విద్యుత్ ప్రవాహానికి కండక్టర్లు

నిరంతరం విద్యుత్ ఉపకరణాలను ఉపయోగించే ప్రతి వ్యక్తి ఎదుర్కొంటారు:

1. విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మోసే వైర్లు;

2. ఇన్సులేటింగ్ లక్షణాలతో విద్యుద్వాహకములు;

3. మొదటి రెండు రకాల పదార్థాల లక్షణాలను మిళితం చేసే సెమీకండక్టర్లు మరియు అనువర్తిత నియంత్రణ సిగ్నల్‌పై ఆధారపడి వాటిని మార్చడం.

ఈ సమూహాలలో ప్రతిదాని యొక్క విలక్షణమైన లక్షణం విద్యుత్ వాహకత యొక్క ఆస్తి.

కండక్టర్ అంటే ఏమిటి

కండక్టర్లు వాటి నిర్మాణంలో పెద్ద సంఖ్యలో ఉచిత, కనెక్ట్ చేయని విద్యుత్ ఛార్జీలను కలిగి ఉన్న పదార్ధాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి అనువర్తిత బాహ్య శక్తి ప్రభావంతో కదలడం ప్రారంభించవచ్చు. అవి ఘన, ద్రవ లేదా వాయువు కావచ్చు.

మీరు వాటి మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసంతో రెండు వైర్లను తీసుకుంటే మరియు వాటి లోపల ఒక మెటల్ వైర్ను కనెక్ట్ చేస్తే, అప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహం దాని ద్వారా ప్రవహిస్తుంది. దాని వాహకాలు పరమాణువుల బంధాలచే తిరిగి ఉంచబడని ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు. వారు వర్గీకరిస్తారు విద్యుత్ వాహకత లేదా ఏదైనా పదార్ధం దాని ద్వారా విద్యుత్ ఛార్జీలను పంపగల సామర్థ్యం - కరెంట్.

విద్యుత్ వాహకత యొక్క విలువ పదార్ధం యొక్క ప్రతిఘటనకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు సంబంధిత యూనిట్‌తో కొలుస్తారు: సిమెన్స్ (సెం.మీ.).

1 cm = 1/1 ohm.

ప్రకృతిలో, ఛార్జ్ క్యారియర్లు కావచ్చు:

• ఎలక్ట్రాన్లు;

• అయాన్లు;

• రంధ్రాలు.

ఈ సూత్రం ప్రకారం, విద్యుత్ వాహకత ఇలా విభజించబడింది:

• ఎలక్ట్రానిక్;

• అయానిక్;

• ఒక రంధ్రము.

వైర్ యొక్క నాణ్యత దరఖాస్తు వోల్టేజ్ విలువపై దానిలో ప్రవహించే కరెంట్ యొక్క ఆధారపడటాన్ని అంచనా వేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. ఈ విద్యుత్ పరిమాణాల కొలత యూనిట్లను నియమించడం ద్వారా దీనిని పిలవడం ఆచారం - వోల్ట్-ఆంపియర్ లక్షణం.

వాహక తీగలు

ఈ రకమైన అత్యంత సాధారణ ప్రతినిధులు లోహాలు. ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాన్ని తరలించడం ద్వారా వారి విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రత్యేకంగా సృష్టించబడుతుంది.

లోహాల లోపల, అవి రెండు రాష్ట్రాలలో ఉన్నాయి:

• సంయోగం యొక్క అణు శక్తులతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది;

• ఉచితంగా.

అణువు యొక్క కేంద్రకం యొక్క ఆకర్షణీయమైన శక్తుల ద్వారా కక్ష్యలో ఉంచబడిన ఎలక్ట్రాన్లు, ఒక నియమం వలె, బాహ్య ఎలక్ట్రోమోటివ్ శక్తుల చర్యలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టించడంలో పాల్గొనవు. ఉచిత కణాలు భిన్నంగా ప్రవర్తిస్తాయి.

