Při používání elektrických spotřebičů je člověk neustále konfrontován s látkami, které jsou vodiči, polovodiče a nevodivá dielektrika. Tyto materiály se liší stupněm elektrické vodivosti. Abyste mohli pracovat s domácími spotřebiči, musíte znát všechny jejich vlastnosti a vlastnosti. Můžete si vybrat nejlepší vodič elektrického proudu z kovů.
Obsah
- Vlastnosti konceptu
- První a druhý druh
- Procesy v elektrických vodičích
Vlastnosti konceptu
Proudové vodiče jsou takové látky, ve kterých počet volných elektrických nábojů převyšuje počet vázaných. Mohou se začít pohybovat pod vlivem vnější síly. Skupenství materiálů může být plynné, pevné a kapalné. Elektřina může protékat kovovým drátem, pokud je připojen mezi dva vodiče různých potenciálů.
Proud je přenášen elektrony, které nejsou navzájem spojeny atomy. Právě oni jsou schopni charakterizovat schopnost předmětu procházet elektrickým nábojem nebo velikost proudové vodivosti. Jeho hodnota je nepřímo úměrná odporu, měří se v siemens: Cm = 1 / Ohm.
Hlavními nositeli elektřiny v přírodě jsou ionty, díry a elektrony.
Proto je schopnost vodivosti rozdělena do tří typů:- iontové;
- elektronický;
- otvor.
Přiložené napětí umožňuje vyhodnotit kvalitu vodiče. Tato schopnost látky se také nazývá voltampérová charakteristika.
První a druhý druh
Poté, co se ukázalo, že zjistíte, co vede elektrický proud, musíte zjistit vlastnosti některých látek. Vodiče mohou být různé - kovový drát, mořská voda. Ale v nich je proud jiný, takže látky jsou rozděleny do dvou skupin:
- první druh, ve kterém elektřina proudí elektrony;
- druhý typ je založen na iontech.
První zahrnuje všechny kovy a uhlík. Druhý druh zahrnuje zásady, kyseliny, taveniny solí - elektrolyty. Proud v nich představuje uspořádaný pohyb záporných a kladných iontů. Elektřina v takových materiálech proudí při jakémkoli napětí. Za normálních podmínek dobrý vodič elektrického proudu Je výrobek vyrobený ze zlata, stříbra, hliníku nebo mědi.
Poslední dva materiály se používají k výrobě kabelů, které se vyznačují nízkou cenou. Vysoce kvalitní kapalná látka, která vede proud, je rtuť a proud dobře protéká uhlíkem. Tato látka ale není pružná, takže se v praxi nepoužívá. Fyzici si sice nedávno dokázali představit uhlík ve formě grafenu, což umožnilo vyrobit z jeho vláken šňůry.
V produktech z grafenu je odpor takový, že je pro vodiče nepřijatelný. Mohou být použity pouze v ohřívačích. V tomto případě ztrácejí niklové a chromové kovové dráty, protože nemohou odolat velmi vysokým teplotám. Spirály ve zářivkách jsou vyrobeny z wolframu. Tento materiál je schopen žhavit, protože látka je žáruvzdorná.
Procesy v elektrických vodičích
Při toku elektřiny se vodič dostává pod určitý vliv. Nejdůležitější je nárůst teploty. Uvolňují také některé chemické reakce, které mohou změnit fyzikální vlastnosti látky. Tomuto vlivu jsou vystaveny především vodiče druhého druhu. Podléhají chemické reakci zvané elektrolýza.
Ionty látek o elektrické sloupy získat potřebný náboj a obnovit původní stav, který měly před vznikem zásady, kyseliny nebo soli. Pomocí elektrolýzy mohou chemici a fyzici získat čisté chemikálie z přírodních surovin. Tímto způsobem vzniká hliník a další druhy kovů.
Látky prvního a druhého druhu se účastní jiných procesů, než je vedení elektřiny. Například, když kyselina interaguje s olovem, dojde k chemické reakci, která způsobí uvolnění proudu. Všechny baterie fungují podle tohoto principu. Vodiče první skupiny se mohou při vzájemném kontaktu měnit. Během provozu musí být měď a hliník pokryty speciální skořápkou, jinak se oba kovy jednoduše roztaví. Vlhký vzduch způsobí elektrochemickou reakci. Proto jsou vodiče pokryty vrstvou laku nebo jiného ochranného materiálu.
Některé vodiče nemohou ve studeném vzduchu odolat elektřině. Tento jev se nazývá supravodivost, což odpovídá hodnotě teploty blízké chemickému stavu kapalného helia. Výzkum však vedl k tomu, že existují nové vodiče s vysokými teplotami.
Takové látky byly objeveny ve 20. století. Keramika z kyslíku, barya, mědi a lanthanu za normálních podmínek proud nevede, ale po zahřátí se stává supravodič. V praxi je výhodné používat látky, které mohou propouštět elektřinu při 58 stupních Kelvina a více – teplotě nad bodem varu dusíku.
Kapaliny a plyny vedoucí proud se používají méně často než pevné látky. Jsou ale také nezbytné pro výrobu moderních elektrospotřebičů.
