மின்னோட்டத்தின் கேரியர்கள்

இன்று மின்சாரம் பொதுவாக "மின்சாரக் கட்டணங்கள் மற்றும் தொடர்புடைய மின்காந்த புலங்கள்" என வரையறுக்கப்படுகிறது. மின் கட்டணங்களின் இருப்பு மற்ற கட்டணங்களில் அவற்றின் வலுவான செயலால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. ஒவ்வொரு கட்டணத்தைச் சுற்றியுள்ள இடமும் சிறப்பு பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது: மின்சார சக்திகள் அதில் செயல்படுகின்றன, இந்த இடத்தில் மற்ற கட்டணங்கள் அறிமுகப்படுத்தப்படும்போது வெளிப்படும். அது அப்படி ஒரு இடம் சக்தி மின்சார புலம்.

கட்டணங்கள் நிலையானதாக இருக்கும்போது, ​​அவற்றுக்கிடையேயான இடைவெளி பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது மின்சார (மின்னியல்) புலம்… ஆனால் குற்றச்சாட்டுகள் நகரும் போது, ​​அவர்களைச் சுற்றிலும் உள்ளன காந்த புலம்… நாங்கள் மின்சாரம் மற்றும் காந்தப்புல பண்புகளை தனித்தனியாக கருதுகிறோம், ஆனால் உண்மையில் மின் செயல்முறைகள் எப்போதும் இருப்புடன் தொடர்புடையவை. மின்காந்த புலம்.

மிகச்சிறிய மின் கட்டணங்கள் கூறுகளாக சேர்க்கப்பட்டுள்ளன அணு... ஒரு அணு என்பது அதன் வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு வேதியியல் தனிமத்தின் மிகச்சிறிய பகுதியாகும். அணு என்பது மிகவும் சிக்கலான அமைப்பு. அதன் வெகுஜனத்தின் பெரும்பகுதி மையத்தில் குவிந்துள்ளது. மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அடிப்படைத் துகள்கள் சில சுற்றுப்பாதைகளில் பிந்தையதைச் சுற்றி வருகின்றன - எலக்ட்ரான்கள்.

ஈர்ப்பு விசைகள் சூரியனைச் சுற்றி வரும் கோள்களை சுற்றுப்பாதையில் வைத்திருக்கின்றன, மேலும் எலக்ட்ரான்கள் அணுவின் கருவில் மின் சக்திகளால் ஈர்க்கப்படுகின்றன. எதிரெதிர் மின்னூட்டங்கள் மட்டுமே ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன என்பது அனுபவத்தில் தெரிந்ததே. எனவே, அணு மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் உட்கருவில் உள்ள கட்டணங்கள் அடையாளத்தில் வேறுபட்டிருக்க வேண்டும். வரலாற்றுக் காரணங்களுக்காக, அணுக்கருவின் மின்னூட்டத்தை நேர்மறையாகவும், எலக்ட்ரான்களின் மின்னூட்டங்களை எதிர்மறையாகவும் நினைப்பது வழக்கம்.

ஒவ்வொரு தனிமத்தின் அணுக்களின் எலக்ட்ரான்களும் ஒரே மின்னூட்டம் மற்றும் ஒரே நிறை கொண்டவை என்று பல சோதனைகள் காட்டுகின்றன. அதே நேரத்தில், மின்னணு கட்டணம் ஆரம்பமானது, அதாவது, சாத்தியமான மிகச்சிறிய மின் கட்டணம்.

அணுவின் உள் சுற்றுப்பாதைகளிலும் வெளிப்புற சுற்றுப்பாதைகளிலும் அமைந்துள்ள எலக்ட்ரான்களை வேறுபடுத்துவது வழக்கம். உள் எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் சுற்றுப்பாதையில் உள்விசை சக்திகளால் இறுக்கமாகப் பிடிக்கப்படுகின்றன. ஆனால் வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் அணுவிலிருந்து ஒப்பீட்டளவில் எளிதில் பிரிந்து சிறிது நேரம் சுதந்திரமாக அல்லது மற்றொரு அணுவுடன் இணைக்க முடியும். ஒரு அணுவின் வேதியியல் மற்றும் மின் பண்புகள் அதன் வெளிப்புற சுற்றுப்பாதையில் உள்ள எலக்ட்ரான்களால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன.