మెటల్ వైర్‌కు EMF వర్తించకపోతే, ఉచిత ఎలక్ట్రాన్‌లు యాదృచ్ఛికంగా, యాదృచ్ఛికంగా, ఏ దిశలోనైనా కదులుతాయి. ఈ కదలిక ఉష్ణ శక్తి కారణంగా ఉంటుంది. ఇది ఏ క్షణంలోనైనా ప్రతి కణం యొక్క కదలిక యొక్క విభిన్న వేగం మరియు దిశల ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది.

E తీవ్రత కలిగిన బాహ్య క్షేత్రం యొక్క శక్తిని కండక్టర్‌కు వర్తింపజేసినప్పుడు, అనువర్తిత క్షేత్రానికి ఎదురుగా దర్శకత్వం వహించిన శక్తి అన్ని ఎలక్ట్రాన్‌లపై కలిసి మరియు ఒక్కొక్కటిగా పనిచేస్తుంది. ఇది ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఖచ్చితమైన ఆధారిత కదలికను సృష్టిస్తుంది లేదా ఇతర మాటలలో, విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది.

లోహాల యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణం ఒక విభాగం మరియు పూర్తి సర్క్యూట్ కోసం ఓం యొక్క చట్టం యొక్క ఆపరేషన్‌కు సరిపోయే సరళ రేఖ.

స్వచ్ఛమైన లోహాలతో పాటు, ఇతర పదార్థాలు కూడా ఎలక్ట్రానిక్ వాహకతను కలిగి ఉంటాయి. వాటిలో ఉన్నవి:

• మిశ్రమాలు;

• కార్బన్ యొక్క కొన్ని మార్పులు (గ్రాఫైట్, బొగ్గు).

లోహాలతో సహా పైన పేర్కొన్న అన్ని పదార్థాలు మొదటి రకం కండక్టర్లుగా వర్గీకరించబడ్డాయి. వాటి విద్యుత్ వాహకత ఎలెక్ట్రిక్ కరెంట్ యొక్క మార్గం కారణంగా ఒక పదార్ధం యొక్క ద్రవ్యరాశి బదిలీకి సంబంధించి ఏ విధంగానూ సంబంధం కలిగి ఉండదు, కానీ ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక ద్వారా మాత్రమే సంభవిస్తుంది.

లోహాలు మరియు మిశ్రమాలు చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు ఉన్న వాతావరణంలో ఉంచినట్లయితే, అవి సూపర్ కండక్టివిటీ స్థితికి చేరుకుంటాయి.

అయాన్ కండక్టర్లు

ఈ తరగతిలో చార్జ్ చేయబడిన అయాన్ల కదలిక కారణంగా విద్యుత్ ప్రవాహం సృష్టించబడే పదార్థాలు ఉన్నాయి. అవి టైప్ II కండక్టర్లుగా వర్గీకరించబడ్డాయి. ఇది:

• స్థావరాలు, యాసిడ్ లవణాలు యొక్క పరిష్కారాలు;

• వివిధ అయానిక్ సమ్మేళనాల కరుగుతుంది;

• వివిధ వాయువులు మరియు ఆవిరి.

ద్రవంలో విద్యుత్ ప్రవాహం

ఇందులో విద్యుత్ వాహక ద్రవాలు విద్యుద్విశ్లేషణ - ఛార్జీలతో పాటు పదార్థాన్ని బదిలీ చేయడం మరియు ఎలక్ట్రోడ్‌లపై దాని నిక్షేపణను సాధారణంగా ఎలక్ట్రోలైట్స్ అని పిలుస్తారు మరియు ప్రక్రియను విద్యుద్విశ్లేషణ అంటారు.

యానోడ్ ఎలక్ట్రోడ్‌కు సానుకూల సంభావ్యత మరియు కాథోడ్‌కు ప్రతికూల సంభావ్యత యొక్క అనువర్తనం కారణంగా ఇది బాహ్య శక్తి క్షేత్రం యొక్క చర్యలో సంభవిస్తుంది.

