विद्युत कंडक्टर: प्रकार और मुख्य विशेषताएं - शारीरिक - 2025

बिजली के कंडक्टरों या प्रवाहकीय सामग्री उन विद्युत धारा के प्रवाह को कम प्रतिरोध है, अपने विशिष्ट गुण दिया जाता है। विद्युत कंडक्टरों की परमाणु संरचना उनके माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही की सुविधा प्रदान करती है, जिसके साथ इस प्रकार का तत्व बिजली के संचरण का पक्षधर है।

कंडक्टरों को विभिन्न रूपों में प्रस्तुत किया जा सकता है, इनमें से एक विशिष्ट भौतिक परिस्थितियों में सामग्री है, जैसे कि धातु की सलाखों (छड़) जिन्हें विद्युत सर्किट का हिस्सा नहीं बनाया गया है। एक विद्युत विधानसभा का हिस्सा नहीं होने के बावजूद, ये सामग्रियां हमेशा अपने प्रवाहकीय गुणों को बनाए रखती हैं।

एकध्रुवीय या बहुध्रुवीय विद्युत चालक भी होते हैं, जिन्हें औपचारिक रूप से आवासीय और औद्योगिक सेटिंग्स में विद्युत सर्किट के तत्वों को जोड़ने के रूप में उपयोग किया जाता है। इस तरह के कंडक्टर को तांबे की तारों या किसी अन्य प्रकार की धातु सामग्री द्वारा अंदर बनाया जा सकता है, जो एक इन्सुलेट सतह के साथ कवर किया जाता है।

इसके अलावा, सर्किट कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर, विद्युत वितरण प्रणालियों (मोटी) में भूमिगत नल के लिए आवासीय अनुप्रयोगों (पतले) या केबल के लिए कंडक्टर को विभेदित किया जा सकता है।

इस लेख के प्रयोजनों के लिए, हम उनकी शुद्ध अवस्था में प्रवाहकीय सामग्रियों की विशेषताओं पर ध्यान केंद्रित करेंगे; इसके अलावा, हम जानेंगे कि आज और क्यों सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली प्रवाहकीय सामग्री हैं।

विशेषताएँ

विद्युत कंडक्टरों को उनके माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने के लिए अधिक प्रतिरोध की पेशकश नहीं करने की विशेषता है, जो केवल उनके विद्युत और भौतिक गुणों के लिए धन्यवाद है, जो गारंटी देते हैं कि कंडक्टर के माध्यम से बिजली का संचलन विरूपण या विनाश को प्रेरित नहीं करता है। प्रश्न में सामग्री की।

विद्युत विशेषतायें

विद्युत कंडक्टरों की मुख्य विद्युत विशेषताएं इस प्रकार हैं:

अच्छी चालकता

विद्युत ऊर्जा के परिवहन के अपने कार्य को पूरा करने के लिए विद्युत कंडक्टरों में अच्छी विद्युत चालकता होनी चाहिए।

अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन ने 1913 के मध्य में निर्धारित किया था कि इसकी शुद्ध स्थिति में तांबे की विद्युत चालकता अन्य प्रवाहकीय सामग्रियों की चालकता को मापने और तुलना करने के लिए एक संदर्भ के रूप में काम कर सकती है।

इस प्रकार, अंतर्राष्ट्रीय घोषित कॉपर स्टैंडर्ड (अंग्रेजी में इसके संक्षिप्त रूप के लिए IACS) की स्थापना की गई थी।

अपनाया गया संदर्भ लंबाई में एक मीटर के एक annealed तांबे के तार की चालकता था, और 20 डिग्री सेल्सियस पर द्रव्यमान का एक ग्राम, जिसका मूल्य 5.80 x 10 ⁷ Sm ^{-1 के} बराबर है । यह मान 100% विद्युत चालकता IACS के रूप में जाना जाता है, और यह प्रवाहकीय सामग्रियों की चालकता को मापने के लिए बेंचमार्क है।

एक प्रवाहकीय सामग्री को ऐसा माना जाता है जैसे कि उसमें 40% से अधिक आईएसीएस हो। जिन सामग्रियों में 100% IACS से अधिक की चालकता होती है उन्हें उच्च चालकता वाली सामग्री माना जाता है।

परमाणु संरचना वर्तमान के पारित होने की अनुमति देती है

परमाणु संरचना विद्युत प्रवाह को पारित करने की अनुमति देती है, क्योंकि परमाणुओं के अपने खोल खोल में कुछ इलेक्ट्रॉन होते हैं और बदले में, परमाणु के नाभिक से इन इलेक्ट्रॉनों को अलग किया जाता है।

