పదార్థాల విద్యుత్ వాహకత

ఈ ఆర్టికల్లో, విద్యుత్ వాహకత యొక్క అంశాన్ని మేము వెల్లడిస్తాము, విద్యుత్ ప్రవాహం అంటే ఏమిటి, అది కండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటనకు మరియు తదనుగుణంగా, దాని విద్యుత్ వాహకతతో ఎలా సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. అంశంపై తాకడం, ఈ పరిమాణాలను లెక్కించడానికి ప్రధాన సూత్రాలను గమనించండి ప్రస్తుత వేగం మరియు విద్యుత్ క్షేత్ర బలంతో దాని సంబంధం. మేము విద్యుత్ నిరోధకత మరియు ఉష్ణోగ్రత మధ్య సంబంధాన్ని కూడా తాకుతాము.

ప్రారంభించడానికి, విద్యుత్ ప్రవాహం అంటే ఏమిటో గుర్తుచేసుకుందాం. మీరు ఒక పదార్థాన్ని బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంచినట్లయితే, ఈ క్షేత్రం నుండి శక్తుల చర్యలో, ప్రాథమిక ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల కదలిక - అయాన్లు లేదా ఎలక్ట్రాన్లు - పదార్ధంలో ప్రారంభమవుతుంది. ఇది విద్యుత్ షాక్ అవుతుంది. కరెంట్ I అనేది ఆంపియర్‌లలో కొలుస్తారు మరియు ఒక ఆంపియర్ అనేది సెకనుకు వైర్ యొక్క క్రాస్ సెక్షన్ ద్వారా ఒక కూలంబ్‌కు సమానమైన ఛార్జ్ ప్రవహించే కరెంట్.

కరెంట్ ప్రత్యక్షంగా, ప్రత్యామ్నాయంగా, పల్సేటింగ్‌గా ఉంటుంది.డైరెక్ట్ కరెంట్ ఇచ్చిన క్షణంలో దాని పరిమాణం మరియు దిశను మార్చదు, ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ కాలక్రమేణా దాని పరిమాణం మరియు దిశను మారుస్తుంది (AC జనరేటర్లు మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు ఖచ్చితంగా ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహాన్ని ఇస్తాయి), పల్సేటింగ్ కరెంట్ దాని పరిమాణాన్ని మారుస్తుంది కానీ దిశను మార్చదు (ఉదా. సరిదిద్దబడిన ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్) . ప్రస్తుత పప్పులు).

పదార్థాలు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహిస్తాయి మరియు ఈ లక్షణాన్ని విద్యుత్ వాహకత అని పిలుస్తారు, ఇది వివిధ పదార్ధాలకు భిన్నంగా ఉంటుంది.పదార్థాల యొక్క విద్యుత్ వాహకత వాటిలోని ఉచిత చార్జ్డ్ కణాల సాంద్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అంటే అయాన్లు. మరియు ఎలక్ట్రాన్లు స్ఫటిక నిర్మాణంతో కానీ, అణువులతో కానీ లేదా ఇచ్చిన పదార్ధం యొక్క పరమాణువులతో కానీ కట్టుబడి ఉండవు. కాబట్టి, ఇచ్చిన పదార్ధంలో ఉచిత ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల సాంద్రతపై ఆధారపడి, పదార్థాలు విద్యుత్ వాహకత స్థాయి ద్వారా విభజించబడ్డాయి: కండక్టర్లు, డైఎలెక్ట్రిక్స్ మరియు సెమీకండక్టర్స్.

ఇది అత్యధిక విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క వైర్లు, మరియు భౌతిక స్వభావం ద్వారా ప్రకృతిలో కండక్టర్లు రెండు రకాలుగా ప్రాతినిధ్యం వహిస్తారు: లోహాలు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్లు. లోహాలలో, కరెంట్ ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక కారణంగా ఉంటుంది, అనగా, అవి ఎలక్ట్రానిక్ వాహకత కలిగి ఉంటాయి మరియు ఎలక్ట్రోలైట్లలో (యాసిడ్లు, లవణాలు, స్థావరాల ద్రావణాలలో) - అయాన్ల కదలిక నుండి - సానుకూల మరియు అణువుల భాగాలు ప్రతికూల చార్జ్, అంటే, ఎలక్ట్రోలైట్స్ యొక్క వాహకత అయానిక్. అయోనైజ్డ్ ఆవిరి మరియు వాయువులు మిశ్రమ వాహకతతో వర్గీకరించబడతాయి, ఇక్కడ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు రెండింటి కదలిక కారణంగా కరెంట్ వస్తుంది.

