Najlepsze przewodniki prądu elektrycznego: charakterystyka substancji przepuszczających prąd

Podczas korzystania z urządzeń elektrycznych osoba stale ma do czynienia z substancjami będącymi przewodnikami, półprzewodnikami i nieprzewodzącymi dielektrykami. Materiały te różnią się stopniem przewodnictwa elektrycznego. Aby pracować z urządzeniami gospodarstwa domowego, musisz znać wszystkie ich cechy i cechy. Możesz wybrać najlepszy przewodnik prądu elektrycznego z metali.

Cechy koncepcji

Przewodnikami prądowymi są te substancje, w których liczba wolnych ładunków elektrycznych przekracza liczbę związanych. Mogą zacząć poruszać się pod wpływem siły zewnętrznej. Stan materiałów może być gazowy, stały i ciekły. Elektryczność może płynąć przez metalowy drut, jeśli jest on połączony między dwoma przewodnikami o różnych potencjałach.

Prąd niosą elektrony, które nie są połączone ze sobą atomami. To oni są w stanie scharakteryzować zdolność obiektu do przepuszczania przez siebie ładunków elektrycznych lub wielkość przewodności prądu. Jego wartość jest odwrotnie proporcjonalna do rezystancji, mierzona jest w siemensach: Cm = 1 / Ohm.

Głównymi nośnikami elektryczności w przyrodzie są jony, dziury i elektrony. Dlatego zdolność przewodzenia dzieli się na trzy typy:

• joński;
• elektroniczny;
• otwór.

Przyłożone napięcie umożliwia ocenę jakości przewodnika. Ta zdolność substancji jest również nazywana charakterystyką woltamperową.

Pierwszy i drugi rodzaj

Po tym, jak okazało się, że udało się dowiedzieć, co przewodzi prąd elektryczny, musisz poznać cechy niektórych substancji. Przewodniki mogą być różne - drut metalowy, woda morska. Ale w nich prąd jest inny, dlatego substancje dzielą się na dwie grupy:

• pierwszy rodzaj, w którym elektryczność przepływa przez elektrony;
• drugi typ oparty jest na jonach.

Pierwsza obejmuje wszystkie metale i węgiel. Drugi rodzaj obejmuje zasady, kwasy, roztopione sole - elektrolity. W nich prąd reprezentuje uporządkowany ruch jonów ujemnych i dodatnich. Elektryczność w takich materiałach płynie pod dowolnym napięciem. W normalnych warunkach dobry przewodnik prądu elektrycznego, Jest produktem wykonanym ze złota, srebra, aluminium lub miedzi.

Te dwa ostatnie materiały są używane do produkcji kabli, które wyróżniają się niskimi kosztami. Wysokiej jakości płynną substancją przewodzącą prąd jest rtęć, a prąd dobrze przepływa przez węgiel. Ale ta substancja nie jest elastyczna, więc nie jest stosowana w praktyce. Chociaż ostatnio fizycy byli w stanie wyobrazić sobie węgiel w postaci grafenu, co umożliwiło wytwarzanie kordów z jego włókien.

W produktach grafenowych rezystancja jest taka, że ​​jest niedopuszczalna dla przewodników. Mogą być używane tylko w grzejnikach. W tym przypadku druty z niklu i chromu tracą, ponieważ nie są w stanie wytrzymać bardzo wysokich temperatur. Spirale w świetlówkach są wykonane z wolframu. Ten materiał może się żarzyć, ponieważ substancja jest ogniotrwała.

Procesy w przewodach elektrycznych

Podczas przepływu prądu przewodnik znajduje się pod pewnym wpływem. Najważniejszą rzeczą jest wzrost temperatury. Uwalniają również pewne reakcje chemiczne, które mogą zmienić fizyczne właściwości substancji. Przede wszystkim przewodniki drugiego rodzaju są narażone na ten wpływ. Przechodzą reakcję chemiczną zwaną elektrolizą.

Jony substancji o słupy elektryczne uzyskać niezbędny ładunek i przywrócić pierwotny stan, który mieli przed powstaniem zasady, kwasu lub soli. Dzięki elektrolizie chemicy i fizycy mogą uzyskać czyste chemikalia z naturalnych surowców. W ten sposób powstaje aluminium i inne rodzaje metali.

Substancje pierwszego i drugiego rodzaju biorą udział w procesach innych niż przewodzenie energii elektrycznej. Na przykład, gdy kwas wchodzi w interakcję z ołowiem, zachodzi reakcja chemiczna, która powoduje uwolnienie prądu. Wszystkie baterie działają zgodnie z tą zasadą. Dyrygenci z pierwszej grupy mogą się zmieniać w kontakcie ze sobą. Podczas pracy miedź i aluminium muszą być pokryte specjalną osłoną, w przeciwnym razie oba metale po prostu się stopią. Wilgotne powietrze spowoduje reakcję elektrochemiczną. Dlatego przewody pokryte są warstwą lakieru lub innego materiału ochronnego.

Niektóre przewodniki nie są w stanie oprzeć się elektryczności w zimnym powietrzu. Zjawisko to nazywane jest nadprzewodnictwem, które odpowiada wartości temperatury bliskiej stanowi chemicznemu ciekłego helu. Ale badania doprowadziły do ​​tego, że pojawiły się nowe przewodniki o wysokich temperaturach.

Takie substancje odkryto w XX wieku. Ceramika z tlenu, baru, miedzi i lantanu w normalnych warunkach nie przewodzi prądu, ale po podgrzaniu staje się nadprzewodnik. W praktyce korzystne jest stosowanie substancji, które mogą przepuszczać prąd o temperaturze 58 stopni Kelvina i wyższej - temperaturze powyżej temperatury wrzenia azotu.

Ciecze i gazy przewodzące prąd są używane rzadziej niż ciała stałe. Ale są również niezbędne do produkcji nowoczesnych urządzeń elektrycznych.