विद्युत चालकता काय आहे

या किंवा त्या शरीराच्या मालमत्तेबद्दल बोलणे, त्यातून विद्युत प्रवाह जाण्यापासून रोखण्यासाठी, आम्ही सामान्यतः "विद्युत प्रतिकार" हा शब्द वापरतो. इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, हे सोयीस्कर आहे, अगदी विशेष मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक घटक आहेत, एक किंवा दुसर्या नाममात्र प्रतिकारासह प्रतिरोधक आहेत.

परंतु "विद्युतीय चालकता" किंवा "विद्युत चालकता" ची संकल्पना देखील आहे, जी शरीराची विद्युत प्रवाह चालविण्याची क्षमता दर्शवते.

हे दिले की प्रतिकार विद्युत् प्रवाहाच्या व्यस्त प्रमाणात आहे, चालकता ही विद्युत् प्रवाहाच्या थेट प्रमाणात असते, म्हणजेच चालकता ही विद्युत प्रतिकाराची परस्पर असते.

प्रतिकार ओममध्ये मोजला जातो आणि सीमेन्समध्ये चालकता मोजली जाते. पण खरं तर आपण नेहमी सामग्रीच्या समान गुणधर्माबद्दल बोलत असतो - त्याची वीज चालवण्याची क्षमता.

इलेक्ट्रॉनिक चालकता सूचित करते की पदार्थामध्ये विद्युत प्रवाह तयार करणारे चार्ज वाहक इलेक्ट्रॉन आहेत. सर्व प्रथम, धातूंमध्ये इलेक्ट्रॉनिक चालकता असते, जरी जवळजवळ सर्व सामग्री यास कमी-अधिक सक्षम असतात.

सामग्रीचे तापमान जितके जास्त असेल तितकी तिची इलेक्ट्रॉनिक चालकता कमी होते, कारण तापमान वाढते म्हणून, थर्मल गती इलेक्ट्रॉनच्या सुव्यवस्थित गतीमध्ये व्यत्यय आणते आणि त्यामुळे निर्देशित विद्युत् प्रवाह रोखते.

वायर जितका लहान असेल तितका त्याचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र मोठे असेल, त्यामध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन्सचे प्रमाण जास्त असेल (विशिष्ट प्रतिकार जितका कमी असेल), इलेक्ट्रॉनिक चालकता जास्त असेल.

व्यावहारिकदृष्ट्या इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये, कमीतकमी नुकसानासह विद्युत ऊर्जा प्रसारित करणे सर्वात महत्वाचे आहे. त्या कारणासाठी धातू त्यात अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावते. विशेषत: त्यांच्यापैकी ज्यांची जास्तीत जास्त विद्युत चालकता आहे, म्हणजेच सर्वात लहान विशिष्ट विद्युत प्रतिकार: चांदी, तांबे, सोने, अॅल्युमिनियम. डायलेक्ट्रिक्स आणि सेमीकंडक्टरच्या तुलनेत धातूंमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉनची एकाग्रता जास्त असते.

धातूंपासून विद्युत उर्जेचे वाहक म्हणून अॅल्युमिनियम आणि तांबे वापरणे आर्थिकदृष्ट्या सर्वात फायदेशीर आहे, कारण तांबे चांदीपेक्षा खूपच स्वस्त आहे, परंतु त्याच वेळी तांबेचा विद्युत प्रतिकार चांदीपेक्षा थोडा जास्त आहे, अनुक्रमे तांबे चालकता आहे. चांदीपेक्षा खूपच कमी. तारांच्या औद्योगिक उत्पादनासाठी इतर धातू तितके महत्त्वाचे नाहीत. 

मुक्त आयन असलेल्या वायू आणि द्रव माध्यमांमध्ये आयनिक चालकता असते. आयन, इलेक्ट्रॉन्ससारखे, चार्ज वाहक असतात आणि ते एका माध्यमाच्या संपूर्ण खंडात विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली फिरू शकतात. असे वातावरण असू शकते इलेक्ट्रोलाइट… इलेक्ट्रोलाइटचे तापमान जितके जास्त तितकी त्याची आयनिक चालकता जास्त, कारण थर्मल गती वाढल्याने आयनांची ऊर्जा वाढते आणि माध्यमाची चिकटपणा कमी होते.

सामग्रीच्या क्रिस्टल जाळीमध्ये इलेक्ट्रॉनच्या अनुपस्थितीत, छिद्रांचे वहन होऊ शकते. इलेक्ट्रॉन्स चार्ज घेतात, परंतु जेव्हा छिद्र हलतात तेव्हा ते रिक्त स्थानांसारखे कार्य करतात - सामग्रीच्या क्रिस्टल जाळीतील रिक्त जागा. मुक्त इलेक्ट्रॉन्स धातूंमध्ये वायूच्या ढगाप्रमाणे येथे हलत नाहीत.

इलेक्ट्रॉन वहन बरोबरीने अर्धसंवाहकांमध्ये छिद्रांचे वहन होते. विविध संयोजनांमधील सेमीकंडक्टर आपल्याला विविध मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये प्रदर्शित केलेल्या चालकतेचे प्रमाण नियंत्रित करण्याची परवानगी देतात: डायोड, ट्रान्झिस्टर, थायरिस्टर्स इ.

सर्व प्रथम, 19 व्या शतकात आधीच विद्युत अभियांत्रिकीमध्ये कंडक्टर म्हणून धातूंचा वापर केला जाऊ लागला, डायलेक्ट्रिक्स, इन्सुलेटर (सर्वात कमी विद्युत चालकता असलेले), जसे की अभ्रक, रबर, पोर्सिलेन.

इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, सेमीकंडक्टर व्यापक झाले आहेत, कंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्समध्ये एक सन्माननीय मध्यवर्ती स्थान व्यापलेले आहे. बहुतेक आधुनिक अर्धसंवाहक सिलिकॉन, जर्मेनियम, कार्बनवर आधारित आहेत. इतर पदार्थ कमी प्रमाणात वापरले जातात.