ఎలక్ట్రాన్ సిద్ధాంతం లోహాల అధిక విద్యుత్ వాహకతను సంపూర్ణంగా వివరిస్తుంది.లోహాలలోని వాటి కేంద్రకాలతో వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ల బంధం బలహీనంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఈ ఎలక్ట్రాన్లు కండక్టర్ వాల్యూమ్ అంతటా పరమాణువు నుండి పరమాణువుకు స్వేచ్ఛగా కదులుతాయి.

లోహాలలోని ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు వాయువు, ఎలక్ట్రాన్ వాయువు వంటి పరమాణువుల మధ్య ఖాళీని నింపుతాయి మరియు అస్తవ్యస్తమైన చలనంలో ఉన్నాయని తేలింది. కానీ ఒక లోహపు తీగను విద్యుత్ క్షేత్రంలోకి ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు క్రమబద్ధంగా కదులుతాయి, అవి సానుకూల ధ్రువం వైపు కదులుతాయి, కరెంట్‌ను సృష్టిస్తాయి. అందువలన లోహ కండక్టర్‌లో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఆర్డర్ కదలికను విద్యుత్ ప్రవాహం అంటారు.

అంతరిక్షంలో విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రచారం వేగం సుమారు 300,000,000 మీ / సెకి సమానం, అంటే కాంతి వేగం. తీగ ద్వారా కరెంట్ ప్రవహించే వేగం ఇదే.

దాని అర్థం ఏమిటి? లోహంలోని ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ ఇంత భారీ వేగంతో కదులుతుందని దీని అర్థం కాదు, కానీ వైర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లు దీనికి విరుద్ధంగా సెకనుకు కొన్ని మిల్లీమీటర్ల నుండి సెకనుకు కొన్ని సెంటీమీటర్ల వేగాన్ని కలిగి ఉంటాయి. విద్యుత్ క్షేత్ర బలం, కానీ ఒక తీగ వెంట విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క ప్రచారం వేగం కాంతి వేగంతో సమానంగా ఉంటుంది.

విషయం ఏమిటంటే, ప్రతి ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ ఇదే "ఎలక్ట్రాన్ వాయువు" యొక్క సాధారణ ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహంలో మారుతుంది మరియు కరెంట్ గడిచే సమయంలో, విద్యుత్ క్షేత్రం ఈ మొత్తం ప్రవాహంపై పనిచేస్తుంది, దీని ఫలితంగా ఎలక్ట్రాన్లు నిరంతరం ప్రసారం చేస్తాయి. ఒకరికొకరు ఈ ఫీల్డ్ చర్య - పొరుగువారి నుండి పొరుగువారికి.

కానీ ఎలక్ట్రాన్లు చాలా నెమ్మదిగా వాటి స్థానాలకు కదులుతాయి, వైర్ వెంట విద్యుత్ శక్తి యొక్క ప్రచారం యొక్క వేగం అపారమైనది.కాబట్టి పవర్ ప్లాంట్‌లో స్విచ్ ఆన్ చేసినప్పుడు, కరెంట్ వెంటనే నెట్‌వర్క్ అంతటా పుడుతుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్లు ఆచరణాత్మకంగా నిశ్చలంగా ఉంటాయి.

అయినప్పటికీ, ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు వైర్ వెంట కదులుతున్నప్పుడు, అవి తమ మార్గంలో అనేక ఘర్షణలను ఎదుర్కొంటాయి, అవి అణువులు, అయాన్లు, అణువులతో ఢీకొంటాయి, వాటి శక్తిని వాటికి బదిలీ చేస్తాయి. ఈ నిరోధకతను అధిగమించే కదిలే ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి వేడిగా పాక్షికంగా వెదజల్లుతుంది మరియు కండక్టర్ వేడెక్కుతుంది.

