विद्युत प्रवाह के लिए कंडक्टर

बिजली के उपकरणों का लगातार उपयोग करने वाले प्रत्येक व्यक्ति का सामना होता है:

1. विद्युत धारा ले जाने वाले तार;

2. इन्सुलेट गुणों के साथ डाइलेक्ट्रिक्स;

3. अर्धचालक जो पहले दो प्रकार के पदार्थों की विशेषताओं को जोड़ते हैं और लागू नियंत्रण संकेत के आधार पर उन्हें बदलते हैं।

इनमें से प्रत्येक समूह की एक विशिष्ट विशेषता विद्युत चालकता की संपत्ति है।

कंडक्टर क्या है

कंडक्टरों में वे पदार्थ शामिल होते हैं जिनकी संरचना में बड़ी संख्या में मुक्त, जुड़े हुए विद्युत आवेश नहीं होते हैं जो एक लागू बाहरी बल के प्रभाव में चलना शुरू कर सकते हैं। वे ठोस, तरल या गैसीय हो सकते हैं।

यदि आप दो तारों को उनके बीच संभावित अंतर के साथ लेते हैं और उनके अंदर एक धातु का तार जोड़ते हैं, तो इससे एक विद्युत धारा प्रवाहित होगी। इसके वाहक मुक्त इलेक्ट्रॉन होंगे जो परमाणुओं के बंधनों द्वारा वापस नहीं रखे जाते हैं। वे लक्षण वर्णन करते हैं इलेक्ट्रिकल कंडक्टीविटी या किसी भी पदार्थ की अपने आप से विद्युत आवेशों को पारित करने की क्षमता — धारा।

विद्युत चालकता का मान पदार्थ के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है और इसे संबंधित इकाई: सीमेंस (सेमी) से मापा जाता है।

1 सेमी = 1/1 ओम।

प्रकृति में, चार्ज वाहक हो सकते हैं:

• इलेक्ट्रॉन;

• आयन;

• छेद।

इस सिद्धांत के अनुसार, विद्युत चालकता में बांटा गया है:

• इलेक्ट्रोनिक;

• आयनिक;

• एक छेद।

तार की गुणवत्ता आपको लागू वोल्टेज के मूल्य पर बहने वाली धारा की निर्भरता का अनुमान लगाने की अनुमति देती है। इन विद्युत मात्राओं की माप की इकाइयों को निर्दिष्ट करके इसे कॉल करने की प्रथा है - वोल्ट-एम्पीयर विशेषता।

प्रवाहकीय तार

इस प्रकार के सबसे आम प्रतिनिधि धातु हैं। उनका विद्युत प्रवाह विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को गति देकर बनाया जाता है।

धातुओं के अंदर, वे दो अवस्थाओं में मौजूद होते हैं:

• सामंजस्य के परमाणु बलों से जुड़े;

• निःशुल्क।

एक नियम के रूप में, एक परमाणु के नाभिक के आकर्षक बलों द्वारा कक्षा में रखे गए इलेक्ट्रॉन, बाहरी इलेक्ट्रोमोटिव बलों की कार्रवाई के तहत विद्युत प्रवाह के निर्माण में भाग नहीं लेते हैं। मुक्त कण अलग व्यवहार करते हैं।

यदि धातु के तार पर कोई EMF नहीं लगाया जाता है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉन बेतरतीब ढंग से, बेतरतीब ढंग से, किसी भी दिशा में चलते हैं। यह गति तापीय ऊर्जा के कारण होती है। यह किसी भी क्षण में प्रत्येक कण की गति की विभिन्न गति और दिशाओं की विशेषता है।

जब तीव्रता E के बाहरी क्षेत्र की ऊर्जा कंडक्टर पर लागू होती है, तो लगाए गए क्षेत्र के विपरीत निर्देशित बल सभी इलेक्ट्रॉनों पर एक साथ और प्रत्येक पर अलग-अलग कार्य करता है। यह इलेक्ट्रॉनों, या दूसरे शब्दों में, एक विद्युत प्रवाह का कड़ाई से उन्मुख आंदोलन बनाता है।

