Elektriseadmete kasutamisel puutub inimene pidevalt kokku ainetega, mis on juhid, pooljuhid ja mittejuhtivad dielektrikud. Need materjalid erinevad elektrijuhtivuse astme poolest. Kodumasinatega töötamiseks peate teadma kõiki nende funktsioone ja omadusi. Saate valida metallidest parima elektrivoolujuhi.
Sisu
- Kontseptsiooni omadused
- Esimene ja teine tüüp
- Protsessid elektrijuhtides
Kontseptsiooni omadused
Voolujuhid on ained, milles vabade elektrilaengute arv ületab seotud laengute arvu. Nad võivad hakata liikuma välise jõu mõjul. Materjalide olek võib olla gaasiline, tahke ja vedel. Elekter võib voolata läbi metalljuhtme, kui see on ühendatud kahe erineva potentsiaaliga juhi vahele.
Voolu kannavad elektronid, mis ei ole omavahel aatomite kaudu ühendatud. Just nemad suudavad iseloomustada objekti võimet elektrilaenguid endast läbi lasta ehk voolujuhtivuse suurust. Selle väärtus on pöördvõrdeline takistusega, seda mõõdetakse siemensides: Cm = 1 / Ohm.
Peamised elektri kandjad looduses on ioonid, augud ja elektronid. Seetõttu jaguneb juhtivusvõime kolme tüüpi:
- iooniline;
- elektrooniline;
- auk.
Rakendatud pinge võimaldab hinnata juhi kvaliteeti. Seda aine võimet nimetatakse ka volt-ampri karakteristikuks.
Esimene ja teine tüüp
Pärast seda, kui selgus välja selgitada, mis elektrivoolu juhib, peate välja selgitama mõne aine omadused. Juhtmed võivad olla erinevad - metalltraat, merevesi. Kuid neis on vool erinev, seetõttu jagunevad ained kahte rühma:
- esimene liik, mille puhul elekter liigub läbi elektronide;
- teine tüüp põhineb ioonidel.
Esimene hõlmab kõiki metalle ja süsinikku. Teise liigi hulka kuuluvad leelised, happed, soolasulamid - elektrolüüdid. Nendes tähistab vool negatiivsete ja positiivsete ioonide järjestatud liikumist. Elekter sellistes materjalides voolab mis tahes pingel. Normaalsetes tingimustes hea elektrivoolu juht Kas kullast, hõbedast, alumiiniumist või vasest valmistatud toode.
Kaht viimast materjali kasutatakse madala hinna poolest silmapaistvate kaablite tootmiseks. Kvaliteetne vedel aine, mis juhib voolu, on elavhõbe ja vool voolab hästi läbi süsiniku. Kuid see aine ei ole paindlik, mistõttu seda praktikas ei kasutata. Kuigi füüsikud on viimasel ajal suutnud ette kujutada süsinikku grafeeni kujul, mis on võimaldanud selle filamentidest nööre valmistada.
Grafeentoodete puhul on takistus selline, et see on juhtide jaoks vastuvõetamatu. Neid saab kasutada ainult kütteseadmetes. Sel juhul kaotavad nikkel- ja kroommetalltraadid, kuna need ei talu väga kõrgeid temperatuure. Luminofoorlampide spiraalid on valmistatud volframist. See materjal on hõõguv, kuna aine on tulekindel.
Protsessid elektrijuhtides
Elektrivoolu ajal satub juht teatud mõju alla. Kõige tähtsam on temperatuuri tõus. Samuti vabastavad nad mõningaid keemilisi reaktsioone, mis võivad muuta aine füüsikalisi omadusi. Kõige enam puutuvad selle mõjuga kokku teist tüüpi dirigendid. Nad läbivad keemilise reaktsiooni, mida nimetatakse elektrolüüsiks.
Ainete ioonid umbes elektripostid saada vajalik laeng ja taastada algne olek, mis neil oli enne leelise, happe või soola moodustumist. Elektrolüüsi abil saavad keemikud ja füüsikud looduslikest toorainetest puhtaid kemikaale. Nii tekib alumiinium ja muud tüüpi metallid.
Esimest ja teist tüüpi ained osalevad muudes protsessides peale elektrijuhtimise. Näiteks kui hape interakteerub pliiga, toimub keemiline reaktsioon, mis põhjustab voolu vabanemise. Kõik akud töötavad selle põhimõtte järgi. Esimese rühma juhid võivad üksteisega kokkupuutel muutuda. Töötamise ajal peavad vask ja alumiinium olema kaetud spetsiaalse ümbrisega, vastasel juhul sulavad mõlemad metallid lihtsalt üles. Niiske õhk põhjustab elektrokeemilise reaktsiooni. Seetõttu on juhid kaetud lakikihi või muu kaitsematerjaliga.
Mõned juhid ei suuda külma õhu käes elektrile vastu seista. Seda nähtust nimetatakse ülijuhtivuseks, mis vastab vedela heeliumi keemilisele olekule lähedasele temperatuuriväärtusele. Kuid uuringud on viinud tõsiasjani, et on olemas uued kõrge temperatuuriga juhid.
Sellised ained avastati 20. sajandil. Hapniku, baariumi, vase ja lantaani keraamika ei juhi tavatingimustes voolu, kuid pärast kuumutamist muutub see ülijuht. Praktikas on kasulik kasutada aineid, mis suudavad elektrit läbida temperatuuril 58 Kelvinit ja kõrgemal – temperatuuril üle lämmastiku keemistemperatuuri.
Voolu juhtivaid vedelikke ja gaase kasutatakse harvemini kui tahkeid aineid. Kuid need on vajalikud ka kaasaegsete elektriseadmete valmistamiseks.