ఈ ఘర్షణలు ఎలక్ట్రాన్ల కదలికకు ప్రతిఘటనగా పనిచేస్తాయి, అందుకే చార్జ్డ్ కణాల కదలికను నిరోధించే కండక్టర్ యొక్క ఆస్తిని విద్యుత్ నిరోధకత అంటారు. వైర్ యొక్క తక్కువ ప్రతిఘటనతో, వైర్ కరెంట్ ద్వారా కొద్దిగా వేడి చేయబడుతుంది, ముఖ్యమైనది - చాలా బలంగా మరియు తెల్లగా ఉంటుంది, ఈ ప్రభావం తాపన పరికరాలు మరియు ప్రకాశించే దీపాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

ప్రతిఘటన మార్పు యూనిట్ ఓం. ప్రతిఘటన R = 1 ఓం అటువంటి వైర్ యొక్క ప్రతిఘటన, 1 ఆంపియర్ యొక్క ప్రత్యక్ష ప్రవాహం దాని గుండా వెళుతున్నప్పుడు, వైర్ యొక్క చివర్లలో సంభావ్య వ్యత్యాసం 1 వోల్ట్. 1 ఓమ్‌లో ప్రతిఘటన యొక్క ప్రమాణం 0 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1063 mm ఎత్తు, క్రాస్-సెక్షన్ 1 sq. Mm యొక్క పాదరసం యొక్క కాలమ్.

వైర్లు విద్యుత్ నిరోధకత ద్వారా వర్గీకరించబడినందున, కొంతవరకు వైర్ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించగలదని మేము చెప్పగలం. ఈ కనెక్షన్‌లో, వాహకత లేదా విద్యుత్ వాహకత అని పిలువబడే విలువ పరిచయం చేయబడింది. విద్యుత్ వాహకత అనేది విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించే కండక్టర్ యొక్క సామర్ధ్యం, అంటే విద్యుత్ నిరోధకత యొక్క పరస్పరం.

విద్యుత్ వాహకత G (వాహకత) యొక్క యూనిట్ సిమెన్స్ (S) మరియు 1 S = 1 / (1 ఓం). G = 1 / R.

వివిధ పదార్ధాల పరమాణువులు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని వేర్వేరు డిగ్రీలకు తరలించడానికి ఆటంకం కలిగిస్తాయి కాబట్టి, వివిధ పదార్ధాల విద్యుత్ నిరోధకత భిన్నంగా ఉంటుంది. ఈ కారణంగా, భావన పరిచయం చేయబడింది విద్యుత్ నిరోధకత, దీని విలువ «p» ఈ లేదా ఆ పదార్ధం యొక్క వాహక లక్షణాలను వర్ణిస్తుంది.

నిర్దిష్ట విద్యుత్ నిరోధకత Ohm * m లో కొలుస్తారు, అంటే, 1 మీటర్ అంచుతో పదార్ధం యొక్క క్యూబ్ యొక్క నిరోధకత. అదేవిధంగా, ఒక పదార్ధం యొక్క విద్యుత్ వాహకత నిర్దిష్ట విద్యుత్ వాహకత ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది ?, S / m లో కొలుస్తారు, అనగా 1 మీటర్ అంచుతో పదార్ధం యొక్క క్యూబ్ యొక్క వాహకత.

నేడు, ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లోని వాహక పదార్థాలు ప్రధానంగా రిబ్బన్‌లు, టైర్లు, వైర్లు, నిర్దిష్ట క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం మరియు నిర్దిష్ట పొడవుతో ఉపయోగించబడతాయి, కానీ మీటర్ క్యూబ్‌ల రూపంలో కాదు. మరియు నిర్దిష్ట పరిమాణాల వైర్ల యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత మరియు విద్యుత్ వాహకత యొక్క మరింత సౌకర్యవంతమైన గణనల కోసం, విద్యుత్ నిరోధకత మరియు విద్యుత్ వాహకత రెండింటికీ మరింత ఆమోదయోగ్యమైన కొలత యూనిట్లు ప్రవేశపెట్టబడ్డాయి. Ohm * mm2 / m - నిరోధకత కోసం, మరియు Cm * m / mm2 - విద్యుత్ వాహకత కోసం.