धातुओं की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता एक सीधी रेखा है जो एक खंड और एक पूर्ण सर्किट के लिए ओम के नियम के संचालन में फिट बैठती है।

शुद्ध धातुओं के अलावा, अन्य पदार्थों में भी इलेक्ट्रॉनिक चालकता होती है। वे सम्मिलित करते हैं:

• मिश्र;

• कार्बन (ग्रेफाइट, कोयला) के कुछ संशोधन।

धातुओं सहित उपरोक्त सभी पदार्थों को पहले प्रकार के संवाहक के रूप में वर्गीकृत किया गया है। उनकी विद्युत चालकता विद्युत प्रवाह के पारित होने के कारण किसी पदार्थ के द्रव्यमान के हस्तांतरण से संबंधित नहीं है, बल्कि केवल इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन के कारण होती है।

यदि धातुओं और मिश्र धातुओं को बेहद कम तापमान वाले वातावरण में रखा जाता है, तो वे अतिचालकता की स्थिति में चले जाते हैं।

आयन कंडक्टर

इस वर्ग में वे पदार्थ शामिल हैं जिनमें आवेशित आयनों की गति के कारण विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। उन्हें टाइप II कंडक्टर के रूप में वर्गीकृत किया गया है। यह:

• क्षार, अम्ल लवण के समाधान;

• विभिन्न आयनिक यौगिकों के पिघलने;

• विभिन्न गैसें और वाष्प।

एक तरल में विद्युत प्रवाह

विद्युत प्रवाहकीय तरल पदार्थ जिसमें इलेक्ट्रोलीज़ - आवेशों के साथ किसी पदार्थ का स्थानांतरण और इलेक्ट्रोड पर उसका जमाव आमतौर पर इलेक्ट्रोलाइट्स कहलाता है, और इस प्रक्रिया को ही इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है।

यह एनोड इलेक्ट्रोड के लिए एक सकारात्मक क्षमता और कैथोड के लिए एक नकारात्मक क्षमता के कारण बाहरी ऊर्जा क्षेत्र की कार्रवाई के तहत होता है।

इलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण की घटना के कारण तरल पदार्थ के अंदर आयन बनते हैं, जिसमें तटस्थ गुणों वाले पदार्थ के कुछ अणुओं को अलग करना शामिल होता है। एक उदाहरण कॉपर क्लोराइड है, जो जलीय घोल में अपने घटक कॉपर आयनों (धनायनों) और क्लोरीन (आयनों) में विघटित हो जाता है।

CuCl2꞊Cu2++ 2Cl-

इलेक्ट्रोलाइट पर लागू वोल्टेज की कार्रवाई के तहत, कैथोड और एनोड के लिए आयनों को सख्ती से स्थानांतरित करना शुरू हो जाता है। इस प्रकार, अशुद्धियों के बिना रासायनिक रूप से शुद्ध तांबा प्राप्त होता है, जो कैथोड पर जमा होता है।

तरल पदार्थों के अतिरिक्त प्रकृति में ठोस विद्युत अपघट्य भी होते हैं। उन्हें सुपरियोनिक कंडक्टर (सुपर-आयन) कहा जाता है, जिसमें एक क्रिस्टलीय संरचना और रासायनिक बंधों की आयनिक प्रकृति होती है, जो एक ही प्रकार के आयनों की गति के कारण उच्च विद्युत चालकता का कारण बनती है।

इलेक्ट्रोलाइट्स की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता को ग्राफ में दिखाया गया है।

गैसों में विद्युत प्रवाह

सामान्य परिस्थितियों में, गैस माध्यम में इन्सुलेट गुण होते हैं और वर्तमान का संचालन नहीं करते हैं। लेकिन विभिन्न परेशान करने वाले कारकों के प्रभाव में, ढांकता हुआ गुण तेजी से घट सकते हैं और माध्यम के आयनीकरण के पारित होने को उत्तेजित कर सकते हैं।

