Trang Chủ > Rèm cửa > Những chất nào dẫn được dòng điện. Chất dẫn điện và chất điện môi là gì


Những chất nào dẫn được dòng điện. Chất dẫn điện và chất điện môi là gì




Dây dẫn dây dẫn

chất dẫn điện cao điện, nghĩa là, có độ dẫn điện cao (> 10 4 -10 6 Ohm -1 cm -1), do sự hiện diện trong chúng một số lượng lớn hạt mang điện di động. Chúng được chia thành điện tử (kim loại), ion (chất điện phân) và hỗn hợp, nơi diễn ra sự chuyển động của cả điện tử và ion (ví dụ, plasma).

DÂY CHUYỀN

DÂY DẪN, chất dẫn điện tốt do trong chúng có một số lượng lớn các hạt mang điện di động. Chất dẫn điện tốt thường bao gồm các chất có điện trở suất từ ​​10 -6 ôm. cm.
Vật dẫn của dòng điện (vật liệu dẫn điện) có thể là chất rắn, chất lỏng và ở những điều kiện thích hợp là chất khí.
Kim loại là chất dẫn rắn (cm. KIM LOẠI), hợp kim kim loại (cm. HỢP KIM), một số biến đổi của carbon, cũng như chất điện phân rắn (cm. SOLID ELECTROLYTES).
Chất dẫn lỏng bao gồm kim loại lỏng (cm. KIM LOẠI LỎNG) và các chất điện giải khác nhau (cm. ELECTROLYTES).
Cơ chế của dòng điện trong kim loại ở thể rắn và trạng thái lỏng do sự chuyển động có hướng của các electron tự do, do đó chúng được gọi là vật dẫn có tính dẫn điện điện tử hay vật dẫn loại 1. Tại nhiệt độ thấp nhiều kim loại và hợp kim chuyển sang trạng thái siêu dẫn (xem Chất siêu dẫn (cm. SUPERCONDUCTORS)). Sự dẫn điện trong chất điện phân rắn được cung cấp bởi sự chuyển điện tích của một loại ion.
Cơ chế cho dòng điện chạy qua trong chất điện phân lỏng, hoặc chất dẫn điện loại thứ hai, liên quan đến sự chuyển dịch cùng với điện tích của các ion. Chất dẫn điện thuộc loại thứ hai là dung dịch (chủ yếu là nước) của axit, kiềm và muối, cũng như các hợp chất ion nóng chảy. Kết quả của dòng điện chạy qua các vật dẫn như vậy, thành phần của chất điện phân dần dần thay đổi và các sản phẩm điện phân được giải phóng trên các điện cực.
Tất cả các chất khí và hơi đều không dẫn điện ở cường độ điện trường thấp. Tuy nhiên, nếu cường độ trường cao hơn một giá trị tới hạn nhất định, thì chất khí có thể trở thành chất dẫn điện có độ dẫn điện tử và ion. Trong chất khí và hơi bị ion hóa của các chất, kể cả hơi kim loại, dòng điện chạy qua sẽ do chuyển động của cả êlectron và ion, đồng thời cơ chế dẫn điện là hỗn hợp. Một chất khí bị ion hóa cao, trong đó nồng độ của điện tích dương và điện tích âm bằng nhau được gọi là plasma (cm. PLASMA).


từ điển bách khoa. 2009 .

Xem "hướng dẫn" là gì trong các từ điển khác:

    DÂY CHUYỀN- Nhóm chất có khả năng dẫn điện tốt, tức là chất có khả năng dẫn điện cao. Để P. thuộc (xem), (xem) và (xem). Bản chất của độ dẫn điện là khác nhau, và sự phân chia thành P. và không dẫn điện là có điều kiện, bởi vì ... ... Bách khoa toàn thư lớn

    Những sợi dây mỏng được sử dụng để chuyển, với sự trợ giúp của những sợi dây dày hơn, tàu này sang tàu khác, vào tường, cầu tàu, v.v. Từ điển Samoilov KI Marine. M. L .: Nhà xuất bản Hải quân Nhà nước của NKVMF của Liên Xô, 1941 HƯỚNG DẪN ... ... Từ điển hàng hải

    Các chất dẫn điện tốt do trong chúng có một số lượng lớn các hạt mang điện di động. Chúng được chia thành điện tử (kim loại, chất bán dẫn), ion (chất điện phân) và hỗn hợp, nơi có chuyển động như các electron, ... ... Từ điển Bách khoa toàn thư lớn

    Chất dẫn điện tốt. dòng điện, tức là có độ dẫn điện cao s (điện trở riêng thấp r = 1 / s). P. Tốt thường được gọi trong va với r ... Bách khoa toàn thư vật lý

    Dây điện Chất dẫn điện Chất dẫn điện. Kim loại và bán kim loại được biết đến là một trong những chất dẫn rắn phổ biến nhất. Một ví dụ về chất lỏng dẫn điện là chất điện phân. Ví dụ về khí dẫn điện ion hóa khí ... ... Wikipedia