విద్యుత్ నిరోధకత మరియు విద్యుత్ వాహకత 20 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1 మీటర్ పొడవు 1 sq.mm క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతంతో వైర్ యొక్క వాహక లక్షణాలను వర్గీకరిస్తాయని ఇప్పుడు మనం చెప్పగలం, ఇది మరింత సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది.

బంగారం, రాగి, వెండి, క్రోమియం మరియు అల్యూమినియం వంటి లోహాలు ఉత్తమ విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉంటాయి. ఉక్కు మరియు ఇనుము తక్కువ వాహకత కలిగి ఉంటాయి. స్వచ్ఛమైన లోహాలు ఎల్లప్పుడూ వాటి మిశ్రమాల కంటే మెరుగైన విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో స్వచ్ఛమైన రాగికి ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.మీరు ముఖ్యంగా అధిక నిరోధకత అవసరమైతే, అప్పుడు టంగ్స్టన్, నిక్రోమ్, కాన్స్టాంటన్ ఉపయోగించబడతాయి.

నిర్దిష్ట విద్యుత్ నిరోధకత లేదా విద్యుత్ వాహకత యొక్క విలువను తెలుసుకోవడం, ఈ వైర్ యొక్క పొడవు l మరియు క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతం Sని పరిగణనలోకి తీసుకుని, ఇచ్చిన పదార్థంతో చేసిన నిర్దిష్ట వైర్ యొక్క నిరోధకత లేదా విద్యుత్ వాహకతను సులభంగా లెక్కించవచ్చు.

అన్ని పదార్థాల యొక్క విద్యుత్ వాహకత మరియు విద్యుత్ నిరోధకత ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటాయి, ఎందుకంటే క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క అణువుల యొక్క థర్మల్ వైబ్రేషన్ల యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు వ్యాప్తి కూడా పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో పెరుగుతుంది, విద్యుత్ ప్రవాహానికి నిరోధకత మరియు ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం కూడా తదనుగుణంగా పెరుగుతుంది.

ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు, దీనికి విరుద్ధంగా, క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క అణువుల కంపనాలు చిన్నవిగా మారతాయి, నిరోధకత తగ్గుతుంది (విద్యుత్ వాహకత పెరుగుతుంది). కొన్ని పదార్ధాలలో, ఉష్ణోగ్రతపై నిరోధకత యొక్క ఆధారపడటం తక్కువగా ఉచ్ఛరిస్తారు, ఇతరులలో ఇది బలంగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, కాన్స్టాన్టన్, ఫెక్రల్ మరియు మాంగనిన్ వంటి మిశ్రమాలు ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో కొద్దిగా నిరోధకతను మారుస్తాయి, అందుకే థర్మోస్టేబుల్ రెసిస్టర్లు వాటితో తయారు చేయబడతాయి.

ప్రతిఘటన యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం? ఒక నిర్దిష్ట పదార్థం కోసం ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద దాని నిరోధకత పెరుగుదలను లెక్కించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది మరియు 1 ° C ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో ప్రతిఘటన యొక్క సాపేక్ష పెరుగుదలను సంఖ్యాపరంగా వర్గీకరిస్తుంది.

ప్రతిఘటన యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం మరియు ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల తెలుసుకోవడం, ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద పదార్ధం యొక్క ప్రతిఘటనను లెక్కించడం సులభం.

మా కథనం మీకు ఉపయోగకరంగా ఉందని మేము ఆశిస్తున్నాము మరియు ఇప్పుడు మీరు ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఏదైనా వైర్ యొక్క నిరోధకత మరియు వాహకతను సులభంగా లెక్కించవచ్చు.