ఎలక్ట్రోలైట్ డిస్సోసియేషన్ యొక్క దృగ్విషయం కారణంగా ద్రవాల లోపల అయాన్లు ఏర్పడతాయి, ఇది తటస్థ లక్షణాలను కలిగి ఉన్న పదార్ధం యొక్క కొన్ని అణువులను వేరు చేయడంలో ఉంటుంది. ఒక ఉదాహరణ కాపర్ క్లోరైడ్, ఇది సజల ద్రావణంలో దాని భాగం కాపర్ అయాన్లు (కాటయాన్స్) మరియు క్లోరిన్ (అయాన్లు) లోకి కుళ్ళిపోతుంది.

CuCl2꞊Cu2 ++ 2Cl-

ఎలక్ట్రోలైట్‌కు వర్తించే వోల్టేజ్ చర్యలో, కాటయాన్‌లు ఖచ్చితంగా కాథోడ్‌కు మరియు అయాన్లు యానోడ్‌కు కదలడం ప్రారంభిస్తాయి. ఈ విధంగా, మలినాలను లేకుండా రసాయనికంగా స్వచ్ఛమైన రాగి పొందబడుతుంది, ఇది కాథోడ్పై జమ చేయబడుతుంది.

ద్రవాలతో పాటు, ప్రకృతిలో ఘన ఎలక్ట్రోలైట్లు కూడా ఉన్నాయి. వాటిని సూపర్యోనిక్ కండక్టర్స్ (సూపర్-అయాన్లు) అని పిలుస్తారు, ఇవి స్ఫటికాకార నిర్మాణం మరియు రసాయన బంధాల అయానిక్ స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి ఒకే రకమైన అయాన్ల కదలిక కారణంగా అధిక విద్యుత్ వాహకతను కలిగిస్తాయి.

ఎలక్ట్రోలైట్స్ యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణం గ్రాఫ్‌లో చూపబడింది.

వాయువులలో విద్యుత్ ప్రవాహం

సాధారణ పరిస్థితుల్లో, గ్యాస్ మీడియం ఇన్సులేటింగ్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు కరెంట్ నిర్వహించదు. కానీ వివిధ అవాంతర కారకాల ప్రభావంతో, విద్యుద్వాహక లక్షణాలు తీవ్రంగా తగ్గుతాయి మరియు మాధ్యమం యొక్క అయనీకరణం యొక్క మార్గాన్ని రేకెత్తిస్తాయి.

ఇది కదిలే ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా తటస్థ అణువుల బాంబు దాడి నుండి పుడుతుంది. ఫలితంగా, ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ కట్టుబడి ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు అణువు నుండి పడగొట్టబడతాయి మరియు అణువు సానుకూల చార్జ్‌ను పొందుతుంది, ఇది అయాన్‌గా మారుతుంది. అదే సమయంలో, అయనీకరణ ప్రక్రియను కొనసాగిస్తూ, గ్యాస్ లోపల అదనపు ఎలక్ట్రాన్లు ఏర్పడతాయి.

ఈ విధంగా, సానుకూల మరియు ప్రతికూల కణాల ఏకకాల కదలిక ద్వారా వాయువు లోపల విద్యుత్ ప్రవాహం సృష్టించబడుతుంది.

సిన్సియర్ డిశ్చార్జ్

వాయువు లోపల వర్తించే విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలాన్ని వేడి చేసినప్పుడు లేదా పెంచేటప్పుడు, మొదట స్పార్క్ బయటకు వస్తుంది. ఈ సూత్రం ప్రకారం, సహజ మెరుపు ఏర్పడుతుంది, ఇందులో ఛానెల్‌లు, జ్వాల మరియు ఎగ్సాస్ట్ టార్చ్ ఉంటాయి.

ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో, ఎలక్ట్రోస్కోప్ యొక్క ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య స్పార్క్ గమనించవచ్చు.అంతర్గత దహన యంత్రాల స్పార్క్ ప్లగ్స్లో స్పార్క్ డిచ్ఛార్జ్ యొక్క ఆచరణాత్మక అమలు ప్రతి వయోజనుడికి తెలుసు.

