მინდა გავიგო გამტარ და საიზოლაციო მასალებს შორის განსხვავებები? ეს ტექსტი თქვენთვისაა. შეამოწმეთ!
კონდუქტორები არის მასალა, რომელიც საშუალებას იძლევა მოძრაობა ელექტრო მუხტები მის შიგნით დიდი მარტივად. ამ მასალებს დიდი რაოდენობით აქვთ ელექტრონები უფასო, რაც შეიძლება ჩატარდეს, როდესაც ჩვენ მათ პოტენციურ სხვაობას მივმართავთ. ლითონები, როგორიცაა სპილენძი, პლატინა და ოქრო, კარგი გამტარია.
მასალები იზოლატორები არის ის, ვინც დიდ წინააღმდეგობას უწევს ელექტრული მუხტების გავლას. ამ მასალებში, ელექტრონები, ზოგადად, ძლიერად უკავშირდება ატომურ ბირთვებს და, შესაბამისად, ადვილად არ ტარდება. ისეთი მასალები, როგორიცაა რეზინი, სილიკონი, მინა და კერამიკა, იზოლატორების კარგი მაგალითებია.
გამტარობა x რეზისტენტულობა
ფიზიკური თვისება, რომელიც მიუთითებს მასალა არის გამტარი თუ იზოლატორი, არის მისი წინააღმდეგობის გაწევა, ასევე ცნობილია როგორც სპეციფიკური წინააღმდეგობა. რეზისტენტობა, რომლის სიმბოლოა ρ, იზომება in Ω.მ., ქვედანაყოფების საერთაშორისო სისტემის თანახმად. რეზისტენტობის გარდა, არსებობს სიდიადე კონდუქტომეტრული, აღინიშნება სიმბოლოთი σ, მასალის გამტარობა მისი რეზისტენტობის საპირისპიროა, ეს არის:
გამტარობა და რეზისტენტობა საპირისპირო პროპორციული სიდიდეებია.
გამტარობა და წინააღმდეგობის გაწევა უკუპროპორციული სიდიდეებია, ანუ თუ მასალას აქვს მაღალი რეზისტენტობა, მისი გამტარობა დაბალია და პირიქით. ანალოგიურად, იგივე პირობების გათვალისწინებით, გამტარ მასალას არ გააჩნია საიზოლაციო მასალების მახასიათებლები. გამტარობის საზომი ერთეულია Ω-1.მ-1.
კლასიკური ფიზიკის თანახმად, მასალის რეზისტენტობის გაანგარიშება შესაძლებელია მიკროსკოპული და უფრო ფუნდამენტური სიდიდეების გამოყენებით, მაგალითად, მუხტი და მაკარონი ელექტრონების გარდა, მასალების ელექტრული თვისებების შესწავლისთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს ორ რაოდენობას: o საშუალო თავისუფალი გზა ეს არის საშუალო თავისუფალი დრო. ასეთი განმარტებები მოდის ფიზიკური მოდელისგან, რომელიც ცნობილია, როგორც დრუდ მოდელი.
ელექტრონების საშუალო თავისუფალი გზა გულისხმობს მანძილს, რომლის გადატანაც შესაძლებელია მასალის შიგნით, ატომებთან შეჯახების გარეშე ქმნიან მასალის კრისტალურ სტრუქტურას, ხოლო საშუალო თავისუფალი დრო არის დროის ინტერვალი, რომლის გავლაც ელექტრონებს შეუძლიათ თავისუფალი გზის გასწვრივ საშუალო გამტარ მასალებში, როგორც თავისუფალი გზა, ისე საშუალო თავისუფალი დრო მნიშვნელოვნად გრძელია, ვიდრე საიზოლაციო მასალებში, რომელშიც ელექტრონები ადვილად ვერ მოძრაობენ.
ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)
იხილეთ აგრეთვე: ელექტრული მუხტები მოძრაობაში
დრუდეს მოდელის თანახმად, ელექტრონები გადაადგილდებიან (ვიბრირებენ და თარგმნიან) გამტარ მასალებს შიგნით, მათი ტემპერატურის, მაგრამ ასევე ელექტროენერგიის გამოყენების გამო. ელექტრონების გადაადგილების სიჩქარე ძალიან მაღალია, შენიგან განსხვავებით. მართვის სიჩქარე, რაც რამდენიმეთა რიგისაა სანტიმეტრი საათში. ეს ხდება იმიტომ, რომ მიუხედავად მაღალი სიჩქარით მოძრაობისა, ელექტრონებს მუდმივი შეჯახება აქვთ ატომებთან, რომლებიც ქმნიან მასალას, რითაც კარგავენ მათი სიჩქარის ნაწილს.
ამ შეჯახებების შედეგად მოძრაობა არ არის ნულოვანი, რადგან ელექტრონები მიზიდულობენ ელექტრო მიმდინარე, თუმცა ეს ძალიან ნელია. სამაგიეროდ, საიზოლაციო მასალებში ელექტრონების საშუალო თავისუფალი გზა იმდენად მცირეა, რომ თუ ძალიან დიდი პოტენციური განსხვავება არ არის გამოყენებული, ელექტროენერგია არ წარმოიქმნება.
რატომ არის ზოგი მასალა საიზოლაციო და სხვები გამტარი?
ამჟამად, მასალების ელექტრული დენის გამტარუნარიანობის განმარტება ემყარება რთულ თეორიულ არგუმენტებს, რომლებიც გულისხმობს მატერიის კვანტურ ასპექტებს. ამ განმარტების მიღმა მყოფ თეორიას ეწოდება თეორიაწელსბენდები.
ჯგუფის თეორიის თანახმად, საიზოლაციო მასალებში ელექტრონებს აქვთ ენერგიის დონე, ვიდრე ჩასატარებლად საჭირო მინიმალური. გამტარ მასალებში, ელექტრონებს აქვთ ელექტროენერგიის დონე, ვიდრე მათი გამტარობის მინიმალური ენერგია.
ენერგიის რაოდენობა გამოყოფს იმ ელექტრონებს, რომელთა გატარებაც შეუძლებელია. ამ ენერგიას ეწოდება უფსკრული. საიზოლაციო მასალებში, უფსკრული ის ძალიან დიდია და ამიტომ საჭიროა მასზე დიდი რაოდენობით ენერგიის გამოყენება, რომ მისი ელექტრონები ერთი წერტილიდან მეორეზე გადავიდეს. გამტარ მასალებში, უფსკრული ენერგია არის ნული ან ძალიან მცირე, ამიტომ ელექტრონებს შეუძლიათ ადვილად იმოძრაონ მის შიგნით.
რეზინის მაგვარ მასალებში ხარვეზის ენერგია ძალიან მაღალია
გამტარი მასალები
გამტარ მასალებს აქვთ საერთო მახასიათებელი: ელექტროენერგია მათი მეშვეობით ადვილად ტარდება. მისი ძირითადი მახასიათებლებია თავისუფალი ელექტრონების სიმრავლე, გარდა ამისა, დაბალია ელექტრული წინააღმდეგობები.
როდესაც ელექტრო მასალები ელექტრონულად იტენება, მუხტების ტარების გარეშე, ჩვენ ვამბობთ, რომ ისინი შიგნით არიან ბალანსიელექტროსტატიკური. ამ მდგომარეობაში ელექტრონებს უკავიათ მასალის უკიდურესი ფენები, რომლებიც მხოლოდ მის ზედაპირზე არიან განლაგებულნი, მათ მუხტებსა და მათ დიდ მობილურობას შორის მოგერიების გამო.
იხილეთ აგრეთვე: კულონის კანონი
Electrical ელექტროგამტარების მაგალითი
ზოგადად, ლითონები კარგი ელექტრული გამტარია და, შესაბამისად, ფართოდ გამოიყენება ელექტროენერგიის გადაცემისას, ელექტრულ წრეებში და ელექტრონულ მოწყობილობებში. ლითონების გარდა, ზოგიერთი მარილი, როდესაც თხევად საშუალებებში იხსნება, ასევე იძლევა ელექტროენერგიის წარმოქმნას. გადახედეთ გამტარ მასალების რამდენიმე მაგალითს:
სპილენძი
ალუმინის
ოქრო
ვერცხლისფერი
ალუმინი არის ელექტროგამტარ მასალის მაგალითი.
