విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క వాహకాలు

నేడు విద్యుత్తు సాధారణంగా "విద్యుత్ ఛార్జీలు మరియు అనుబంధ విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాలు"గా నిర్వచించబడింది. విద్యుత్ ఛార్జీల ఉనికి ఇతర ఛార్జీలపై వారి బలమైన చర్య ద్వారా తెలుస్తుంది. ప్రతి ఛార్జ్ చుట్టూ ఉన్న స్థలం ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది: విద్యుత్ శక్తులు దానిలో పనిచేస్తాయి, ఈ స్థలంలో ఇతర ఛార్జీలు ప్రవేశపెట్టినప్పుడు అవి వ్యక్తమవుతాయి. ఇది అలాంటి స్థలం శక్తి విద్యుత్ క్షేత్రం.

ఛార్జీలు స్థిరంగా ఉన్నప్పటికీ, వాటి మధ్య ఖాళీ లక్షణాలు కలిగి ఉంటాయి విద్యుత్ (ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్) ఫీల్డ్… కానీ ఆరోపణలు కదులుతున్నప్పుడు, వారి చుట్టూ కూడా ఉన్నాయి అయిస్కాంత క్షేత్రం… మేము విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్ర లక్షణాలను విడిగా పరిగణిస్తాము, కానీ వాస్తవానికి విద్యుత్ ప్రక్రియలు ఎల్లప్పుడూ ఉనికికి సంబంధించినవి విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం.

అతి చిన్న విద్యుత్ ఛార్జీలు భాగాలుగా చేర్చబడ్డాయి అణువు... ఒక అణువు దాని రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉన్న రసాయన మూలకం యొక్క అతి చిన్న భాగం. పరమాణువు చాలా క్లిష్టమైన వ్యవస్థ. దాని ద్రవ్యరాశిలో ఎక్కువ భాగం కోర్లో కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్డ్ ఎలిమెంటరీ పార్టికల్స్ కొన్ని కక్ష్యలలో రెండోదాని చుట్టూ తిరుగుతాయి - ఎలక్ట్రాన్లు.

గురుత్వాకర్షణ శక్తులు గ్రహాలను కక్ష్యలలో సూర్యుని చుట్టూ కదులుతూ ఉంటాయి మరియు ఎలక్ట్రాన్లు విద్యుత్ శక్తుల ద్వారా అణువు యొక్క కేంద్రకం వైపు ఆకర్షితులవుతాయి. వ్యతిరేక ఛార్జీలు మాత్రమే ఒకదానికొకటి ఆకర్షిస్తాయని అనుభవం నుండి తెలుసు. కాబట్టి, పరమాణువు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల కేంద్రకంపై ఉన్న ఛార్జీలు గుర్తులో భిన్నంగా ఉండాలి. చారిత్రక కారణాల దృష్ట్యా, న్యూక్లియస్ యొక్క ఛార్జ్ సానుకూలంగా మరియు ఎలక్ట్రాన్ల చార్జ్లను ప్రతికూలంగా భావించడం ఆచారం.

ప్రతి మూలకం యొక్క పరమాణువుల ఎలక్ట్రాన్లు ఒకే విద్యుత్ చార్జ్ మరియు అదే ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉన్నాయని అనేక ప్రయోగాలు చూపించాయి. అదే సమయంలో, ఎలక్ట్రానిక్ ఛార్జ్ ప్రాథమికమైనది, అంటే, సాధ్యమయ్యే అతి చిన్న విద్యుత్ ఛార్జ్.

పరమాణువు యొక్క అంతర్గత కక్ష్యలలో మరియు బయటి కక్ష్యలలో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య తేడాను గుర్తించడం ఆచారం. అంతర్గత ఎలక్ట్రాన్లు ఇంట్రాఅటామిక్ శక్తుల ద్వారా వాటి కక్ష్యలలో సాపేక్షంగా గట్టిగా ఉంచబడతాయి. కానీ బయటి ఎలక్ట్రాన్లు సాపేక్షంగా సులభంగా పరమాణువు నుండి వేరుచేయబడతాయి మరియు కొంతకాలం స్వేచ్ఛగా ఉంటాయి లేదా మరొక అణువుతో జతచేయబడతాయి. అణువు యొక్క రసాయన మరియు విద్యుత్ లక్షణాలు దాని బాహ్య కక్ష్యలలోని ఎలక్ట్రాన్లచే నిర్ణయించబడతాయి.