ఆర్క్ డిచ్ఛార్జ్

స్పార్క్ బాహ్య క్షేత్రం యొక్క అన్ని శక్తి వెంటనే దాని ద్వారా వినియోగించబడుతుందనే వాస్తవం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. వోల్టేజ్ మూలం గ్యాస్ ద్వారా ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని నిర్వహించగలిగితే, అప్పుడు ఒక ఆర్క్ ఏర్పడుతుంది.

ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ యొక్క ఉదాహరణ వివిధ మార్గాల్లో లోహాల వెల్డింగ్. దాని ప్రవాహం కోసం, కాథోడ్ యొక్క ఉపరితలం నుండి ఎలక్ట్రాన్ల ఉద్గారం ఉపయోగించబడుతుంది.

కరోనల్ ఎజెక్షన్

ఇది అధిక బలం మరియు అసమాన విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాలతో గ్యాస్ వాతావరణంలో జరుగుతుంది, ఇది 330 kV మరియు అంతకంటే ఎక్కువ వోల్టేజ్‌తో అధిక-వోల్టేజ్ ఓవర్‌హెడ్ పవర్ లైన్‌లపై వ్యక్తమవుతుంది.

ఇది కండక్టర్ మరియు విద్యుత్ లైన్ యొక్క దగ్గరగా ఉండే విమానం మధ్య ప్రవహిస్తుంది. కరోనా డిశ్చార్జ్‌లో, ఎలక్ట్రోడ్‌లలో ఒకదాని దగ్గర ఎలక్ట్రాన్ ప్రభావం యొక్క పద్ధతి ద్వారా అయనీకరణ జరుగుతుంది, ఇది పెరిగిన బలాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

గ్లో ఉత్సర్గ

ఇది ప్రత్యేక గ్యాస్ డిచ్ఛార్జ్ దీపాలు మరియు గొట్టాలు, వోల్టేజ్ స్టెబిలైజర్లలో వాయువుల లోపల ఉపయోగించబడుతుంది.ఇది ఎగ్సాస్ట్ గ్యాప్లో ఒత్తిడిని తగ్గించడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది.

వాయువులలో అయనీకరణ ప్రక్రియ పెద్ద విలువను చేరుకున్నప్పుడు మరియు వాటిలో సమాన సంఖ్యలో సానుకూల మరియు ప్రతికూల చార్జ్ క్యారియర్లు ఏర్పడినప్పుడు, ఈ స్థితిని ప్లాస్మా అంటారు. ప్లాస్మా వాతావరణంలో గ్లో డిచ్ఛార్జ్ కనిపిస్తుంది.

వాయువులలో ప్రవాహాల ప్రవాహం యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణం చిత్రంలో చూపబడింది. ఇది విభాగాలను కలిగి ఉంటుంది:

1. ఆధారపడిన;

2. స్వీయ-ఉత్సర్గ.

మొదటిది బాహ్య అయానైజర్ ప్రభావంతో ఏమి జరుగుతుందో మరియు అది పని చేయడం ఆపివేసినప్పుడు బయటకు వెళ్తుంది. అన్ని పరిస్థితులలోనూ స్వీయ-ఎజెక్ట్ ప్రవహిస్తూనే ఉంటుంది.

హోల్ వైర్లు

వాటిలో ఉన్నవి:

• జెర్మేనియం;

• సెలీనియం;

• సిలికాన్;

• టెల్లూరియం, సల్ఫర్, సెలీనియం మరియు కొన్ని సేంద్రీయ పదార్ధాలతో కొన్ని లోహాల సమ్మేళనాలు.

వాటిని సెమీకండక్టర్స్ అని పిలుస్తారు మరియు సమూహం సంఖ్య 1 కి చెందినవి, అంటే, అవి ఛార్జీల ప్రవాహం సమయంలో పదార్థం యొక్క బదిలీని ఏర్పరచవు. వాటి లోపల ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల సాంద్రతను పెంచడానికి, కట్టుబడి ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లను వేరు చేయడానికి అదనపు శక్తిని ఖర్చు చేయడం అవసరం. దానిని అయనీకరణ శక్తి అంటారు.

ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జంక్షన్ సెమీకండక్టర్‌లో పనిచేస్తుంది. దాని కారణంగా, సెమీకండక్టర్ కరెంట్‌ను ఒక దిశలో పంపుతుంది మరియు దానికి వ్యతిరేక బాహ్య క్షేత్రం వర్తించినప్పుడు వ్యతిరేక దిశలో బ్లాక్ చేస్తుంది.

సెమీకండక్టర్లలో వాహకత:

1. స్వంతం;

2. అపరిశుభ్రత.

మొదటి రకం నిర్మాణాలలో అంతర్లీనంగా ఉంటుంది, దీనిలో ఛార్జ్ క్యారియర్లు వాటి పదార్ధం నుండి అణువుల అయనీకరణ ప్రక్రియలో కనిపిస్తాయి: రంధ్రాలు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు. వారి ఏకాగ్రత పరస్పరం సమతుల్యంగా ఉంటుంది.

రెండవ రకం సెమీకండక్టర్ అశుద్ధ వాహకతతో స్ఫటికాలను చేర్చడం ద్వారా సృష్టించబడుతుంది. అవి త్రివాలెంట్ లేదా పెంటావాలెంట్ మూలకం యొక్క పరమాణువులను కలిగి ఉంటాయి.

వాహక సెమీకండక్టర్లు:

• ఎలక్ట్రానిక్ n-రకం «ప్రతికూల»;

• రంధ్రం p-రకం «పాజిటివ్».

వోల్ట్-ఆంపియర్స్ సాధారణ లక్షణం సెమీకండక్టర్ డయోడ్ గ్రాఫ్‌లో చూపబడింది.

వివిధ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు పరికరాలు సెమీకండక్టర్ల ఆధారంగా పనిచేస్తాయి.

సూపర్ కండక్టర్స్

చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, కొన్ని రకాల లోహాలు మరియు మిశ్రమాల నుండి పదార్థాలు సూపర్ కండక్టివిటీ అని పిలువబడే స్థితికి వెళతాయి. ఈ పదార్ధాల కోసం, ప్రస్తుత విద్యుత్ నిరోధకత దాదాపు సున్నాకి తగ్గుతుంది.

ఉష్ణ లక్షణాలలో మార్పు కారణంగా పరివర్తన జరుగుతుంది.అయస్కాంత క్షేత్రం లేనప్పుడు సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తన సమయంలో వేడి యొక్క శోషణ లేదా విడుదలకు సంబంధించి, సూపర్ కండక్టర్లు 2 రకాలుగా విభజించబడ్డాయి: నం. 1 మరియు నం. 2.

వైర్ల సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం రెండు పొరుగు ఎలక్ట్రాన్లకు కట్టుబడి ఉన్న స్థితి సృష్టించబడినప్పుడు కూపర్ జతల ఏర్పడటం వలన సంభవిస్తుంది. సృష్టించబడిన జత డబుల్ ఎలక్ట్రాన్ ఛార్జ్ కలిగి ఉంటుంది.

సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిలో లోహంలో ఎలక్ట్రాన్ల పంపిణీ గ్రాఫ్‌లో చూపబడింది.

సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క అయస్కాంత ప్రేరణ విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు తరువాతి విలువ పదార్ధం యొక్క ఉష్ణోగ్రత ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది.

వైర్ల యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ లక్షణాలు పరిమితం చేసే అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు వాటి ఉష్ణోగ్రత యొక్క క్లిష్టమైన విలువల ద్వారా పరిమితం చేయబడ్డాయి.

అందువలన, విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క కండక్టర్లు పూర్తిగా వేర్వేరు పదార్ధాలతో తయారు చేయబడతాయి మరియు ఒకదానికొకటి విభిన్న లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. వారు ఎల్లప్పుడూ పర్యావరణ పరిస్థితులచే ప్రభావితమవుతారు. ఈ కారణంగా, వైర్ల లక్షణాల పరిమితులు ఎల్లప్పుడూ సాంకేతిక ప్రమాణాలచే నిర్ణయించబడతాయి.