電流用導体

常に電化製品を使用する人は皆、次のような問題に直面します。

1. 電流を流すワイヤー。

2. 絶縁特性を持つ誘電体。

3. 最初の 2 種類の物質の特性を組み合わせ、加えられた制御信号に応じて変化する半導体。

これらの各グループの特徴は、導電性です。

指揮者とは

導体には、その構造内に、加えられた外力の影響下で動き始める、接続されていない自由な電荷を多数持つ物質が含まれます。それらは固体、液体、または気体である可能性があります。

電位差のある2本のワイヤーの内側に金属ワイヤーを接続すると、電流が流れます。そのキャリアは、原子の結合によって拘束されない自由電子になります。それらは特徴づけます 電気伝導性 または、物質自体が電荷を通過させる能力、つまり電流。

電気伝導率の値は物質の抵抗に反比例し、対応する単位: ジーメンス (cm) で測定されます。

1 cm = 1/1 オーム。

本来、電荷キャリアは次のとおりです。

• 電子。

• イオン。

• 穴。

この原理によれば、電気伝導率は次のように分類されます。

• 電子;

• イオン性;

• ホール。

ワイヤの品質により、ワイヤに流れる電流の印加電圧値への依存性を推定できます。これらの電気量の測定単位、つまりボルトアンペア特性を指定してそれを呼ぶのが通例です。

導電線

このタイプの最も一般的な代表は金属です。それらの電流は、電子の流れを動かすことによってもっぱら生成されます。

金属の内部では、次の 2 つの状態で存在します。

• 原子の凝集力に関係する。

• 無料。

原子核の引力によって軌道上に保持されている電子は、原則として、外部起電力の作用による電流の生成には関与しません。自由粒子は異なる動作をします。

金属線にEMFが印加されていない場合、自由電子はランダムに、ランダムに、任意の方向に移動します。この動きは熱エネルギーによるものです。特定の瞬間における各粒子の移動速度と方向が異なることが特徴です。

強度 E の外部場のエネルギーが導体に印加されると、印加された場とは反対方向の力がすべての電子に一緒に、またはそれぞれ個別に作用します。それは厳密に指向性のある電子の動き、言い換えれば電流を生み出します。

金属の電流-電圧特性は、セクションおよび回路全体に対するオームの法則の動作に適合する直線です。

純粋な金属以外にも、他の物質も電子伝導性を持っています。それらには次のものが含まれます。

• 合金;

• 炭素の一部の修飾（グラファイト、石炭）。

金属を含む上記の物質はすべて、第 1 種の導体として分類されます。それらの電気伝導度は、電流の通過による物質の質量の移動とはまったく関係がなく、電子の移動によってのみ引き起こされます。

金属や合金を極低温の環境に置くと、超伝導状態になります。

イオン伝導体

このクラスには、荷電イオンの移動により電流が発生する物質が含まれます。これらはタイプ II 導体として分類されます。それ：

• 塩基、酸塩の溶液。

• さまざまなイオン性化合物の溶融物。

• さまざまなガスや蒸気。

液体中の電流

導電性液体 電解 — 電荷を伴った物質の移動と電極上へのその堆積は通常電解質と呼ばれ、プロセス自体は電気分解と呼ばれます。

これは、アノード電極に正の電位、カソードに負の電位が印加されることによる外部エネルギー場の作用下で発生します。

液体内のイオンは、中性の性質を持つ物質の分子の一部が分離する電解質の解離現象によって形成されます。一例は塩化銅で、水溶液中で銅イオン (陽イオン) と塩素 (陰イオン) の成分に分解されます。

CuCl2꞊Cu2 ++ 2Cl-

電解質に印加される電圧の作用により、カチオンは厳密にカソードに移動し始め、アニオンはアノードに移動し始めます。このようにして、不純物のない化学的に純粋な銅が得られ、これが陰極に堆積されます。

液体に加えて、自然界には固体電解質もあります。これらは超イオン伝導体（スーパーイオン）と呼ばれ、結晶構造と化学結合のイオン性を持ち、同種のイオンの移動により高い電気伝導性をもたらします。

電解液の電流電圧特性をグラフに示します。

気体中の電流

通常の状態では、ガス媒体は絶縁性を有しており、電流を通しません。しかし、さまざまな妨害要因の影響下では、誘電特性が急激に低下し、媒体のイオン化の通過を引き起こす可能性があります。