    Điện, chất dẫn điện tốt, tức là chất có độ dẫn điện cao (điện trở suất thấp ρ). P. tốt thường bao gồm các chất có ρ ≤ 10 6 ohm․cm. Ngược lại, chất cách điện P. ... Bách khoa toàn thư Liên Xô vĩ đại

    Các thể (chất) điện có khả năng dẫn điện tốt. hiện hành. P. chứa một số lượng lớn các hạt tải điện hiện tại. Trong chất bán dẫn loại I (kim loại và hợp kim), các electron là hạt tải điện; trong chất bán dẫn loại II (chất điện phân), các ion ... Từ điển bách khoa bách khoa lớn

    Trong va, dẫn điện tốt. dòng điện, nghĩa là, có độ dẫn điện cao (> 104 106 Ohm 1 cm 1), do sự hiện diện của một số lượng lớn các điện tích di động trong chúng. vật rất nhỏ. Chúng được chia thành điện tử (kim loại), ion (chất điện phân) và hỗn hợp, trong đó ... Khoa học Tự nhiên. từ điển bách khoa

    DÂY CHUYỀN- CONDUITS: Hai cơ quan được liên bang hậu thuẫn và một số công ty tư nhân mua các khoản thế chấp từ những người cho vay thế chấp. Các cơ quan và công ty này thường gộp các khoản thế chấp và bán chúng cho các nhà đầu tư ... ... Bách khoa toàn thư về tài chính ngân hàng

    dây dẫn mạch bên ngoài- (Trong bảng điều khiển) cần có không gian để đặt các dây dẫn của mạch ngoài và kết nối thuận tiện của chúng với các thiết bị và kẹp. [GOST R 51778 2001] Chủ đề GCC (tủ, bàn điều khiển, ...) hệ thống dây điện, lắp đặt điện ... Hướng dẫn của người phiên dịch kỹ thuật

Sách

  • Phép màu của Tổng lãnh thiên thần Michael. Sứ giả của thiên đàng. Hướng dẫn viên Spirits. Thật là một thiên thần thì thầm (bộ 4 cuốn) ,. ...
  • Tiên sinh. Tâm linh mới. Hướng dẫn của chúng tôi (+ 40 thẻ) (số lượng: 2), Cassidy Paulina. Tiên sinh. Thông điệp từ các linh hồn của thiên nhiên (40 thẻ) Bạn đã bao giờ để ý đến đường viền khuôn mặt trong các mẫu vỏ cây chưa? Bạn đã nghe thấy tiếng cười trong tiếng suối chảy róc rách chưa? Ở một mình trong rừng ...

Chất dẫn điện, chất điện môi và dòng điện tử

Điện tử các loại khác nhau nguyên tử sở hữu ở các mức độ khác nhau quyền tự do đi lại. Trong một số vật liệu, chẳng hạn như kim loại, các electron ngoài cùng của nguyên tử liên kết yếu với hạt nhân đến mức chúng có thể dễ dàng rời khỏi quỹ đạo của chúng và chuyển động hỗn loạn trong không gian giữa các nguyên tử lân cận ngay cả với một com.nhiệt độ bẩm sinh. Các electron như vậy thường được gọi là điện tử tự do.

Trong các loại vật liệu khác, chẳng hạn như thủy tinh, có rất ít sự tự do chuyển động của các electron trong nguyên tử.Tôi là. Tuy nhiên, các lực bên ngoài, chẳng hạn như ma sát vật lý, có thể khiến một số electron này rời khỏi nguyên tử của chính chúng và đi đến nguyên tử của vật liệu khác, nhưng chúng không thể tự do di chuyển giữa các nguyên tử của vật liệu.

Tính linh động tương đối này của các electron trong vật liệu được gọi là độ dẫn điện.... Độ dẫn điện được xác định bởi các loại nguyên tử trong vật liệu (số lượng proton trong hạt nhân của một nguyên tử, xác định danh tính hóa học của nó) và cách các nguyên tử kết nối với nhauom. Vật liệu có độ linh động điện tử cao (nhiều điện tử tự do) được gọi là chất dẫn điện, và vật liệu có độ linh động điện tử thấp (ít hoặc không có điện tử tự do) được gọi là chất điện môi.

Dưới đây là một vài ví dụ về các chất dẫn điện và chất điện môi phổ biến nhất:

Dây dẫn:

  • bạc
  • đồng
  • vàng
  • nhôm
  • sắt
  • Thép
  • thau
  • đồng
  • thủy ngân
  • than chì
  • nước bẩn
  • bê tông


Dielectrics:

  • thủy tinh
  • cao su
  • dầu
  • nhựa đường
  • sợi thủy tinh
  • đồ sứ
  • gốm sứ
  • thạch anh
  • (khô) bông
  • (khô) giấy
  • (khô) gỗ
  • nhựa
  • không khí
  • kim cương
  • nước tinh khiết

Cần hiểu rằng không phải tất cả các vật liệu dẫn điện đều có cùng mức độ dẫn điện, và không phải tất cả các chất điện môi đều có khả năng chống chuyển động của các electron như nhau.... Độ dẫn điện tương tự như độ trong suốt của một số vật liệu: vật liệu dễ dàng "truyền" ánh sáng được gọi là "trong suốt", và những vật liệu không truyền được gọi là "không trong suốt".". Tuy nhiên, không phải tất cả vật liệu trong suốt cũng nhớkhông. Kính cửa sổ- tốt hơn thủy tinh hữu cơ, và chắc chắn tốt hơn sợi thủy tinh "trong suốt". Tương tự như vậy, với các vật dẫn điện, một số chúng tốt hơn cho các electron, và một số kém hơn.

