Sifat bahan elektrik

Kabel ini, yang biasa digunakan, terdiri daripada dawai tembaga, logam yang tinggi, ditutup dengan plastik penebat, bahan kekonduksian yang sangat rendah

Apakah sifat elektrik bahan?

The sifat elektrik bahan -bahan adalah mereka yang menentukan tindak balas mereka terhadap laluan arus elektrik, iaitu keupayaan mereka untuk menjalankan dan menentang (dimiliki untuk menghantar elektrik dan penentangan terhadap laluan yang sama). Menurut kriteria ini, bahan -bahan diklasifikasikan kepada tiga kategori: konduktor, penebat dan semikonduktor.

Pelupusan zarah yang membentuk atom bertanggungjawab untuk tindak balas ini. Dua daripada yang paling penting, proton dan elektron, dicirikan dengan mempunyai caj elektrik, harta benda, seperti jisim.

Dalam kes bahan konduktif, mudah untuk menubuhkan arus elektrik di dalam, kerana ada yang mempunyai elektron bebas, yang tidak dikaitkan dengan atom tertentu. Biasanya, pergerakan elektron ini adalah rawak, tetapi jika mana -mana ejen luaran menjaga memindahkannya secara teratur, arus dijana.

Sebaliknya, nukleus atom dalam bahan penebat mampu mengekalkan elektron dengan lebih kukuh, jadi tidak begitu mudah sehingga caj elektrik beredar melalui mereka.

Bagi bahan semikonduktor, ini mempunyai ciri -ciri pertengahan, iaitu, mereka boleh menjalankan elektrik dalam keadaan tertentu. Ini menjadikan mereka sangat berguna dalam peranti elektronik, kerana ia berfungsi sebagai penguat dan sebagai pengawal selia intensiti dan laluan arus, antara fungsi lain.

Ia dapat melayani anda: kecerunan tekanan: Apa itu dan bagaimana ia dikira

Apakah sifat elektrik bahan?

Kekonduksian elektrik

Ahli fizik Inggeris Stephen Gray (1666-1736) adalah salah satu yang pertama untuk mengklasifikasikan bahan dalam konduktor dan penebat, mengikut kemudahan mereka untuk menjalankan elektrik. Secara semulajadi, cara yang ideal untuk mengetahui adalah meluluskan arus elektrik melalui bahan yang berbeza dan mengkaji tindak balas masing -masing.

Walau bagaimanapun, apabila arus elektrik diedarkan melalui objek, ketumpatan semasa (intensiti per unit kawasan) dibuat di dalam), yang, untuk banyak bahan, adalah berkadar dengan medan elektrik yang dihasilkan.

Kedua -dua medan elektrik dan ketumpatan semasa adalah jumlah vektor, jadi mereka dilambangkan dengan berani, untuk membezakannya dari yang tidak. Sekiranya medan elektrik dipanggil Dan Dan ketumpatan semasa adalah J, Kemudian anda boleh menulis:

J ∝ Dan

Di mana simbol "∝" berbunyi "... berkadar dengan ...". Untuk mewujudkan kesamaan, pemalar berkadar diperlukan, dipanggil σ (baca "sigma"), yang dikenali sebagai kekonduksian elektrik bahan. Oleh itu:

J = σ Dan

Unit

Kekonduksian elektrik dinyatakan dalam amps /volt-meter, atau disingkat A /V ∙ m, kerana ketumpatan semasa diberikan dalam A /m² dan medan elektrik dalam v/m. Kota antara arus yang melalui bahan dan voltan yang digunakan untuknya adalah konduktansi G dan unit ukurannya adalah Siemens Dan disingkat, oleh itu, kekonduksian σ juga boleh dinyatakan sebagai s/m atau s ∙ m^-1.

Bahan di mana J = σ Dan Mereka tahu bagaimana Bahan ohmic, Baiklah ini adalah bentuk mikroskopik undang -undang ohm yang terkenal untuk litar elektrik rintangan v = i ∙ r, di mana v adalah voltan, dan arus dan r rintangan elektrik.