वर्णित विन्यास का अर्थ है कि इलेक्ट्रॉनों को कंडक्टर के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही की सुविधा के लिए इलेक्ट्रॉनों की एक बड़ी मात्रा से दूसरे में जाने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।

इस प्रकार के इलेक्ट्रॉनों को मुक्त इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। परमाणु संरचना में उनके फैलाव और स्वतंत्रता की गति कंडक्टर के माध्यम से बिजली के परिसंचरण को बनाती है।

संयुक्त नाभिक

कंडक्टरों की आणविक संरचना नाभिक के एक कसकर बुनना नेटवर्क से बनी होती है, जो अपने आसंजन के कारण व्यावहारिक रूप से स्थिर रहती है।

यह उन इलेक्ट्रॉनों की गति बनाता है जो अणु के भीतर दूर हैं, क्योंकि वे स्वतंत्र रूप से चलते हैं और एक विद्युत क्षेत्र की निकटता पर प्रतिक्रिया करते हैं।

यह प्रतिक्रिया इलेक्ट्रॉनों की गति को एक विशिष्ट दिशा में प्रेरित करती है, जिससे प्रवाहकीय सामग्री के माध्यम से विद्युत प्रवाह का संचार होता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन

किसी विशेष आवेश के अधीन होने पर, प्रवाहकीय सामग्री अंततः इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन की स्थिति तक पहुंच जाती है जिसमें सामग्री के भीतर आवेशों की गति नहीं होती है।

सामग्री के एक छोर पर धनात्मक आवेश और नकारात्मक आवेश विपरीत छोर पर जमा होते हैं। कंडक्टर की सतह के लिए शुल्क का विस्थापन कंडक्टर के अंदर समान और विपरीत विद्युत क्षेत्रों की उपस्थिति उत्पन्न करता है। इस प्रकार, सामग्री के भीतर कुल आंतरिक विद्युत क्षेत्र शून्य है।

भौतिक विशेषताएं

लचीला

विद्युत कंडक्टरों को निंदनीय होना चाहिए; यही है, वे बिना तोड़े ख़राब करने में सक्षम होना चाहिए।

प्रवाहकीय सामग्रियों का उपयोग अक्सर घरेलू या औद्योगिक अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें उन्हें झुकने और झुकने के अधीन होना चाहिए; इसलिए, निंदनीयता एक अत्यंत महत्वपूर्ण विशेषता है।

प्रतिरोधी

इन सामग्रियों को पहनने के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए, यांत्रिक तनाव की स्थितियों का सामना करने के लिए, जो वे आमतौर पर अधीन हैं, वर्तमान के संचलन के कारण उच्च तापमान के साथ मिलकर।

इन्सुलेट परत

जब एक आवासीय या औद्योगिक अनुप्रयोग में या परस्पर विद्युत आपूर्ति प्रणाली के हिस्से के रूप में उपयोग किया जाता है, तो कंडक्टर को हमेशा एक उपयुक्त इन्सुलेट परत द्वारा कवर किया जाना चाहिए।

यह बाहरी परत, जिसे एक इन्सुलेट जैकेट के रूप में भी जाना जाता है, कंडक्टर के माध्यम से बहने वाले विद्युत प्रवाह को इसके आसपास के लोगों या वस्तुओं के संपर्क में आने से रोकने के लिए आवश्यक है।

विद्युत कंडक्टर के प्रकार

विद्युत कंडक्टरों की विभिन्न श्रेणियां हैं और बदले में, प्रत्येक श्रेणी में उच्चतम विद्युत चालकता वाली सामग्री या मीडिया हैं।

उत्कृष्टता के आधार पर, सबसे अच्छे विद्युत कंडक्टर ठोस धातुएं हैं, जिनके बीच तांबा, सोना, चांदी, एल्यूमीनियम, लोहा और कुछ मिश्र धातुएं हैं।

हालांकि, अन्य प्रकार की सामग्री या समाधान हैं जिनके पास अच्छा विद्युत प्रवाहकीय गुण हैं, जैसे कि ग्रेफाइट या खारा समाधान।

जिस तरह से विद्युत चालन किया जाता है, उसके आधार पर, तीन प्रकार की सामग्रियों या प्रवाहकीय मीडिया में अंतर करना संभव है, जो नीचे दिया गया है:

धातु कंडक्टर

यह समूह ठोस धातुओं और उनके संबंधित मिश्र धातुओं से बना है।

धातु के कंडक्टर अपने उच्च चालकता को मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बादलों पर छोड़ देते हैं जो उनके माध्यम से विद्युत प्रवाह के प्रसार का पक्ष लेते हैं। धातुएं अपने परमाणुओं की अंतिम कक्षा में स्थित इलेक्ट्रॉनों को अधिक मात्रा में ऊर्जा का निवेश किए बिना छोड़ देती हैं, जो इलेक्ट्रॉनों की छलांग को एक परमाणु से दूसरे प्रोपिटियस में बनाता है।

दूसरी ओर, एक उच्च प्रतिरोधकता होने से मिश्र धातुओं की विशेषता होती है; यही है, वे कंडक्टर की लंबाई और व्यास के लिए आनुपातिक प्रतिरोध प्रस्तुत करते हैं।

विद्युत प्रतिष्ठानों में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु पीतल, एक तांबा-जस्ता मिश्र धातु हैं; टिनप्लेट, लोहे और टिन का एक मिश्र धातु; तांबा निकल मिश्र; और क्रोमियम निकल मिश्र धातु।

इलेक्ट्रोलाइटिक कंडक्टर

ये मुक्त आयनों से बने समाधान हैं, जो आयनिक श्रेणी के विद्युत चालन में मदद करते हैं।

अधिकांश भाग के लिए, इन प्रकार के कंडक्टर आयनिक समाधानों में मौजूद होते हैं, क्योंकि इलेक्ट्रोलाइटिक पदार्थों को आंशिक रूप से (या कुल) पृथक्करण से गुजरना होगा जो आयनों को चार्ज करेंगे जो वाहक होंगे।

इलेक्ट्रोलाइटिक कंडक्टर रासायनिक प्रतिक्रियाओं और पदार्थ के विस्थापन पर अपने संचालन को आधार बनाते हैं, जो मुक्त आयनों द्वारा सक्षम संचलन पथ के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही की सुविधा प्रदान करता है।

गैसीय संवाहक

इस श्रेणी में वे गैसें हैं जिन्हें पहले एक आयनीकरण प्रक्रिया के अधीन किया गया था, जो उनके माध्यम से बिजली के चालन को सक्षम बनाता है।

वायु स्वयं विद्युत के संवाहक के रूप में कार्य करता है, जब ढांकता हुआ टूटने पर, यह बिजली और बिजली के निर्वहन के गठन के लिए एक प्रवाहकीय माध्यम के रूप में कार्य करता है।

कंडक्टरों के उदाहरण

अल्युमीनियम

ओवरहेड इलेक्ट्रिकल ट्रांसमिशन सिस्टम में इसका अत्यधिक उपयोग किया जाता है, जबकि annealed तांबे की तुलना में 35% कम चालकता होने के बावजूद, इसका वजन उत्तरार्द्ध की तुलना में तीन गुना हल्का है।

उच्च वोल्टेज सॉकेट आमतौर पर पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) की एक बाहरी सतह द्वारा कवर किए जाते हैं, जो कंडक्टर को ओवरहिटिंग से बचाता है और बाहर से विद्युत प्रवाह के पारित होने को अलग करता है।

तांबा

यह औद्योगिक और आवासीय अनुप्रयोगों में एक विद्युत कंडक्टर के रूप में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला धातु है, जो इसकी चालकता और इसकी कीमत के बीच प्रस्तुत संतुलन को देखते हुए।

तांबे का उपयोग कम और मध्यम गेज के कंडक्टर में किया जा सकता है, एक या कई तारों के साथ, कंडक्टर की एम्पीमेट्रिक क्षमता पर निर्भर करता है।

सोना

यह माइक्रोप्रोसेसरों और एकीकृत सर्किटों के इलेक्ट्रॉनिक असेंबली में उपयोग की जाने वाली सामग्री है। इसका उपयोग अन्य अनुप्रयोगों के बीच, वाहनों के लिए बैटरी टर्मिनलों के निर्माण के लिए भी किया जाता है।

सोने की चालकता सोने की चालकता की तुलना में लगभग 20% कम है। हालांकि, यह एक बहुत ही टिकाऊ और संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री है।

चांदी

6.30 x 10 ⁷ Sm ^-1 की चालकता (annealed तांबे की चालकता से 9-10% अधिक) के साथ, यह धातु है जिसमें उच्चतम विद्युत चालकता है जो आज तक ज्ञात है।

यह एक बहुत निंदनीय और नमनीय सामग्री है, जिसकी कठोरता सोने या तांबे की तुलना में है। हालांकि, इसकी लागत बहुत अधिक है, इसलिए इसका उपयोग उद्योग में इतना आम नहीं है।

संदर्भ

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