Ví dụ, bạc là chất dẫn điện tốt nhất trong danh sách "chất dẫn điện" ở trên, cho phép các electron đi qua dễ dàng hơn bất kỳ vật liệu nào khác trong danh sách này. Nước bẩn và bê tông cũng được coi là chất dẫn điện, nhưng những vật liệu này về cơ bản dẫn điện kém hơn bất kỳ kim loại nào.

Một số vật liệu thay đổi tính chất điện của chúng ở các điều kiện nhiệt độ... Ví dụ, thủy tinh là chất điện môi rất tốt ở nhiệt độ phòng, nhưng lại trở thành chất dẫn điện khi bị nung nóng đến nhiệt độ rất cao. Các loại khí như không khí vào trạng thái bình thường- chất điện môi, nhưng chúng cũng trở thành chất dẫn điện khi bị nung nóng đến rất nhiệt độ cao... Mặt khác, hầu hết các kim loại trở nên kém dẫn điện hơn khi bị nung nóng và tăng độ dẫn điện khi nguội đi. Nhiều chất dẫn điện trở nên dẫn điện hoàn hảo ( siêu dẫn) ở nhiệt độ cực thấp.

Ở trạng thái bình thường, chuyển động của các electron "tự do" trong vật dẫn là hỗn loạn, không có hướng và tốc độ xác định. Tuy nhiên, bởi ảnh hưởng bên ngoài có thể làm cho các electron này chuyển động có phối hợp trong vật liệu dẫn điện. Chúng tôi gọi đây là chuyển động có hướng của các electron điện, hoặc điện giật... Nói chính xác hơn, nó có thể được gọi là năng độngđiện không giống như tĩnhđiện, trong đó điện tích được tích lũy là đứng yên. Các electron có thể di chuyển trong không gian trống bên trong và giữa các nguyên tử của chất dẫn điện, giống như nước chảy qua khoảng trống của một đường ống. Sự tương tự này với nước là thích hợp trong trường hợp của chúng ta, bởi vì sự chuyển động của các electron qua một vật dẫn thường được gọi là "dòng chảy".

Vì các êlectron chuyển động thẳng đều qua vật dẫn nên mỗi êlectron đẩy các êlectron ra phía trước. Kết quả là, tất cả các electron chuyển động cùng một lúc. Sự bắt đầu chuyển động và sự dừng lại của dòng electron dọc theo toàn bộ chiều dài của vật dẫn hầu như là tức thời, mặc dù chuyển động của mỗi electron có thể rất chậm. Chúng ta có thể thấy một sự tương đồng thô với ví dụ về một cái ống chứa đầy những viên bi bằng đá cẩm thạch:

Ống chứa đầy các hạt đá cẩm thạch, giống như một vật dẫn chứa đầy các electron tự do, sẵn sàng chuyển động dưới tác động của yếu tố bên ngoài... Nếu bạn chèn một viên bi khác vào ống chứa đầy này từ bên trái, thì viên bi cuối cùng sẽ ngay lập tức ra khỏi nó từ bên phải.... Mặc dù thực tế là mỗi quả bóng đi được một quãng đường ngắn, nhưng quá trình truyền chuyển động qua toàn bộ ống xảy ra ngay lập tức từ đầu bên trái sang bên phải, bất kể độ dài của các ống.Ki. Trong trường hợp điện, sự truyền chuyển động của các electron từ đầu này sang đầu kia của vật dẫn xảy ra với vận tốc ánh sáng: khoảng 220.000 km. môi giây!!! Mỗi electron riêng lẻ di chuyển qua một vật dẫn với tốc độ chậm hơn nhiều.

Nếu chúng ta muốn các electron chảy theo một hướng nhất định đến một nơi nhất định, chúng ta phải tạo ra một con đường thích hợp cho chúng từ dây dẫn, giống như một người thợ sửa ống nước phải đặt một đường ống dẫn nước đến đúng địa chỉ... Để tạo điều kiện thuận lợi cho nhiệm vụ này, Dây điệnđược làm bằng kim loại dẫn điện cao như đồng hoặc nhôm.