పరమాణువు యొక్క కేంద్రకంపై ఉండే ధనాత్మక చార్జ్ పరిమాణం పరమాణువు నిర్దిష్ట రసాయన మూలకానికి చెందినదా అని నిర్ణయిస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్లపై ప్రతికూల చార్జ్‌ల మొత్తం కేంద్రకంపై సానుకూల చార్జ్‌కు సమానం అయినంత వరకు అణువు (లేదా అణువు) విద్యుత్ తటస్థంగా ఉంటుంది. కానీ ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోయిన పరమాణువు న్యూక్లియస్‌పై అదనపు ధనాత్మక చార్జ్ కారణంగా ధనాత్మకంగా చార్జ్ అవుతుంది. ఇది విద్యుత్ శక్తుల (ఆకర్షణీయమైన లేదా వికర్షణ) ప్రభావంతో కదలగలదు. అటువంటి పరమాణువు సానుకూల అయాన్… అదనపు ఎలక్ట్రాన్‌లను సంగ్రహించిన పరమాణువు అవుతుంది ప్రతికూల అయాన్.

పరమాణువు యొక్క కేంద్రకంలో ధనాత్మక చార్జ్ క్యారియర్ ప్రోటాన్… ఇది హైడ్రోజన్ అణువు యొక్క కేంద్రకం వలె పనిచేసే ఒక ప్రాథమిక కణం. ప్రోటాన్ యొక్క ధనాత్మక చార్జ్ సంఖ్యాపరంగా ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ప్రతికూల చార్జ్‌కి సమానంగా ఉంటుంది, అయితే ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశి ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశికి 1836 రెట్లు ఎక్కువ. అణువుల కేంద్రకాలు, ప్రోటాన్‌లతో పాటు, న్యూట్రాన్‌లను కూడా కలిగి ఉంటాయి - విద్యుత్ చార్జ్ లేని కణాలు. న్యూట్రాన్ ద్రవ్యరాశి ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశికి 1838 రెట్లు ఎక్కువ.

ఈ విధంగా, పరమాణువులను తయారు చేసే మూడు ప్రాథమిక కణాలలో, ఎలక్ట్రాన్ మరియు ప్రోటాన్‌లు మాత్రమే విద్యుదావేశాలను కలిగి ఉంటాయి.కానీ వీటిలో, ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే పదార్ధం లోపల సులభంగా కదులుతాయి మరియు సాధారణ పరిస్థితులలో ధనాత్మక చార్జ్‌లు మాత్రమే కదలగలవు. భారీ అయాన్ల రూపం, అంటే పదార్ధం యొక్క అణువుల బదిలీ.

విద్యుత్ ఛార్జీల యొక్క క్రమబద్ధమైన కదలిక ఏర్పడుతుంది, అనగా, అంతరిక్షంలో ప్రధాన దిశను కలిగి ఉన్న కదలిక విద్యుత్… కదలిక విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టించే కణాలు — చాలా సందర్భాలలో ప్రస్తుత వాహకాలు ఎలక్ట్రాన్లు మరియు చాలా తక్కువ తరచుగా - అయాన్లు.

కొన్ని సరికాని కోసం అనుమతించడం, విద్యుత్ ఛార్జీల యొక్క నిర్దేశిత కదలికగా ప్రస్తుతాన్ని నిర్వచించడం సాధ్యపడుతుంది. ప్రస్తుత వాహకాలు పదార్థంలో ఎక్కువ లేదా తక్కువ స్వేచ్ఛగా కదలగలవు.

వైర్ల నుండి కరెంట్ సాపేక్షంగా బాగా నిర్వహించే పదార్థాలు అంటారు. అన్ని లోహాలు కండక్టర్లు, ముఖ్యంగా వెండి, రాగి మరియు అల్యూమినియం.

లోహాల వాహకత వాటిలో కొన్ని బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణువుల నుండి వేరు చేయబడటం ద్వారా వివరించబడింది. ఈ ఎలక్ట్రాన్ల నష్టం ఫలితంగా సానుకూల ప్రయోగాలు క్రిస్టల్ లాటిస్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి - ఘన (అయానిక్) అస్థిపంజరం, ఖాళీలలో ఒక రకమైన ఎలక్ట్రాన్ వాయువు రూపంలో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి.