அணுவின் உட்கருவில் உள்ள நேர்மறை மின்னூட்டத்தின் அளவு அணு ஒரு குறிப்பிட்ட வேதியியல் தனிமத்திற்கு சொந்தமானதா என்பதை தீர்மானிக்கிறது. ஒரு அணு (அல்லது மூலக்கூறு) எலக்ட்ரான்களில் உள்ள எதிர்மறை மின்னூட்டங்களின் கூட்டுக்கருவின் நேர்மறை மின்னூட்டத்திற்கு சமமாக இருக்கும் வரை மின் நடுநிலையாக இருக்கும். ஆனால் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட எலக்ட்ரான்களை இழந்த ஒரு அணு அணுக்கருவில் அதிகப்படியான நேர்மறை மின்னூட்டம் இருப்பதால் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகிறது. இது மின் சக்திகளின் செல்வாக்கின் கீழ் நகரலாம் (கவர்ச்சிகரமான அல்லது விரட்டும்). அத்தகைய ஒரு அணு நேர்மறை அயனி… அதிகப்படியான எலக்ட்ரான்களைக் கைப்பற்றிய அணுவாக மாறுகிறது எதிர்மறை அயனி.

அணுவின் கருவில் உள்ள நேர்மறை மின்சுமை கேரியர் புரோட்டான்… இது ஒரு அடிப்படை துகள் ஆகும், இது ஹைட்ரஜன் அணுவின் கருவாக செயல்படுகிறது. புரோட்டானின் நேர்மறை மின்னூட்டமானது எண்ணியல் ரீதியாக எலக்ட்ரானின் எதிர்மறை மின்னூட்டத்திற்கு சமம், ஆனால் புரோட்டானின் நிறை எலக்ட்ரானின் நிறை 1836 மடங்கு ஆகும். அணுக்களின் கருக்கள், புரோட்டான்களுக்கு கூடுதலாக, நியூட்ரான்களையும் கொண்டிருக்கின்றன - மின் கட்டணம் இல்லாத துகள்கள். ஒரு நியூட்ரானின் நிறை ஒரு எலக்ட்ரானின் நிறை 1838 மடங்கு ஆகும்.

இவ்வாறு, அணுக்களை உருவாக்கும் மூன்று அடிப்படைத் துகள்களில், எலக்ட்ரான் மற்றும் புரோட்டானுக்கு மட்டுமே மின் கட்டணம் உள்ளது, ஆனால் இவற்றில், எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமே பொருளின் உள்ளே எளிதாக நகர முடியும், மேலும் சாதாரண நிலையில் உள்ள நேர்மறை கட்டணங்கள் மட்டுமே நகரும். கனமான அயனிகளின் வடிவம், அதாவது பொருளின் அணுக்களின் பரிமாற்றம்.

மின் கட்டணங்களின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட இயக்கம் உருவாகிறது, அதாவது, விண்வெளியில் ஒரு முக்கிய திசையைக் கொண்ட ஒரு இயக்கம் மின்சாரம்… இயக்கம் மின்சாரத்தை உருவாக்கும் துகள்கள் — பெரும்பாலான சந்தர்ப்பங்களில் தற்போதைய கேரியர்கள் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் மிகக் குறைவாகவே - அயனிகள்.

சில துல்லியமற்ற தன்மையை அனுமதிப்பதன் மூலம், மின்னோட்டத்தை மின் கட்டணங்களின் இயக்கம் என வரையறுக்க முடியும். தற்போதைய கேரியர்கள் பொருளில் அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ சுதந்திரமாக நகர முடியும்.

கம்பிகளிலிருந்து மின்னோட்டத்தை ஒப்பீட்டளவில் நன்றாக நடத்தும் பொருட்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. அனைத்து உலோகங்களும் கடத்திகள், குறிப்பாக வெள்ளி, தாமிரம் மற்றும் அலுமினியம்.

உலோகங்களின் கடத்துத்திறன் அவற்றில் சில வெளிப்புற எலக்ட்ரான்கள் அணுக்களிலிருந்து பிரிக்கப்பட்டுள்ளன என்பதன் மூலம் விளக்கப்படுகிறது. இந்த எலக்ட்ரான்களின் இழப்பின் விளைவாக நேர்மறை சோதனைகள் ஒரு படிக லட்டியில் இணைக்கப்பட்டுள்ளன - ஒரு திடமான (அயனி) எலும்புக்கூடு, அதில் ஒரு வகையான எலக்ட்ரான் வாயு வடிவத்தில் இலவச எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.

மிகச்சிறிய வெளிப்புற மின்சார புலம் உலோகத்தில் ஒரு மின்னோட்டத்தை உருவாக்குகிறது, அதாவது, இலவச எலக்ட்ரான்களை அவற்றின் மீது செயல்படும் மின்சார சக்திகளின் திசையில் கலக்க கட்டாயப்படுத்துகிறது. உலோகங்கள் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் கடத்துத்திறன் குறைகிறது.