Các electron chỉ có thể chuyển động khi chúng có khả năng chuyển động trong không gian giữa các nguyên tử của vật liệu.... Điều này có nghĩa là dòng điện có thể chỉ một nơi có đường dẫn liên tục của vật chất dẫn điện cho phép các electron di chuyển. Bằng cách tương tự với các viên bi, chúng ta có thể thấy rằng các viên bi sẽ chỉ "chảy" qua ống nếu nó được mở ở phía bên phải. Nếu ống bị tắc, viên bi sẽ "tích tụ" trong đó, và vớisẽ không có "dòng chảy" một cách có trách nhiệm. Điều này cũng đúng đối với dòng điện: một dòng electron liên tục đòi hỏi một con đường liên tục cho cả haithiêu kết dòng này. Chúng ta hãy xem sơ đồ để hiểu cách hoạt động của nó:

Đường liền mảnh (hình trên) là dạng biểu diễn giản đồ của một đoạn dây liên tục. Vì một dây được làm bằng vật liệu dẫn điện như đồng, các nguyên tử cấu thành của nó có nhiều electron tự do có thể tự do di chuyển qua nó. Tuy nhiên, bên trong một sợi dây như vậy, sẽ không bao giờ có dòng electron có hướng và liên tục nếu nó không có nơi mà electron đến và nơi chúng đi tới. Hãy thêm một "Nguồn" và "Máy thu" giả định của các electron vào mạch của chúng ta:

Bây giờ, khi Nguồn cung cấp các electron mới cho dây, một dòng electron sẽ chạy qua dây đó (như được hiển thị bằng các mũi tên, từ trái sang phải). Tuy nhiên, dòng sẽ bị gián đoạn nếu đường dẫn điện tạo bởi dây bị hỏng:

Do không khí là chất điện môi nên khoảng cách không khí tạo thành sẽ chia dây dẫn thành hai phần.... Một khi đường dẫn liên tục bị phá vỡ và các điện tử không thể truyền từ Nguồn đến Máy thu... Tình huống tương tự sẽ xảy ra nếu ống nước bị cắt thành hai phần và các đầu ở vị trí bị cắt được cắm: trong trường hợp này, nước không thể chảyt. Khi dây là một đoạn, chúng ta có mạch điện, và mạch này đã bị hỏng tại thời điểm bị hư hỏng.

Nếu chúng ta lấy một sợi dây khác và nối hai phần của sợi dây bị hỏng với nó, thì một lần nữa chúng ta sẽ có một đường liên tục cho dòng electronv. Hai điểm trên sơ đồ thể hiện sự tiếp xúc vật lý (kim loại với kim loại) giữa các dây dẫn:


Bây giờ chúng ta lại có một mạch bao gồm Nguồn, một dây mới (nối cái bị hỏng) và một Máy thu các điện tử... Nếu chúng ta xem xét sự tương tự với một hệ thống cấp nước, thì bằng cách lắp đặt một thanh chắn trên một trong các ống kín, chúng ta có thể dẫn nước qua một đoạn ống mới đến đích.Tôi là. Lưu ý rằng không có dòng điện tử ở phía bên phải của dây bị hỏng vì nó không còn là một phần của đường dẫn từ Nguồn đến chất nhận điện tử.

Cần lưu ý rằng các dây, không giống như ống nước, cuối cùng bị ăn mòn với rỉ sét, không bị đe dọa "mài mòn" do tác động của dòng điện tử. Khi các electron chuyển động, một lực ma sát nhất định sẽ phát sinh trong vật dẫn, lực này có thể sinh ra nhiệt. Chúng tôi sẽ xem xét chủ đề này chi tiết hơn một chút sau đó.

Đánh giá ngắn:

  • V dây dẫn, các electron ở quỹ đạo ngoài cùng của nguyên tử có thể dễ dàng rời khỏi các nguyên tử này, hoặc ngược lại tham gia cùng chúng. Các electron như vậy được gọi là điện tử tự do.
  • V dielectrics các electron bên ngoài có ít tự do chuyển động hơn nhiều so với trong vật dẫn.
  • Tất cả các kim loại đều dẫn điện.
  • Điện động lực, hoặc điện là chuyển động có hướng của các êlectron qua vật dẫn.
  • Tĩnh điện- đây là một điện tích đứng yên (nếu trên chất điện môi), điện tích tích lũy được tạo thành do thừa hoặc thiếu electron trong một vật thể.
  • Để đảm bảo dòng chảy của các electron, cần có một vật dẫn nguyên vẹn, không bị hư hại, điều này sẽ đảm bảo việc nhận và phân phối các electron.


Một nguồn: Bài học về mạch điện

Thuật ngữ này có hai nghĩa: 1) chất dẫn điện (ví dụ, kim loại hoặc chất điện phân), 2) một bộ phận, sản phẩm hoặc cấu trúc cho phép truyền tải điện.

