Elektrische Eigenschaften von Materialien

Dieses üblicherweise verwendete Kabel besteht aus Kupferdraht, einem mit Isolierkunststoff, sehr niedrigen Leitfähigkeitsmaterial bedeckten Metall mit hohem Grundstück

Was sind die elektrischen Eigenschaften der Materialien??

Der elektrische Eigenschaften Von den Materialien sind diejenigen, die ihre Reaktion auf den Durchgang des elektrischen Stroms bestimmen, dh ihre Fähigkeit zu leiten und zu widerstehen (im Besitz, Strom und Widerstand auf den Durchgang desselben zu übertragen). Nach diesem Kriterium werden die Materialien in drei Kategorien eingeteilt: Leiter, Isolatoren und Halbleiter.

Die Disposition der Partikel, aus denen das Atom besteht, ist für diese Antwort verantwortlich. Zwei der wichtigsten, Protonen und Elektronen sind durch elektrische Ladung gekennzeichnet, eine Eigenschaft von Materie, genau wie die Masse.

Bei leitfähigen Materialien ist es einfach, einen elektrischen Strom im Inneren zu errichten, da einige freie Elektronen haben, die nicht mit einem bestimmten Atom verbunden sind. Normalerweise ist die Bewegung dieser Elektronen zufällig, aber wenn ein externer Mittel sich um sie in Ordnung versetzt, wird ein Strom erzeugt.

Im Gegenteil, der Atomkern in Isoliermaterial.

In Bezug auf Halbleitermaterialien haben diese Zwischenmerkmale, dh sie können unter bestimmten Umständen Strom leiten. Dies macht sie in elektronischen Geräten besonders nützlich, da sie unter anderem als Verstärker und als Regulierungsbehörden der Intensität und des Durchgangs des Stroms dienen.

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Was sind die elektrischen Eigenschaften der Materialien??

Elektrische Leitfähigkeit

Der englische Physiker Stephen Gray (1666-1736) war einer der ersten, der Materialien in Leitern und Isolatoren klassifizierte, je nach Leichtigkeit, Strom zu leiten. Natürlich ist der ideale Weg, um herauszufinden.

Wenn jedoch ein elektrischer Strom durch ein Objekt zirkuliert wird, wird eine Stromdichte (Intensität pro Flächeneinheit) im Inneren erzeugt), die für viele Substanzen proportional zum erzeugten elektrischen Feld ist.

Sowohl das elektrische Feld als auch die Stromdichte sind Vektormengen, daher werden sie mit BOLD bezeichnet, um sie von denen zu unterscheiden, die nicht sind. Wenn das elektrische Feld aufgerufen wird UND Und die aktuelle Dichte ist J, Dann können Sie schreiben:

J ∝ UND

Wo das "∝" -Symbol lautet ... ist proportional zu ... ". Um Gleichheit festzustellen, ist eine Verhältnismäßigkeitskonstante erforderlich, die als σ (lesen Sie "Sigma"), die als bekannt ist elektrische Leitfähigkeit des Materials. Daher:

J = σ UND

Einheiten

Die elektrische Leitfähigkeit wird in AMPs /Volt-Meter oder abgekürzten A /V ∙ M ausgedrückt, da die Stromdichte in a /m angegeben ist² und das elektrische Feld in v/m. Der Quotient zwischen dem Strom, der durch ein Material und die darauf aufgetragene Spannung fließt, ist die G -Leitfähigkeit und seine Maßeinheit ist die Siemens Und es wird abgekürzt, daher kann Leitfähigkeit σ auch als S/M oder S ∙ M ausgedrückt werden^–1.

Die Materialien, in denen J = σ UND Sie wissen wie Ohmische Materialien, Nun, das ist die mikroskopische Form des gut bekannten Ohm -Gesetzes für Widerstands elektrische Schaltungen V = I ∙ R, wobei V die Spannung ist, und der Strom und R ein elektrischer Widerstand.

