물질의 전기 전도도

이 기사에서는 전기 전도도의 주제를 공개하고 전류가 무엇인지, 도체의 저항과 그에 따른 전기 전도도와의 관계를 기억할 것입니다. 주제를 다루면서 이러한 양을 계산하는 주요 공식에 주목합시다. 현재 속도 및 전계 강도와의 관계. 또한 전기 저항과 온도 사이의 관계에 대해서도 다룰 것입니다.

우선 전류가 무엇인지 생각해 봅시다. 외부 전기장에 물질을 배치하면 이 필드의 힘에 따라 이온 또는 전자와 같은 기본 전하 운반체의 이동이 물질에서 시작됩니다. 그것은 전기 충격이 될 것입니다. 전류 I는 암페어 단위로 측정되며 1암페어는 1쿨롱과 동일한 전하가 초당 와이어 단면을 통해 흐르는 전류입니다.

전류는 직접, 교류, 맥동입니다.직류는 주어진 순간에 그 크기와 방향을 바꾸지 않고, 교류는 시간이 지남에 따라 크기와 방향을 바꾸며(교류 발전기와 변압기는 정확히 교류를 제공합니다), 맥동 전류는 크기는 바꾸지만 방향은 바꾸지 않습니다(예: 정류 교류). . 현재 펄스).

물질은 전기장의 작용 하에 전류를 전도하는 경향이 있는데, 이 성질을 전기전도도라고 하는데 물질마다 다르며, 물질의 전기전도도는 그 속에 들어 있는 자유하전 입자, 즉 이온의 농도에 따라 달라진다. 결정 구조, 분자, 주어진 물질의 원자와 결합되지 않은 전자. 따라서 주어진 물질의 자유 전하 운반체의 농도에 따라 물질은 전기 전도도에 따라 도체, 유전체 및 반도체로 나뉩니다.

전기전도도가 가장 높다 전류의 전선, 물리적 특성에 따라 자연의 전도체는 금속과 전해질의 두 가지 유형으로 표시됩니다. 금속에서 전류는 자유 전자의 이동으로 인해 발생합니다. 즉, 전자 전도성이 있으며 전해질 (산, 염, 염기 용액)-이온의 이동에서-양수 및 음전하, 즉 전해질의 전도도는 이온입니다. 이온화된 증기 및 가스는 전자와 이온의 이동으로 인해 전류가 흐르는 혼합 전도도를 특징으로 합니다.

전자 이론은 금속의 높은 전기 전도도를 완벽하게 설명합니다.원자가 전자와 금속 핵의 결합은 약하기 때문에 이러한 전자는 도체의 부피 전체에서 원자에서 원자로 자유롭게 이동합니다.

금속의 자유 전자는 가스, 전자 가스처럼 원자 사이의 공간을 채우고 혼돈 운동을 하는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 금속 와이어가 전기장에 도입되면 자유 전자가 규칙적으로 이동하여 양극을 향해 이동하여 전류를 생성합니다. 따라서 금속 전도체에서 자유 전자의 질서 있는 이동을 전류라고 합니다.

우주에서 전기장의 전파 속도는 대략 300,000,000m/s, 즉 빛의 속도와 같다고 알려져 있습니다. 이것은 전류가 전선을 통해 흐르는 것과 같은 속도입니다.

무슨 뜻이에요? 이것은 금속에 있는 모든 전자가 그렇게 엄청난 속도로 움직인다는 뜻이 아니라, 도선에 있는 전자는 반대로 초당 몇 밀리미터에서 몇 센티미터의 속도를 가집니다. 전계 강도, 그러나 전선을 따라 전류가 전파되는 속도는 정확히 빛의 속도와 같습니다.

문제는 각 자유 전자가 동일한 "전자 가스"의 일반적인 전자 흐름에 있고 전류가 흐르는 동안 전기장이 전체 흐름에 작용하여 전자가 지속적으로 전송한다는 것입니다. 이 필드는 이웃에서 이웃으로 서로에게 행동합니다.

그러나 와이어를 따라 전기 에너지가 전파되는 속도가 엄청나다는 사실에도 불구하고 전자는 매우 천천히 제자리로 이동합니다.따라서 발전소에서 스위치가 켜지면 네트워크 전체에 전류가 즉시 발생하고 전자는 실제로 정지합니다.

그러나 자유 전자가 와이어를 따라 이동할 때 도중에 많은 충돌을 경험하고 원자, 이온, 분자와 충돌하여 일부 에너지를 전달합니다. 이 저항을 극복하는 움직이는 전자의 에너지는 열과 도체가 가열됨에 따라 부분적으로 소산됩니다.