Giá trị đầu tiên được sử dụng trong vật lý và khoa học vật liệu, trong đó tất cả các vật liệu, theo độ dẫn điện của chúng, được chia thành chất dẫn điện, chất điện môi và chất bán dẫn. Trong kỹ thuật điện, nghĩa thứ hai của thuật ngữ này thường được sử dụng. Phát tin năng lượng điện dọc theo dây dẫn, nó có thể xảy ra - từ một phần tử của nguồn, bộ chuyển đổi hoặc bộ thu năng lượng điện sang phần tử khác dọc theo kết nối các dây dẫn ở khoảng cách từ vài nanomet (ví dụ, trong mạch tích hợp) đến vài mét (ví dụ, trong thiết bị điện mạnh) ; - từ phần tử này của hệ thống điện sang phần tử khác hoặc từ hệ thống điện này sang hệ thống điện khác dọc theo đường điện với khoảng cách từ vài mét (ví dụ, trong một công trình lắp đặt) đến vài nghìn km (giữa các hệ thống điện lớn).

Tập hợp các đường và các nút của chúng trong một hệ thống lắp đặt điện được gọi là dây điện và tập hợp các đường dây và các nút của chúng, kết nối các thiết bị điện với nhau, - mạng lưới điện... Theo mục đích và chiều dài trong hệ thống điện, có hệ thống hình thành (chính) và mạng phân phối, mạng liên phân xưởng và phân xưởng của doanh nghiệp, v.v.

Sự chuyển điện tích dọc theo dây dẫn (sợi lanh) được phát hiện vào năm 1663 bởi thị trưởng thành phố Magdeburg, Otto von Guericke (1602–1686), người trước đó đã chế tạo máy phát tĩnh điện đầu tiên trên thế giới trong cùng năm. Nghiên cứu chi tiết hơn hiện tượng điện bắt đầu vào thế kỷ 18, và vào ngày 2 tháng 7 năm 1729, nhà vật lý nghiệp dư người Anh Stephen Grey (1666–1735) đã đặt một sợi dây gai dầu dài 80,5 foot lên dây lụa ngang để kiểm tra khả năng truyền điện (Hình 4.5.1); với điều này, ông đã tạo ra đường dây điện đầu tiên trên thế giới. Vào ngày 14 tháng 7, ông đã tổ chức một cuộc biểu tình công khai về đường dây, hiện đã dài 650 feet và vẫn còn được mang bằng dây gai chạy dọc theo dây lụa được căng giữa các cột điện (đường dây trên không đầu tiên). Thí nghiệm, mặc dù dây dẫn điện rất kém, nhưng đã thành công một cách đáng ngạc nhiên; rõ ràng sợi dây đã đủ ẩm (nhờ khí hậu ở Anh) đủ ẩm. Gray cũng là người đầu tiên đưa ra phân loại các chất thành dẫn điện và không dẫn điện. Mười năm sau (năm 1739), một nhà vật lý người Anh khác là Jean Theophile Desaguliers (1683–1744) đưa ra khái niệm về chất dẫn điện. Người đầu tiên đường hàng không bằng dây kim loại (sắt) được xây dựng vào năm 1744 tại Erfurt (Erfurt, Đức) bởi giáo sư triết học người Đức Andreas Gordon (Andreas Gordon, 1712-1751), và dây cáp thí nghiệm (điện báo) đầu tiên được đặt vào năm 1841 tại St. Petersburg của Boris Semenovich Jacobi (Moritz Hermann Jacobi).

Lúa gạo. 1. Nguyên lý về đường sức điện đầu tiên của Stephen Grey. 1 sợi dây gai dầu (dây điện), 2 sợi dây tơ tằm (chất cách điện)

Cả dây dẫn mềm và dây dẫn cứng đều được sử dụng trong công nghệ truyền tải điện năng. Trước đây bao gồm nhiều dây và cáp, đến thứ hai lốp xe... Dây điện và thanh cái có thể được bọc cách điện hoặc để trần (để trần). Dây và cáp cách điện có thể chứa từ một đến nhiều dây dẫn sống cách ly với nhau.

Dấu hiệu cáp là một vỏ kín làm bằng vật liệu polyme(ví dụ, từ polyvinyl clorua) hoặc từ kim loại (ngày nay thường là từ nhôm, trước đây chủ yếu là từ chì), bảo vệ dây dẫn khỏi các ảnh hưởng có hại môi trường... Sự phân loại dây dẫn được đơn giản hóa theo tính linh hoạt, cách điện và lĩnh vực ứng dụng của chúng được thể hiện trong Hình. 2.

Lúa gạo. 2. Phân loại dây dẫn (đơn giản hóa)

Phần kim loại các tĩnh mạch, tùy thuộc vào tiết diện và độ mềm dẻo cần thiết, có thể lớn hoặc bao gồm các dây; đường kính của dây có thể từ phần mười milimét (đối với dây dẫn sợi mảnh) đến vài milimét. Yêu cầu từ dây dẫn

Độ dẫn điện cao,
- thuộc tính liên lạc tốt,
- độ bền điện môi cao của cách điện,
- đủ độ bền cơ học,
- đủ linh hoạt (trong trường hợp dây và cáp),
- ổn định hóa học lâu dài,
- đủ điện trở khi bị nung nóng,
- công suất nhiệt đủ,
- bảo vệ khỏi các tác động bên ngoài,
- vô hại đối với môi trường,
- dễ sử dụng trong công việc điện,
- chi phí hợp lý.