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Leitersubstanzen und Materialien

Das OHM -Gesetz legt fest, dass je höher das elektrische Feld innerhalb des Fahrers ist, desto größer ist die Stromdichte, eine Tatsache, die favorisiert wird, wenn σ groß ist. Gute Treiber sind daher diejenigen mit hoher σ -Leitfähigkeit.

Materialien mit Leichtigkeit bis zum Transportstrom können elektronische Leiter oder elektrolytische Leiter sein. Die ersteren haben die sogenannten freien Elektronen, bei denen es sich nur um Elektronen handelt, die wenig oder nichts mit einem bestimmten Atom verbunden sind, und können daher durch das Material zirkulieren. Unter ihnen stechen die Metalle hervor: Silber, Kupfer und Gold zum Beispiel.

Wenn in einem Kupferstück eine Spannung festgelegt wird.

Die zweite Art von Leiter, Elektrolyt, sind Lösungen in wässrigen Medien aus verschiedenen Säuren, Basen oder Salzen. In diesen wird das Fahren dank positiver und negativer Ionen (Kationen bzw. Anionen) durchgeführt, die sich in der Mitte bewegen können, geleitet von Elektroden mit entgegengesetzter Vorzeichenbelastung.

Außer hohen Spannungen entsprechen elektrolytische Leiter auch das Ohmsche Gesetz.

Leitfähiger Tisch

Die folgende Tabelle zeigt die Leitfähigkeit verschiedener Materialien, Leiter, Halbleiter und Isolatoren bei einer Temperatur von 20 ° C.

Die Leitfähigkeit verschiedener Materialien kann durch Anwenden einer Temperatur von 20 ° C beobachtet werden

Die Temperatur ist ein wichtiger Faktor für die elektrische Leitfähigkeit, da bei einer höheren Temperatur aufgrund der thermischen Bewegung die Leitfähigkeit abnimmt. Auf diese Weise vibrieren Atome schneller und erhöhen die Anzahl der Kollisionen zwischen ihnen und freien Elektronen, deren Bewegung ungeordneter ist.

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Im Gegenteil, wenn die Temperatur sinkt, neigen die Materialien dazu, ihre Leitfähigkeit zu erhöhen. Einige können sehr niedrige Temperatur -Supraleiter werden, was bedeutet, dass ihre Leitfähigkeit praktisch unendlich ist.

Obwohl Metalle die Materialien par exzellenz treiben, ist Graphen die mit größte Leitfähigkeit, wie wir in der Tabelle beobachten können.

Er Graphen Es ist kein Metall, sondern eine Substanz aus reiner Kohle, deren Atome in einer sehr regelmäßigen Struktur angeordnet sind. Als ausgezeichneter Wärmeleiter kann Graphen den Durchgang hoher elektrischer Ströme ohne Wärme beschädigen.

Leitfähigkeit und Widerstand

Wenn es um elektronische Leiter geht, arbeiten Sie hart mit Widerstand anstelle von Leitfähigkeit zusammen.

Widerstand ist die wechselseitige oder umgekehrte Leitfähigkeit. Dies bedeutet, dass je größer die Leitfähigkeit eines Materials ist, desto niedriger sein Widerstand.

Der Widerstand wird mit dem griechischen Buchstaben ρ (er heißt „rho“) bezeichnet und kann wie oben erwähnt werden, kann er ausgedrückt werden durch:

ρ = 1 / σ

Im Gegensatz zur Leitfähigkeit steigt der Widerstand mit der Temperatur, daher bei einer höheren Temperatur einen höheren Widerstand.

Verweise

1. Bauer, w. 2011. Physik für Ingenieurwesen und Wissenschaften. Band 2. Mc Graw Hill.  
2. Callister, w. Wissenschaft und Technik von Materialien. Ich kehrte um.
3. Öffnen Sie Stax. College -Physik. Abgerufen von: openStax.Org.