτρόνια επιτρέπουν την αβίαστη ροή του ρεύματος μέσω αυτών. Οι ηλεκτρικοί αγωγοί διευκολύνουν την ελεύθερη ροή ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων του υλικού. Τα μέταλλα θεωρούνται εξαιρετικοί αγωγοί. Οι ηλεκτρικοί αγωγοί μπορούν να κατασκευαστούν από μέταλλα, κράματα μετάλλων, ορισμένα αμέταλλα (γραφίτης, αγώγιμα πολυμερή) και ηλεκτρολύτες. Τα μέταλλα είναι πολύ συχνά χρησιμοποιούμενοι ηλεκτρικοί αγωγοί επειδή έχουν υψηλή αγωγιμότητα και επίσης χαμηλή αντίσταση.

Πώς ρέει το ρεύμα μέσω ενός ηλεκτρικού αγωγού;

Τα άτομα σε έναν ηλεκτρικό αγωγό δεν διαθέτουν ενεργειακό κενό μεταξύ της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης σθένους και τα ηλεκτρόνια στην εξωτερική επιφάνεια της ζώνης σθένους παραμένουν χαλαρά συνδεδεμένα με το άτομο. Όταν ένα ηλεκτρόνιο φτάσει σε διεγερμένη κατάσταση για την ηλεκτροκινητική δύναμη του θερμικού φαινομένου, μετατοπίζεται από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητάς του.

Η ζώνη αγωγιμότητας είναι το μέρος όπου το ηλεκτρόνιο επιτυγχάνει την απελευθέρωση για να κινηθεί ελεύθερα στην επιφάνεια του αγωγού. Η ζώνη αγωγιμότητας είναι βασικά όπου η ποσότητα των ηλεκτρονίων είναι άφθονη.

Με πιο απλά λόγια, μπορούμε να πούμε ότι στον αγωγό φαίνονται μεταλλικοί δεσμοί, οι οποίοι είναι χτισμένοι στη δομή των θετικών μεταλλικών ιόντων. Νέφος ηλεκτρονίων περιβάλλει αυτές τις δομές εξωτερικά.

Όταν υπάρχει διαφορά δυναμικού σε δύο σημεία στον αγωγό, τα ηλεκτρόνια αποκτούν αρκετή ενέργεια για να ταξιδέψουν από το χαμηλότερο επίπεδο δυναμικού στο υψηλότερο επίπεδο δυναμικού στη ζώνη αγωγιμότητας, ξεπερνώντας μια μικρή αντίσταση που δημιουργείται από το υλικό του αγωγού. Τα ηλεκτρόνια εδώ θα ρέουν ενάντια στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος.

Ιδιότητες ενός ηλεκτρικού αγωγού.

Μερικές από τις κύριες ιδιότητες ενός ηλεκτρικού αγωγού είναι οι ακόλουθες:

• Μπορεί να συμβεί ελεύθερη κίνηση ηλεκτρονίων ή ιόντων σε έναν αγωγό.
• Το ηλεκτρικό πεδίο που υπάρχει μέσα σε έναν αγωγό θα πρέπει να είναι μηδενικό για να αφήνει τα ηλεκτρόνια να ρέουν μέσα από τον αγωγό χωρίς κόπο.
• Η πυκνότητα φορτίου που υπάρχει στον αγωγό είναι πάντα μηδέν, πράγμα που σημαίνει ότι τα θετικά και τα αρνητικά φορτία μέσα στον αγωγό πάντα ακυρώνονται μεταξύ τους.
• Εντοπίζονται μόνο δωρεάν χρεώσεις στην επιφάνεια του αγωγού, επειδή δεν υπάρχουν φορτίσεις μέσα στον αγωγό.
• Το ηλεκτρικό πεδίο που λειτουργεί στον αγωγό είναι πάντα κάθετο στην επιφάνεια του ίδιου αγωγού.

Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι αγωγών;

Συμπαγής αγωγός:Μεταλλικοί αγωγοί –  χαλκός, αλουμίνιο, χρυσός, ασήμι κ.λπ.

Μη μεταλλικοί αγωγοί:Γραφίτης κ.λπ.

Αγωγοί από κράμα:μπρούτζος, ορείχαλκος κ.λπ.

Αγωγός υγρών:Μεταλλικός αγωγός – υδράργυρος.

Μη μεταλλικός αγωγός:όξινα διαλύματα, αλατούχο νερό κ.λπ.

Ωμικοί αγωγοί:Αυτοί είναι οι αγωγοί που υπακούουν στο νόμο του Ohm (V ∝ I). Παράδειγμα:ασήμι, χαλκός, αλουμίνιο κ.λπ.

Μη Ωμικοί αγωγοί:Αυτοί οι αγωγοί δεν ακολουθούν ποτέ το νόμο του Ohm και το γράφημα V vs I δεν θα δώσει ποτέ μια ευθεία γραμμή επίσης. Παράδειγμα:θερμίστορ, νήμα λαμπτήρα κ.λπ.

Μεταλλικοί αγωγοί:Η πλειοψηφία των αγωγών που βλέπουμε είναι κατασκευασμένοι από μέταλλα. Ένα παράδειγμα είναι ότι τα καλώδια που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές συσκευές είναι κυρίως κατασκευασμένα από χαλκό ή κράματα. Τα ηλεκτρικά βύσματα που χρησιμοποιούμε αποτελούνται από μέταλλο, καθώς και το αγώγιμο υλικό στο εσωτερικό του περιέχει μέταλλα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι υπάρχουν αναρίθμητα ελεύθερα ηλεκτρόνια στα μέταλλα που προάγουν την εύκολη κινητικότητα για να αφήσει το ρεύμα να ρέει.

Όσο περισσότερος είναι ο αριθμός των ελεύθερων ηλεκτρονίων, τόσο καλύτερος είναι ο αγωγός. Από όλα τα μέταλλα, ο χαλκός και το αλουμίνιο είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι αγωγοί, παρόλο που το ασήμι είναι ο καλύτερος αγωγός. Αυτό συμβαίνει επειδή το ασήμι είναι ακριβό και η χρήση του σε απλές ηλεκτρονικές συσκευές θα αυξήσει τις τιμές. γι' αυτό χρησιμοποιείται χαλκός και αλουμίνιο.

Ιωνικοί αγωγοί:οποιοσδήποτε αγωγός στη μορφή του διαλύματος ονομάζεται ιονικός αγωγός. Αυτά εμπίπτουν στους αγωγούς υγρών. Το αλμυρό νερό είναι ένας εξαιρετικός ιονικός αγωγός για τον ηλεκτρισμό.

Το μαγνήσιο, το διβορίδιο, ο χαλκός κ.λπ., είναι μερικοί από τους καλύτερους υπεραγωγούς.

Συμπέρασμα.

Έχουμε συζητήσει διάφορες πτυχές που σχετίζονται με τους αγωγούς και τη σημασία του αγωγού στη ροή ηλεκτρικής ενέργειας λεπτομερώς. Οι αγωγοί παίζουν σημαντικό ρόλο στην κατασκευή ηλεκτρικών συσκευών και επίσης στη διεξαγωγή πειραμάτων. Είναι ενσωματωμένο σε κάθε μικρό πράγμα που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή, είτε στο σίδερο, είτε στο ηλεκτρικό ρεύμα είτε στο φούρνο μας επίσης.

Η ύπαρξη σαφούς αντίληψης σχετικά με τη χρησιμότητα της σημασίας του αγωγού είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη βαθύτερης γνώσης και για τη φυσική.