Trong số các vật liệu dẫn điện, các yêu cầu này được đáp ứng tốt nhất bởi
- đồng nguyên chất (không có bất kỳ tạp chất nào),
- nhôm nguyên chất (vì lý do độ tin cậy, bắt đầu từ mặt cắt ngang 16 mm2),
- trong dây của đường dây trên không
- sự kết hợp của nhôm và thép.
Từ vật liệu cách điệnđược sử dụng phổ biến nhất
- polyetylen n,
- polyvinyl clorua n, chống cháy tốt hơn các vật liệu khác, nhưng có chứa clo độc hại và nguy hại cho môi trường; - cao su tổng hợp (bao gồm cả organosilicon chịu nhiệt cao).

Dây dẫn (và lõi của dây dẫn bện) được chia theo mục đích của chúng.
- trên hướng dẫn làm việc(trong trường hợp dòng điện xoay chiều bao gồm dây dẫn pha và dây trung tính; trong một số mạng hoặc hệ thống lắp đặt, dây dẫn trung tính có thể không có);
- trên dây dẫn bảo vệ cần thiết để đảm bảo sự an toàn của con người;
- trên dây dẫn phụ(ví dụ, để điều khiển, giao tiếp hoặc báo hiệu). Tất cả các dây dẫn làm việc đều có thể được cách ly khỏi đất, nhưng thường một trong số chúng (thường là trung tính) được nối đất. Việc nối đất làm việc như vậy đạt được điện áp thấp hơn và phân bố đều của các dây dẫn pha so với mặt đất, ví dụ, trong mạng điện áp cao, cho phép giảm chi phí cách điện.

Các dây dẫn bảo vệ được cung cấp để nối đất đáng tin cậy cho các bộ phận của hệ thống lắp đặt điện mà nếu cách điện bị hỏng, có thể được cấp điện (các bộ phận dẫn điện hở). Như là bảo vệ trái đất phải ngăn ngừa điện áp nguy hiểm xảy ra giữa các bộ phận này và đất và do đó ngăn ngừa khả năng điện giật cho người. Trong mạng điện hạ áp, trước đây người ta thường thực hành kết hợp các dây dẫn bảo vệ và dây trung tính; các dây dẫn này hiện đang được tách ra khỏi nhau vì lý do độ tin cậy và an toàn.

Trong điện, có ba nhóm vật liệu chính - chất dẫn điện, chất bán dẫn và chất điện môi. Sự khác biệt chính của chúng là khả năng dẫn dòng điện. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các loại vật liệu này khác nhau như thế nào và chúng hoạt động như thế nào trong điện trường.

Chất dẫn điện là gì

Chất có mặt các hạt tải điện tự do được gọi là chất dẫn điện. Chuyển động của các hạt tải điện tự do được gọi là nhiệt. Đặc tính chính của dây dẫn là điện trở (R) hoặc độ dẫn điện (G) - nghịch đảo của điện trở.

Nói bằng những từ đơn giản- dây dẫn dẫn dòng điện.

Những chất này bao gồm kim loại, nhưng nếu chúng ta nói về phi kim loại, thì ví dụ, cacbon là một chất dẫn điện tuyệt vời, đã được ứng dụng trong các tiếp điểm trượt, ví dụ, trong bàn chải động cơ điện. Đất ướt, dung dịch muối và axit trong nước, cơ thể con người cũng dẫn điện, nhưng độ dẫn điện của chúng thường kém hơn đồng hoặc nhôm chẳng hạn.

Kim loại là chất dẫn điện tuyệt vời do có số lượng lớn các chất mang điện tích tự do trong cấu trúc của chúng. Dưới tác dụng của điện trường, các điện tích bắt đầu chuyển động, đồng thời phân bố lại, hiện tượng cảm ứng tĩnh điện được quan sát.

Chất điện môi là gì

Chất điện môi là những chất không dẫn điện, hoặc dẫn điện nhưng rất kém. Không có hạt tải điện tự do trong chúng, vì liên kết của các hạt nguyên tử đủ mạnh để hình thành hạt tải điện tự do, do đó, không có dòng điện nào phát sinh trong chất điện môi dưới tác dụng của điện trường.

Khí, thủy tinh, gốm, sứ, một số loại nhựa, textolite, carbolite, nước cất, gỗ khô, cao su là chất điện môi và không dẫn điện. Trong cuộc sống hàng ngày, chất điện môi có mặt ở khắp mọi nơi, chẳng hạn, chúng được sử dụng để làm vỏ cho các thiết bị điện, công tắc điện, trường hợp phích cắm, ổ cắm, v.v. Trong đường dây điện, chất cách điện được làm bằng chất điện môi.

Tuy nhiên, với sự hiện diện của một số yếu tố, ví dụ cấp độ caođộ ẩm, cường độ điện trường cao hơn giá trị chấp nhận được và như vậy - dẫn đến thực tế là vật liệu bắt đầu mất đi chức năng điện môi và trở thành một chất dẫn điện. Đôi khi bạn có thể nghe thấy những cụm từ như "sự cố của chất cách điện" - đây là hiện tượng được mô tả ở trên.