これは、移動する電子による中性原子の衝突によって発生します。その結果、1 つ以上の束縛電子が原子からはじき出され、原子は正電荷を帯びてイオンになります。同時に、ガス内で追加の電子が形成され、イオン化プロセスが継続します。

このようにして、正負の粒子が同時に移動することによってガス内に電流が発生します。

誠実な退院

ガス内を加熱したり、印加される電磁場の強度を高めたりすると、最初に火花が飛び散ります。この原理によれば、チャンネル、炎、排気トーチからなる自然稲妻が形成されます。

実験室環境では、検電器の電極間に火花が観察されることがあります。内燃機関の点火プラグにおける火花放電の実際の実装は、すべての大人に知られています。

アーク放電

火花は、外部場のすべてのエネルギーがそれを通じて直ちに消費されるという事実によって特徴付けられます。電圧源がガス中の電流の流れを維持できる場合、アークが発生します。

電気アークの一例は、さまざまな方法での金属の溶接です。その流れには陰極表面からの電子の放出が利用されます。

冠状放出

これは、高強度で不均一な電磁場を伴うガス環境で発生し、電圧 330 kV 以上の高圧架空送電線で顕著になります。

導体と電力線の密に配置された面の間を流れます。コロナ放電では、電極の1つの近くで電子衝撃という方法でイオン化が起こり、その領域の強度が増加します。

グロー放電

特殊なガス放電ランプや管、電圧安定器の内部ガスに使用され、排気ギャップ内の圧力を下げることによって形成されます。

ガス中のイオン化プロセスが大きな値に達し、同数の正および負の電荷キャリアがガス中に形成されるとき、この状態はプラズマと呼ばれます。プラズマ環境ではグロー放電が発生します。

気体中の電流の流れの電流電圧特性を図に示します。これは次のセクションで構成されます。

1. 依存している。

2. 自己放電。

1 つ目は、外部イオナイザーの影響下で何が起こり、動作が停止すると消失することを特徴としています。セルフイジェクトはあらゆる条件下で流れ続けます。

ホールワイヤー

それらには次のものが含まれます。

• ゲルマニウム;

• セレン;

• ケイ素;

• いくつかの金属とテルル、硫黄、セレンおよびいくつかの有機物質との化合物。

それらは半導体と呼ばれ、第 1 グループに属します。つまり、電荷の流れの際に物質の移動を形成しません。内部の自由電子の濃度を高めるには、結合電子を分離するために追加のエネルギーを費やす必要があります。それをイオン化エネルギーといいます。

半導体では電子と正孔の接合が機能します。そのため、半導体は、逆の外部磁場が印加されると、一方向に電流を流し、逆方向に電流を遮断します。

半導体の導電率は次のとおりです。

1. 所有する。

2.不純物。

1 つ目のタイプは、物質からの原子のイオン化の過程で電荷キャリアが現れる構造に固有のものです。つまり、正孔と電子です。それらの濃度は相互にバランスが取れています。

2 番目のタイプの半導体は、不純物導電性の結晶を組み込むことによって作成されます。それらは三価または五価の元素の原子を持っています。

導電性半導体には次のようなものがあります。

• 電子n型«ネガティブ»;

• ホールp型«ポジティブ»。

通常の電圧-電流特性 半導体ダイオード グラフに示されています。

さまざまな電子機器や装置は半導体を基盤にして動いています。

超電導体

非常に低い温度では、特定のカテゴリーの金属および合金の物質は超伝導と呼ばれる状態になります。これらの物質では、電流に対する電気抵抗がほぼゼロに減少します。

この遷移は、熱特性の変化によって発生します。超電導体は、磁場のない状態で超電導状態に遷移する際の熱の吸収または放出の性質により、第1種超電導体と第2種超電導体の2種類に分けられます。

ワイヤの超伝導現象は、隣接する 2 つの電子に束縛状態が形成されるときにクーパー対が形成されるために発生します。生成されたペアは二重電子電荷を持ちます。

超伝導状態の金属中の電子の分布をグラフに示します。

超伝導体の磁気誘導は電磁場の強さに依存し、電磁場の値は物質の温度に影響されます。

線材の超電導特性は、線材の限界磁場と温度の臨界値によって制限されます。

したがって、電流の導体は完全に異なる物質でできており、互いに異なる特性を持つ可能性があります。それらは常に環境条件の影響を受けます。このため、電線の特性の限界は必ず技術規格によって決まります。