यह गतिमान इलेक्ट्रॉनों द्वारा उदासीन परमाणुओं की बमबारी से उत्पन्न होता है। नतीजतन, एक या एक से अधिक बाध्य इलेक्ट्रॉनों को परमाणु से बाहर खटखटाया जाता है और परमाणु एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है, आयन बन जाता है। उसी समय, आयनीकरण प्रक्रिया को जारी रखते हुए, गैस के अंदर इलेक्ट्रॉनों की एक अतिरिक्त मात्रा बनती है।

इस प्रकार, सकारात्मक और नकारात्मक कणों के एक साथ संचलन से गैस के अंदर एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है।

एक ईमानदार निर्वहन

गैस के अंदर लागू विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को गर्म करने या बढ़ाने पर, पहले एक चिंगारी निकलती है। इस सिद्धांत के अनुसार, प्राकृतिक बिजली बनती है, जिसमें चैनल, एक लौ और एक निकास मशाल होती है।

प्रयोगशाला स्थितियों में, इलेक्ट्रोस्कोप के इलेक्ट्रोड के बीच एक चिंगारी देखी जा सकती है।आंतरिक दहन इंजनों के स्पार्क प्लग में स्पार्क डिस्चार्ज का व्यावहारिक कार्यान्वयन हर वयस्क को पता है।

आर्क डिस्चार्ज

चिंगारी की विशेषता इस तथ्य से है कि बाहरी क्षेत्र की सारी ऊर्जा इसके माध्यम से तुरंत खपत हो जाती है। यदि वोल्टेज स्रोत गैस के माध्यम से वर्तमान प्रवाह को बनाए रखने में सक्षम होता है, तो एक चाप होता है।

विद्युत चाप का एक उदाहरण विभिन्न तरीकों से धातुओं की वेल्डिंग है। इसके प्रवाह के लिए कैथोड की सतह से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन का उपयोग किया जाता है।

कोरोनल इजेक्शन

यह उच्च शक्ति और असमान विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों वाले गैस वातावरण में होता है, जो 330 केवी और अधिक के वोल्टेज के साथ उच्च वोल्टेज ओवरहेड पावर लाइनों पर प्रकट होता है।

यह कंडक्टर और पावर लाइन के निकट दूरी वाले विमान के बीच बहती है। एक कोरोना डिस्चार्ज में, एक इलेक्ट्रोड के पास इलेक्ट्रॉन प्रभाव की विधि द्वारा आयनीकरण होता है, जिसमें शक्ति में वृद्धि होती है।

चमक निर्वहन

इसका उपयोग गैसों के अंदर विशेष गैस डिस्चार्ज लैंप और ट्यूब, वोल्टेज स्टेबलाइजर्स में किया जाता है। यह निकास अंतराल में दबाव को कम करके बनता है।

जब गैसों में आयनीकरण प्रक्रिया एक बड़े मूल्य तक पहुँचती है और उनमें समान संख्या में धनात्मक और ऋणात्मक आवेश वाहक बनते हैं, तो इस अवस्था को प्लाज्मा कहा जाता है। प्लाज्मा वातावरण में एक चमक निर्वहन दिखाई देता है।

गैसों में धाराओं के प्रवाह की धारा-वोल्टेज विशेषता चित्र में दिखाई गई है। इसमें खंड होते हैं:

1. आश्रित;

2. स्व-निर्वहन।

पहले की विशेषता यह है कि बाहरी आयनाइज़र के प्रभाव में क्या होता है और जब यह काम करना बंद कर देता है तो बाहर निकल जाता है। सभी परिस्थितियों में एक आत्म-निकास प्रवाह जारी रहता है।

छेद के तार

वे सम्मिलित करते हैं:

• जर्मेनियम;

• सेलेनियम;

• सिलिकॉन;