Tóm lại, các tính chất chính của chất điện môi trong lĩnh vực điện năng là cách điện. Đó là khả năng ngăn chặn dòng điện bảo vệ một người khỏi các chấn thương do điện và các rắc rối khác. Đặc điểm chính của chất điện môi là độ bền điện môi của nó - một giá trị bằng điện áp đánh thủng của nó.

Chất bán dẫn là gì

Một chất bán dẫn dẫn một dòng điện, nhưng không giống như kim loại, nhưng trong những điều kiện nhất định - sự truyền năng lượng cho chất trong số lượng yêu cầu... Điều này là do thực tế là có quá ít hoặc không có hạt mang điện tích tự do (lỗ trống và electron), nhưng nếu bạn áp dụng một lượng năng lượng nhất định, chúng sẽ xuất hiện. Năng lượng có thể được các hình thức khác nhau- điện, nhiệt. Ngoài ra, các lỗ trống và điện tử tự do trong chất bán dẫn có thể phát sinh dưới ảnh hưởng của bức xạ, ví dụ, trong phổ UV.

Chất bán dẫn được sử dụng ở đâu? Chúng được sử dụng để sản xuất bóng bán dẫn, thyristor, điốt, vi mạch, đèn LED, v.v. Những vật liệu này bao gồm silicon, germani, hỗn hợp chất liệu khác nhau, ví dụ, arsenide gali, selen, asen.

Để hiểu tại sao chất bán dẫn dẫn dòng điện, nhưng không giống như kim loại, bạn cần xem xét các vật liệu này theo quan điểm của lý thuyết dải.

Lý thuyết vùng

Lý thuyết dải mô tả sự hiện diện hoặc không có của các hạt tải điện tự do liên quan đến các lớp năng lượng nhất định. Mức hay lớp năng lượng được gọi là lượng năng lượng của các electron (hạt nhân của nguyên tử, phân tử - hạt đơn giản), chúng được đo bằng đơn vị Electron volt (EV).

Hình ảnh dưới đây cho thấy ba loại vật liệu với mức năng lượng của chúng:

Lưu ý rằng trong vật dẫn, các mức năng lượng từ vùng hóa trị đến vùng dẫn được kết hợp thành một biểu đồ không thể phá vỡ. Vùng dẫn và vùng hóa trị chồng lên nhau, đây được gọi là vùng xen phủ. Tùy thuộc vào sự hiện diện của điện trường (điện áp), nhiệt độ và các yếu tố khác, số lượng electron có thể thay đổi. Nhờ những điều trên, các electron có thể di chuyển trong vật dẫn, ngay cả khi chúng cung cấp cho chúng một lượng năng lượng nhỏ nhất.

Trong chất bán dẫn giữa vùng hóa trị và vùng dẫn có một vùng cấm nhất định. Độ rộng vùng cấm mô tả lượng năng lượng cần được truyền vào chất bán dẫn để dòng điện chạy qua.

Đối với chất điện môi, biểu đồ tương tự như biểu đồ mô tả chất bán dẫn, nhưng sự khác biệt chỉ nằm ở độ rộng của dải cấm - ở đây nó lớn gấp nhiều lần. Sự khác biệt là do cơ cấu nội bộ và các chất.

Chúng tôi đã xem xét ba loại vật liệu chính và đưa ra các ví dụ và tính năng. Sự khác biệt chính của chúng là khả năng dẫn dòng điện. Do đó, mỗi loại đều đã tìm ra lĩnh vực ứng dụng riêng: chất dẫn điện dùng để truyền điện, chất điện môi - để cách điện cho các bộ phận mang điện, chất bán dẫn - dùng cho điện tử. Chúng tôi hy vọng rằng thông tin được cung cấp đã giúp bạn hiểu chất dẫn điện, chất bán dẫn và chất điện môi là gì trong điện trường, cũng như sự khác biệt giữa chúng là gì.

Giá trị của kim loại được xác định trực tiếp bởi các tính chất hóa học và vật lý của chúng. Trong trường hợp của một chỉ số như độ dẫn điện, mối quan hệ này không đơn giản như vậy. Hầu hết kim loại dẫn điện khi đo chỉ số nàyở nhiệt độ phòng (+20 ° C), - bạc.

Nhưng chi phí cao hạn chế việc sử dụng các bộ phận bằng bạc trong kỹ thuật điện và vi điện tử. Các phần tử bạc trong các thiết bị như vậy chỉ được sử dụng trong trường hợp hiệu quả kinh tế.

Ý nghĩa vật lý của độ dẫn điện

Việc sử dụng dây dẫn kim loại có lịch sử lâu đời. Các nhà khoa học và kỹ sư làm việc trong lĩnh vực khoa học và công nghệ sử dụng điện từ lâu đã quyết định vật liệu làm dây dẫn, thiết bị đầu cuối, tiếp điểm, ... Nó giúp xác định kim loại dẫn điện nhất trên thế giới số lượng vật lý gọi là độ dẫn điện.

