В цій статті ми розглянемо, що це – провідник. Тут будуть розглянуті питання його визначення, особливостей і властивостей. Також ми зупинимося на понятті потенціалу провідника. Досліджуваний об'єкт являє собою важливе відкриття і досягнення науки, яке дозволяє людині на сучасному етапі розвитку знижувати витрати на споживання важливих і вичерпних ресурсів землі.

Введення

Провідник – це переважно речовина, а також певна середа або матеріал, які проводять електричний струм практично без перешкод. В провідниках знаходиться велика кількість вільно рухаються носіїв заряду (часток з зарядом), які здатні у вільному вигляді переміщатися всередині провідників. Ці носії знаходяться під впливом провідника, що наближений до об'єкта електронапруги і створюють струм провідності.


Існує поняття однорідного провідника. Це набір характеристик, які є однаковими в будь-якій його точці. Прикладом може служити реохорд – пристрій для вимірювання ел. опору допомогою мостового методу Уїтстона. У зв'язку з наявністю великої кількості вільних носіїв заряду і високою ступенем їх рухливості, значення питомої величини, що визначає електропровідність, досягає великих значень. З точки зору електродинамічної науки, провідник – це середовище, що володіє величезним значенням тангенса, що вказує на кут діелектричної втрати. Розгляд відбувається завжди шляхом визначення чіткої частоти. Ідеальний провідник у такому випадку - це матеріал, що володіє значенням tg? в нескінченно великому розмірі. Всі інші види таких структур іменують реальними, або володіють втратою.

Частина електричної ланцюга

Провідник – це частина електричної ланцюга (з'єднувальний провід, металева шина тощо). Одними з найбільш поширених провідних структур твердого типу є речовини металів, полуметаллов і вуглецю (графіт і вугілля). Серед провідних рідин, прикладом може служити ртуть, електролітичні розчини, а також металеві розплави. Серед газів, здатних проводити струм, найяскравішим представником є газ в іонізованому вигляді (плазма). Деякі речовини, частіше напівпровідники, можуть змінювати свої властивості провідності, якщо змінювати зовнішні умови навколо них, наприклад, підвищувати температуру або легувати. Електричні провідники – це речовини та матеріали, які, відповідно з формою руху частинок, поділяються на перший та другий рід. У першому випадку властивість провідності обумовлюється електронним рухом, а в другому, іонним.

Струм у провіднику

Під електричним струмом увазі пересування частинок, що володіють зарядом, у впорядкованому вигляді. Струм здатний утворитися в різноманітних середовищах. Обов'язковою умовою є наявність рухомих носіїв заряду, які зможуть пересуватися під впливом поля, яке доклали ззовні. Силою струму називають скалярну величину, що може приймати два значення: позитивне і негативне. Це залежить від довільного напряму, уздовж якого рухаються частинки. Одиницею, яка визначає силу струму є ампер (А).
Сила струму в провіднику – це величина, що може обумовлюватись напрямком позитивно заряджених елементів, що утворюють струм. У разі, коли струм був обумовлений частинками з зарядом «-», він набуває напрям, протилежний курсом реальної швидкості руху частинок. Силу струму визначають, аналізуючи ставлення Dq (кількість заряду), що був перенесеним крізь провідникове поперечний переріз за одиницю времеи Dt, до розмірної величині інтервалу: I = Delta q/Dela t.

Поняття дрейфу

Показник, який вказує на силу струму, тісно пов'язаний з явищем дрейфу заряж. частинок. Припустимо, у нас є провідник, на ділянці поперечного перетину (S) якого є певна кількість носіїв заряду в конкретному обсязі, відповідному числу – n. Заряд всіх носіїв відповідає значенню q0. Якщо прикласти зовнішнє електр. полі (E), то переносники придбають середню величину швидкості v (показник швидкості дрейфу), яка прямує у напрямку до протилежної полю. Якщо допустити, що дрейф володіє постійною швидкістю (струм рухається в одному темпі і з одного потужністю), можна розрахувати силу взаємозв'язку дрейфу і переміщення частинок: ?q=q 0 nv?ts, з якого випливає, що I=q 0 nvS Повна величина заряду в загальній величині об'єму циліндра зі значенням твірної величини Dl = vDt дорівнює.

Явище опору

Електричний опір провідника – це величина, що характеризує його властивості, здатні перешкоджати переправі струму, а ще вона дорівнює співвідношенню напруги на кінцевих ділянках дроти до сили струму, який пропускають. Поняття імпедансу і явище хвильової форми опору описують протидія для ланцюга струму зі змінними значеннями, а також електромагнітні поля. Під поняттям резистора в такому разі мають на увазі радиодеталь, призначення якої укладено у введенні активного опору в електр. ланцюг.
Опір провідника – це величина, яку найчастіше позначають буквою R (малої або великої). В деяких межах, воно є постійним та розраховується за формулою: R = U/I, де R – величина опору, I – вказує на силу струму, що протікає між різними кінцями провідника під дією потенційної різниці (A), а U – це ступінь різниці електр. потенціалів, які розташовані за його різні сторони.

Фізичний аспект явища

Електричний струм у провіднику – це впорядковане переміщення частинок з певним зарядом. Метали володіють високою електропровідністю, що пов'язано з наявністю величезного кількості носіїв ел. струму (електрони провідності), які утворюються з валентного ряду електронів металів. Останні не повинні належати певному виду атомів. Електрони, які пересуваються завдяки впливу поля, починають розсіюватися на неоднорідності іонних решіток. Сам електрон в такому випадку втрачає силу імпульсу, а енергія, що відповідає за рух, перетворюється у внутрішню енергію кристалічної решітки характеру. Вона викликає нагрівання провідника внаслідок проходження ел. струму по ньому. Важливо пам'ятати про те, що значення лінійної залежності, яка виражається законом Ома, не завжди дотримується. Величина опору обумовлюється особливостями його геометрії і властивостями питомої ел. опору матеріалу, з якого його утворили.

Переріз провідника

Поперечний переріз провідника – це характеристика, тісно пов'язана з явищем його опору. Справа в тому, що носієм заряду в металі є вільний електрон. Перебуваючи у хаотичній формі руху, вони подібні до газових молекул. З цієї причина, класична фізика визначає електрони в металі як електронний газ. Тут застосовні постанови закону для ідеальних газів. Показник щільності ел. газу та структура кристалічних решіток зумовлені родом металу. З цієї причини, опір залежить від самого роду речовини, з якого був створений провідник. Також враховується його довжина, температура і площа поперечного перерізу. Вплив останньої можна пояснити завдяки тому, що зменшення перерізу електронного потоку усередині провідника, з одним і тим же значенням сили струму, що призводить до ущільнення потоку. Це викликає посилення взаємодії між електроном і часткою речовини провідника.

Потенціал

Електричний потенціал провідника – це особлива характеристика провідника, представлена у вигляді скалярного енергетичного параметра потенційної енергії, яку «наповнений» позитивно заряджений одиничний варіант пробного заряду, який помістили в конкретну точку на полі. Для вимірювання такого значення використовують Міжнародну систему одиниць (СІ), а саме Вольт (1В = 1Дж/Кл). Електричний потенціал дорівнює співвідношенню величини потенційної енергії, що вказує на взаємодію заряду і поля до розмірності самого заряду.