საიზოლაციო მასალები
შენ საიზოლაციო მასალები ისინი ელექტროენერგიის გადინების წინააღმდეგობას გვთავაზობენ და, შესაბამისად, ფართოდ იყენებენ მისი გავლის დაბლოკვას. ელექტრონულად დატენვისას, ეს მასალები "იჭერენ" მათში არსებულ მუხტებს. ზოგიერთი საიზოლაციო მასალა შეიძლება იყოს პოლარიზებული, ანუ ძლიერი ზემოქმედებისას ელექტრული ველი გარე, ქმნის მის ინტერიერში საპირისპირო ელექტრულ ველს, რაც კიდევ უფრო ართულებს ელექტრული დენების ფორმირებას. საიზოლაციო მასალებს, რომლებსაც შეუძლიათ გამოავლინონ ასეთი ქცევა, ეწოდება დიელექტრიკები და ფართოდ გამოიყენება მათში კონდენსატორები, მაგალითად.
იხილეთ აგრეთვე:Ელექტრული ველი
Ins იზოლატორების მაგალითები
იზოლატორები მკაცრად ეწინააღმდეგებიან დატვირთვების გადაადგილებას და ამიტომ იყენებენ ზედაპირების იზოლაციას კონტაქტის, ელექტროშოკებთან ავარიების თავიდან ასაცილებლად ან გამტარ ხაზებში ენერგიის დანაკარგების შემცირება. გაეცანით საიზოლაციო მასალების რამდენიმე მაგალითს:
რეზინი
პლასტიკური
მინა
კერამიკა
სპილენძის ხაზები, რომლებიც გამოიყენება ძრავებში და სქემებში, იღებენ საიზოლაციო ლაქის ფენას.
შეიძლება თუ არა იზოლატორი გამტარი გახდეს?
სპეციალურ პირობებში, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურა, მექანიკური სტრესი ან უზარმაზარი პოტენციური განსხვავებები, საიზოლაციო მასალები გამტარ ხდება. როდესაც ეს მოხდება, ელექტრული დენი, რომელიც მათში გადის, ჩვეულებრივ იწვევს დიდ გაცხელებას ჯულის ეფექტის შესახებ, ეს არის ელექტრონებსა და ატომებს შორის შეჯახების გამო, რომლებიც ქმნიან მასალას კითხვა.
დიელექტრიკული სიმტკიცის დაშლის უმარტივესი მაგალითია სხივების ფორმირებისა: ელექტრული ველი, რომელიც იქმნება შორის დამუხტული ღრუბლები და მიწა იმდენად დიდია, რომ ჰაერი იონიზდება, რაც ელექტრონებს საშუალებას აძლევს ახტომისგან ატომამდე ატომამდე. ამასთან, ელექტროენერგიის გატარების შესაძლებლობაც კი, ატმოსფერული განმუხტვის შემდეგ ჰაერი კვლავ ხდება საიზოლაციო საშუალება.
იხილეთ აგრეთვე:რა არის ელექტროსტატიკური დამცავი?
რეზიუმე კონდუქტორებისა და იზოლატორების შესახებ
გამტარი მასალები, როგორიცაა ვერცხლი და სპილენძი, მცირე წინააღმდეგობას უწევს ელექტრული დენის გავლას;
გამტარ მასალებს აქვთ დიდი რაოდენობით "თავისუფალი" ელექტრონები, რომლებიც თავისუფლად არიან დაკავშირებული ატომურ ბირთვებთან, რომლებსაც გამტარ ელექტრონებს უწოდებენ;
საიზოლაციო მასალები, როგორიცაა მინა, რეზინი ან კერამიკა, დიდ წინააღმდეგობას უწევს ელექტრული დენის გავლას;
საიზოლაციო მასალებს ელექტრონების შემცირება აქვთ და მათი უმეტესობა მჭიდროდ არის მიბმული ბირთვებთან.
ჩემს მიერ. რაფაელ ჰელერბროკი