Khái niệm dẫn điện nghịch với điện trở. Biểu thức định lượng của độ dẫn điện liên quan đến đơn vị của điện trở, hệ thống quốc tếđơn vị (SI) được đo bằng ohms. Đơn vị SI là siemens. Ký hiệu tiếng Nga cho đơn vị này là Cm, ký hiệu quốc tế là S. Độ dẫn điện 1 Cm được sở hữu bởi một phần của mạng điện có điện trở 1 Ohm.

Độ dẫn nhiệt

Số đo khả năng dẫn điện của một chất được gọi là Chất chỉ thị cao nhất có kim loại dẫn điện nhiều nhất. Đặc tính này có thể được xác định cho bất kỳ chất hoặc phương tiện nào bằng dụng cụ và có biểu thức số. một dây dẫn hình trụ có chiều dài đơn vị và diện tích mặt cắt ngang đơn vị liên quan đến điện trở suất của dây dẫn này.

Đơn vị đo độ dẫn điện của hệ thống là siemens trên mét - S / m. Để tìm ra kim loại nào là kim loại dẫn điện nhất trên thế giới, chỉ cần so sánh độ dẫn điện trong thực nghiệm của chúng là đủ. Bạn có thể xác định điện trở suất bằng một thiết bị đặc biệt - microohmmeter. Các đặc điểm này có quan hệ tỷ lệ nghịch với nhau.

Tính dẫn điện của kim loại

Chính khái niệm về dòng hạt mang điện có hướng dường như hài hòa hơn đối với các chất dựa trên mạng tinh thể vốn có trong kim loại. Khi dòng điện xảy ra trong kim loại, hạt tải điện là các electron tự do, không phải ion, như trường hợp trong môi trường lỏng. Thực nghiệm đã chứng minh rằng khi dòng điện phát sinh trong kim loại, không có sự chuyển giao các hạt vật chất giữa các vật dẫn.

Các chất kim loại khác với các chất khác ở các liên kết lỏng lẻo hơn ở cấp độ nguyên tử. Tổ chức nội bộ kim loại được phân biệt bởi sự hiện diện một số lượng lớn Các electron "cô đơn". mà ở tác động nhỏ nhất của lực điện từ, tạo thành một dòng có hướng. Do đó, không phải là vô ích khi các kim loại là chất dẫn điện tốt nhất, và chính các tương tác phân tử như vậy đã phân biệt được kim loại dẫn điện tốt nhất. Một tính chất cụ thể khác của kim loại dựa trên đặc điểm cấu trúc mạng tinh thể của kim loại - tính dẫn nhiệt cao.

Chất dẫn điện tốt nhất - kim loại

4 kim loại có tầm quan trọng thực tế trong việc sử dụng làm dây dẫn điện được phân bố theo thứ tự sau đây theo giá trị của độ dẫn điện riêng, được đo bằng S / m:

  1. Bạc - 62,5 triệu đồng.
  2. Đồng - 59.500.000.
  3. Vàng - 45.500.000.
  4. Nhôm - 38.000.000.

Có thể thấy kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc. Nhưng cũng giống như vàng, nó chỉ được sử dụng để tổ chức mạng điện trong những trường hợp cụ thể đặc biệt. Lý do là chi phí cao.

Nhưng đồng và nhôm là những lựa chọn phổ biến nhất cho các thiết bị điện và các sản phẩm cáp do khả năng chống dòng điện thấp và khả năng chi trả của chúng. Các kim loại khác hiếm khi được sử dụng làm chất dẫn điện.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện của kim loại

Ngay cả kim loại dẫn điện nhất cũng giảm độ dẫn điện nếu nó chứa các chất phụ gia và tạp chất khác. Hợp kim có cấu trúc mạng tinh thể khác với kim loại "nguyên chất". Nó được đặc trưng bởi sự vi phạm tính đối xứng, vết nứt và các khuyết tật khác. Độ dẫn điện cũng giảm khi nhiệt độ môi trường tăng lên.

Tăng sức đề kháng vốn có trong hợp kim được ứng dụng trong các yếu tố sưởi ấm... Không phải ngẫu nhiên mà nichrome, fechral và các hợp kim khác được sử dụng để sản xuất các bộ phận làm việc cho lò điện và lò sưởi.

Kim loại dẫn điện nhất là bạc quý, được các thợ kim hoàn sử dụng nhiều hơn để đúc tiền xu, v.v. Nhưng trong công nghệ và chế tạo dụng cụ, hóa chất đặc biệt của nó và tính chất vật lýđược sử dụng rộng rãi. Ví dụ, ngoài việc được sử dụng trong các đơn vị và cụm có điện trở thấp, bạc phún xạ bảo vệ các nhóm tiếp xúc khỏi bị oxy hóa. Tính chất độc đáo bạc và hợp kim dựa trên nó thường làm cho việc sử dụng nó hợp lý, mặc dù giá thành cao.