• टेल्यूरियम, सल्फर, सेलेनियम और कुछ कार्बनिक पदार्थों के साथ कुछ धातुओं के यौगिक।

उन्हें अर्धचालक कहा जाता है और वे समूह संख्या 1 से संबंधित होते हैं, अर्थात वे आवेशों के प्रवाह के दौरान पदार्थ का स्थानांतरण नहीं करते हैं। उनके अंदर मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता बढ़ाने के लिए, बाध्य इलेक्ट्रॉनों को अलग करने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा खर्च करना आवश्यक है। इसे आयनीकरण ऊर्जा कहते हैं।

एक अर्धचालक में एक इलेक्ट्रॉन-छेद जंक्शन संचालित होता है। इसकी वजह से, सेमीकंडक्टर एक दिशा में करंट पास करता है और विपरीत दिशा में ब्लॉक करता है जब उस पर एक विपरीत बाहरी क्षेत्र लगाया जाता है।

अर्धचालकों में चालकता है:

1. अपना;

2. अपवित्रता।

पहला प्रकार संरचनाओं में निहित है जिसमें आवेश वाहक अपने पदार्थ से परमाणुओं के आयनीकरण की प्रक्रिया में प्रकट होते हैं: छिद्र और इलेक्ट्रॉन। उनकी एकाग्रता परस्पर संतुलित है।

दूसरे प्रकार का अर्धचालक क्रिस्टल को अशुद्धता चालकता के साथ शामिल करके बनाया जाता है। उनके पास त्रिसंयोजक या पंचसंयोजी तत्व के परमाणु होते हैं।

अर्धचालक का संचालन कर रहे हैं:

• इलेक्ट्रॉनिक एन-प्रकार "नकारात्मक";

• होल पी-टाइप "पॉजिटिव"।

वोल्ट-एम्पीयर साधारण की विशेषता अर्धचालक डायोड ग्राफ में दिखाया गया है।

अर्धचालक के आधार पर विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और उपकरण काम करते हैं।

अतिचालक

बहुत कम तापमान पर, धातुओं और मिश्र धातुओं की कुछ श्रेणियों के पदार्थ सुपरकंडक्टिविटी नामक अवस्था में चले जाते हैं। इन पदार्थों के लिए, विद्युत धारा का प्रतिरोध लगभग शून्य हो जाता है।

संक्रमण तापीय गुणों में परिवर्तन के कारण होता है।चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में सुपरकंडक्टिंग अवस्था में संक्रमण के दौरान गर्मी के अवशोषण या रिलीज के संबंध में, सुपरकंडक्टर्स को 2 प्रकारों में विभाजित किया जाता है: नंबर 1 और नंबर 2।

तारों की अतिचालकता की घटना कूपर जोड़े के गठन के कारण होती है जब दो पड़ोसी इलेक्ट्रॉनों के लिए एक बाध्य अवस्था बनाई जाती है। बनाई गई जोड़ी में दोहरा इलेक्ट्रॉन आवेश होता है।

अतिचालक अवस्था में किसी धातु में इलेक्ट्रॉनों का वितरण ग्राफ में दिखाया गया है।

सुपरकंडक्टर्स का चुंबकीय प्रेरण विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करता है, और बाद का मान पदार्थ के तापमान से प्रभावित होता है।

तारों के सुपरकंडक्टिंग गुण उनके लिए सीमित चुंबकीय क्षेत्र और तापमान के महत्वपूर्ण मूल्यों द्वारा सीमित हैं।

इस प्रकार, विद्युत प्रवाह के संवाहक पूरी तरह से अलग पदार्थों से बने हो सकते हैं और एक दूसरे से अलग विशेषताएं हो सकती हैं। वे हमेशा पर्यावरणीय परिस्थितियों से प्रभावित होते हैं। इस कारण से, तारों की विशेषताओं की सीमा हमेशा तकनीकी मानकों द्वारा निर्धारित की जाती है।