అతిచిన్న బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం లోహంలో ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది, అనగా, ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు వాటిపై పనిచేసే విద్యుత్ శక్తుల దిశలో కలపడానికి బలవంతం చేస్తాయి. లోహాలు వర్గీకరించబడతాయి పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో వాహకత తగ్గుతుంది.

సెమీకండక్టర్స్ తీగల కంటే అధ్వాన్నంగా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహిస్తుంది. చాలా పెద్ద సంఖ్యలో పదార్థాలు సెమీకండక్టర్ల సంఖ్యకు చెందినవి మరియు వాటి లక్షణాలు చాలా వైవిధ్యంగా ఉంటాయి. ఎలక్ట్రానిక్ వాహకత అనేది సెమీకండక్టర్ల లక్షణం (అనగా, వాటిలోని కరెంట్ లోహాలలో వలె, ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల నిర్దేశిత కదలిక ద్వారా సృష్టించబడుతుంది - అయాన్లు కాదు) మరియు లోహాల మాదిరిగా కాకుండా, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో వాహకత పెరుగుదల. సాధారణంగా, సెమీకండక్టర్లు బాహ్య ప్రభావాలు - రేడియేషన్, పీడనం మొదలైన వాటిపై వాటి వాహకత యొక్క బలమైన ఆధారపడటం ద్వారా కూడా వర్గీకరించబడతాయి.

విద్యుద్వాహకాలు (ఇన్సులేటర్లు) అవి ఆచరణాత్మకంగా కరెంట్‌ను నిర్వహించవు. బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రం nకి కారణమవుతుందిపరమాణువులు, అణువులు లేదా విద్యుద్వాహక అయాన్ల ధ్రువణతఒక పరమాణువు లేదా విద్యుద్వాహక అణువును తయారు చేసే సాగే బంధిత ఛార్జీల బాహ్య క్షేత్రం యొక్క చర్యలో స్థానభ్రంశం. విద్యుద్వాహకములలో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య చాలా తక్కువ.

మీరు కండక్టర్లు, సెమీకండక్టర్స్ మరియు డైఎలెక్ట్రిక్స్ మధ్య కఠినమైన సరిహద్దులను పేర్కొనలేరు. ఎలక్ట్రికల్ పరికరాలలో, వైర్లు విద్యుత్ ఛార్జీల కదలికకు మార్గంగా పనిచేస్తాయి మరియు ఈ కదలికను సరిగ్గా నిర్దేశించడానికి విద్యుద్వాహకములు అవసరమవుతాయి.

బాహ్య శక్తులు అని పిలువబడే నాన్-ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ మూలం యొక్క శక్తుల ఆరోపణలపై చర్య కారణంగా విద్యుత్ ప్రవాహం సృష్టించబడుతుంది.అవి వైర్‌లో విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తాయి, ఇది సానుకూల ఛార్జీలను క్షేత్ర శక్తుల దిశలో మరియు ప్రతికూల ఛార్జీలు, ఎలక్ట్రాన్‌లు వ్యతిరేక దిశలో కదలడానికి బలవంతం చేస్తాయి.

లోహాలలో ఎలక్ట్రాన్ల అనువాద చలన భావనను స్పష్టం చేయడానికి ఇది ఉపయోగపడుతుంది. ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు అణువుల రివర్స్ థర్మల్ కదలికలో, అణువుల మధ్య ఖాళీలో యాదృచ్ఛిక కదలిక స్థితిలో ఉంటాయి. శరీరం యొక్క ఉష్ణ స్థితి అణువులు ఒకదానికొకటి ఢీకొనడం మరియు అణువులతో ఎలక్ట్రాన్ల ఘర్షణల వల్ల ఏర్పడుతుంది.

ఎలక్ట్రాన్ అణువులతో ఢీకొంటుంది మరియు దాని కదలిక దిశను మారుస్తుంది, కానీ క్రమంగా చాలా క్లిష్టమైన వక్రతను వివరిస్తూ ముందుకు సాగుతుంది. ఒక నిర్దిష్ట దిశలో చార్జ్ చేయబడిన కణాల యొక్క దీర్ఘకాలిక కదలిక, వివిధ దిశలలో వాటి అస్తవ్యస్తమైన కదలికపై సూపర్మోస్ చేయబడి, వాటిని డ్రిఫ్ట్ అంటారు. అందువలన, లోహాలలో విద్యుత్ ప్రవాహం, ఆధునిక అభిప్రాయాల ప్రకారం, చార్జ్డ్ కణాల డ్రిఫ్ట్.