Boleh melayani anda: apakah sifat perkara? (Dengan contoh)

Bahan dan bahan konduktor

Undang -undang Ohm menetapkan bahawa semakin tinggi medan elektrik di dalam pemandu, semakin besar ketumpatan semasa, fakta yang disukai ketika σ adalah besar. Oleh itu, pemandu yang baik adalah mereka yang mempunyai kekonduksian tinggi.

Bahan dengan mudah untuk mengangkut arus boleh menjadi konduktor elektronik atau konduktor elektrolisis. Yang pertama mempunyai elektron bebas yang dipanggil, iaitu elektron sedikit atau tidak ada yang dikaitkan dengan beberapa atom tertentu, dan oleh itu dapat beredar melalui bahan. Di antaranya logam menonjol: perak, tembaga dan emas, sebagai contoh.

Apabila voltan ditubuhkan dalam sekeping tembaga, medan elektrik dibuat di mana elektron bebas bergerak, menghasilkan arus elektrik ke arah yang bertentangan ke medan.

Jenis konduktor kedua, elektrolisis, adalah penyelesaian dalam medium akueus asid, pangkalan atau garam yang berlainan. Dalam hal ini, memandu dilakukan terima kasih kepada ion positif dan negatif (kation dan anion masing -masing), mampu bergerak di tengah, dipandu oleh elektrod dengan beban tanda bertentangan.

Kecuali voltan tinggi, konduktor elektrolitik juga mematuhi undang -undang ohm.

Jadual Konduktif

Jadual berikut menunjukkan kekonduksian pelbagai bahan, konduktor, semikonduktor dan penebat, pada suhu 20 ° C.

Kekonduksian pelbagai bahan dapat diperhatikan dengan menggunakan suhu 20 ° C

Suhu adalah faktor penting untuk kekonduksian elektrik, kerana pada suhu yang lebih tinggi, kekonduksian berkurangan, disebabkan oleh pergolakan terma. Dengan cara ini, atom bergetar lebih cepat, meningkatkan bilangan perlanggaran di antara mereka dan elektron bebas, yang pergerakannya lebih tidak senonoh.

Ia boleh melayani anda: Teori Negeri pegun: Sejarah, Penjelasan, Berita

Sebaliknya, apabila suhu jatuh, bahan -bahan cenderung meningkatkan kekonduksian mereka. Ada yang boleh menjadi superkonduktor suhu yang sangat rendah, yang bermaksud bahawa kekonduksian mereka hampir tidak terhingga.

Walaupun logam adalah bahan memandu kecemerlangan par, graphene adalah yang mempunyai kekonduksian yang paling besar, seperti yang dapat kita perhatikan di dalam jadual.

Dia Graphene Ia bukan logam, tetapi bahan yang diperbuat daripada arang batu tulen, yang atomnya disusun dalam struktur yang sangat biasa. Menjadi juga konduktor haba yang sangat baik, graphene dapat menyokong laluan arus elektrik yang tinggi tanpa merosakkan haba.

Kekonduksian dan ketahanan

Ketika datang ke konduktor elektronik, anda bekerja keras dengan ketahanan, bukannya kekonduksian.

Resistivity adalah kebalikan atau kebalikan dari kekonduksian. Ini bermakna bahawa semakin besar kekonduksian bahan, semakin rendah ketahanannya.

Resistivity dilambangkan dengan huruf Yunani ρ (ia berbunyi "rho") dan seperti yang dikatakan di atas, ia boleh dinyatakan oleh:

ρ = 1 / σ

Bertentangan dengan kekonduksian, ketahanan meningkat dengan suhu, oleh itu, pada suhu yang lebih tinggi, ketahanan yang lebih besar.

Rujukan

1. Bauer, w. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 2. MC Graw Hill.  
2. Callister, w. Sains dan kejuruteraan bahan. Saya terbalik.
3. Buka Stax. Fizik kolej. Diperolehi dari: OpenStax.org.