이러한 충돌은 전자의 이동에 대한 저항으로 작용하므로 하전 입자의 이동을 방지하는 도체의 특성을 전기 저항이라고 합니다. 와이어의 낮은 저항으로 인해 와이어는 전류에 의해 약간 가열되며 훨씬 더 강하고 심지어 흰색까지 가열됩니다. 이 효과는 가열 장치 및 백열 램프에 사용됩니다.

저항 변화의 단위는 옴입니다. 저항 R = 1ohm은 이러한 와이어의 저항이며 1A의 직류가 통과하면 와이어 끝의 전위차는 1V입니다. 1 옴의 저항 표준은 0 ° C의 온도에서 1063 mm 높이, 단면적 1 sq. Mm의 수은 기둥입니다.

와이어는 전기 저항이 특징이므로 어느 정도 와이어가 전류를 전도할 수 있다고 말할 수 있습니다. 이와 관련하여 전도도 또는 전기 전도도라는 값이 도입됩니다. 전기 전도도는 도체가 전류를 전도하는 능력, 즉 전기 저항의 역수입니다.

전기 전도도 G(전도도)의 단위는 지멘스(S)이며 1S = 1/(1옴)입니다. G = 1 / R.

서로 다른 물질의 원자가 전류의 통과를 서로 다른 정도로 방해하기 때문에 서로 다른 물질의 전기 저항이 다릅니다. 이러한 이유로 개념이 도입되었습니다. 전기 저항, 그 값 «p»는 특정 물질의 전도성 특성을 나타냅니다.

특정 전기 저항은 Ohm * m, 즉 가장자리가 1m 인 물질 입방체의 저항으로 측정됩니다. 마찬가지로, 물질의 전기 전도도는 S/m 단위로 측정되는 특정 전기 전도도 σ, 즉 가장자리가 1m인 물질 입방체의 전도도를 특징으로 합니다.

오늘날 전기 공학의 전도성 재료는 주로 리본, 타이어, 와이어 형태로 특정 단면적과 특정 길이를 갖지만 미터 큐브 형태는 아닙니다. 그리고 특정 크기의 전선의 전기 저항과 전기 전도도를 보다 편리하게 계산하기 위해 전기 저항과 전기 전도도 모두에 대해 보다 수용 가능한 측정 단위가 도입되었습니다. Ohm * mm2 / m — 저항의 경우 Cm * m / mm2 — 전기 전도성의 경우.

이제 우리는 전기 저항과 전기 전도성이 20 ° C의 온도에서 1m 길이의 단면적이 1 sq.mm 인 와이어의 전도성을 특징 짓는 것이 더 편리하다고 말할 수 있습니다.

금, 구리, 은, 크롬, 알루미늄과 같은 금속은 전기 전도성이 가장 좋습니다. 강철과 철은 전도성이 낮습니다. 순수 금속은 항상 합금보다 전기 전도성이 더 우수하므로 전기 공학에서는 순수 구리가 선호됩니다.특히 높은 저항이 필요한 경우 텅스텐, 니크롬, 콘스탄탄이 사용됩니다.

특정 전기 저항 또는 전기 전도도 값을 알면 주어진 재료로 만들어진 특정 와이어의 저항 또는 전기 전도도를 이 와이어의 길이 l과 단면적 S를 고려하여 쉽게 계산할 수 있습니다.

모든 재료의 전기 전도도와 전기 저항은 온도에 따라 결정 격자 원자의 열 진동 주파수와 진폭도 온도가 증가함에 따라 증가하고 그에 따라 전류에 대한 저항과 전자 흐름도 증가하기 때문입니다.

온도가 낮아지면 반대로 결정 격자 원자의 진동이 작아지고 저항이 낮아집니다(전기 전도도가 높아짐). 일부 물질에서는 온도에 대한 저항의 의존성이 덜 두드러지고 다른 물질에서는 더 강합니다. 예를 들어 콘스탄탄, 페크랄, 망가닌과 같은 합금은 특정 온도 범위에서 저항이 약간 변하기 때문에 내열성 저항이 만들어집니다.

저항의 온도 계수? 특정 온도에서 특정 재료의 저항 증가를 계산하고 온도가 1 ° C 증가함에 따라 저항의 상대적 증가를 수치로 특성화할 수 있습니다.

저항의 온도 계수와 온도 상승을 알면 주어진 온도에서 물질의 저항을 쉽게 계산할 수 있습니다.

우리 기사가 귀하에게 도움이 되었기를 바라며 이제 모든 온도에서 모든 와이어의 저항과 전도도를 쉽게 계산할 수 있습니다.