குறைக்கடத்திகள் கம்பிகளை விட மிக மோசமான மின்சாரத்தை நடத்துகிறது. மிகப் பெரிய எண்ணிக்கையிலான பொருட்கள் குறைக்கடத்திகளின் எண்ணிக்கையைச் சேர்ந்தவை மற்றும் அவற்றின் பண்புகள் மிகவும் வேறுபட்டவை. எலக்ட்ரானிக் கடத்துத்திறன் என்பது குறைக்கடத்திகளின் சிறப்பியல்பு (அதாவது, அவற்றில் உள்ள மின்னோட்டம் உலோகங்களைப் போலவே, இலவச எலக்ட்ரான்களின் இயக்கிய இயக்கத்தால் உருவாக்கப்படுகிறது - அயனிகள் அல்ல) மற்றும் உலோகங்களைப் போலல்லாமல், அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் கடத்துத்திறன் அதிகரிப்பு. பொதுவாக, குறைக்கடத்திகள் வெளிப்புற தாக்கங்கள் - கதிர்வீச்சு, அழுத்தம், முதலியவற்றின் மீது கடத்துத்திறன் வலுவான சார்பு மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

மின்கடத்தா (இன்சுலேட்டர்கள்) அவை நடைமுறையில் மின்னோட்டத்தை நடத்துவதில்லை. வெளிப்புற மின்சார புலம் n ஐ ஏற்படுத்துகிறதுஅணுக்கள், மூலக்கூறுகள் அல்லது மின்கடத்தா அயனிகளின் துருவமுனைப்புஒரு அணு அல்லது மின்கடத்தா மூலக்கூறை உருவாக்கும் மீள் பிணைப்பு கட்டணங்களின் வெளிப்புற புலத்தின் செயல்பாட்டின் கீழ் இடப்பெயர்ச்சி. மின்கடத்தாக்களில் இலவச எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மிகவும் சிறியது.

கடத்திகள், குறைக்கடத்திகள் மற்றும் மின்கடத்தா இடையே கடினமான எல்லைகளை நீங்கள் குறிப்பிட முடியாது. மின் சாதனங்களில், மின் கட்டணங்களின் இயக்கத்திற்கான பாதையாக கம்பிகள் செயல்படுகின்றன, மேலும் இந்த இயக்கத்தை சரியாக இயக்க மின்கடத்தா தேவைப்படுகிறது.

வெளிப்புற சக்திகள் என்று அழைக்கப்படும் மின்னியல் அல்லாத தோற்றத்தின் சக்திகளின் மீதான நடவடிக்கையின் காரணமாக மின்சாரம் உருவாக்கப்படுகிறது.அவை கம்பியில் ஒரு மின்சார புலத்தை உருவாக்குகின்றன, இது நேர்மறை கட்டணங்களை புல சக்திகளின் திசையில் நகர்த்தவும், எதிர்மறை கட்டணங்கள், எலக்ட்ரான்கள் எதிர் திசையில் செல்லவும் கட்டாயப்படுத்துகின்றன.

உலோகங்களில் எலக்ட்ரான்களின் மொழிபெயர்ப்பு இயக்கத்தின் கருத்தை தெளிவுபடுத்துவது பயனுள்ளது. இலவச எலக்ட்ரான்கள் அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளியில், மூலக்கூறுகளின் தலைகீழ் வெப்ப இயக்கத்தில் சீரற்ற இயக்கத்தின் நிலையில் உள்ளன. உடலின் வெப்ப நிலை மூலக்கூறுகள் ஒன்றோடொன்று மோதுவதாலும், மூலக்கூறுகளுடன் எலக்ட்ரான்களின் மோதலாலும் ஏற்படுகிறது.

எலக்ட்ரான் மூலக்கூறுகளுடன் மோதுகிறது மற்றும் அதன் இயக்கத்தின் திசையை மாற்றுகிறது, ஆனால் படிப்படியாக முன்னேறி, மிகவும் சிக்கலான வளைவை விவரிக்கிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் நீண்ட கால இயக்கம், வெவ்வேறு திசைகளில் அவற்றின் குழப்பமான இயக்கத்தின் மீது மிகைப்படுத்தப்பட்டு, அவற்றின் சறுக்கல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. எனவே, உலோகங்களில் உள்ள மின்சாரம், நவீன காட்சிகளின்படி, சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் சறுக்கல் ஆகும்.