Ko'pincha kabel va sim tushunchalari sinonim sifatida ishlatiladi va faqat elektr energiyasini biladigan mutaxassislar bu mahsulotlarning farqli ekanligini aniq tushunadilar. Ularning har biri turli xil texnik xususiyatlarga ega, ko'lami va dizayni. Ba'zi hollarda ulardan faqat bittasini ishlatish mumkin. Kabelning simdan qanday farq qilishini tushunish uchun ikkala mahsulotni ham ularning tuzilishi va maqsadi bo'yicha ko'rib chiqish kerak.
Kabel - bu 1 yoki undan ortiq izolyatsiyalangan o'tkazgichlar mavjud bo'lgan mahsulot. Qo'llash doirasi mexanik shikastlanish ehtimolini nazarda tutsa, ular zirhli himoya bilan qoplanishi mumkin.
Foydalanish sohalariga ko'ra, kabellar quyidagilar bo'lishi mumkin:
- Quvvat. Ular kabel liniyalari orqali yoritish va elektr stantsiyalari orqali elektr energiyasini uzatish va taqsimlash uchun ishlatiladi. Ular polietilen, qog'oz, PVX va kauchukdan o'ralgan alyuminiy yoki mis o'tkazgichlarga ega bo'lishi mumkin. Himoya qoplamalari bilan jihozlangan.
- Boshqaruv . Ular past kuchlanishli uskunalarni quvvatlantirish va boshqaruv liniyalarini yaratish uchun ishlatiladi. 0,75-10 mm² tasavvurlar bilan yadrolarni ishlab chiqarish uchun asosiy material mis va alyuminiydir.
- Menejerlar. Avtomatik tizimlar uchun mo'ljallangan. Plastik qoplamali misdan ishlab chiqariladi. Zarar va elektromagnit parazitlarga qarshi himoya qalqoni bilan jihozlangan.
- O'tkazish uchun yuqori chastotali (uzoq masofa) va past chastotali ( mahalliy) aloqa signallari.
- RF. Ularning yordami bilan radiotexnik qurilmalar o'rtasidagi aloqa amalga oshiriladi. Mahsulot markaziy mis yadro va tashqi o'tkazgichdan iborat. Izolyatsiya qatlami PVX yoki polietilendan tayyorlanadi.
Tel nima?
Sim 1 ta izolyatsiyalanmagan yoki bir nechta izolyatsiyalangan o'tkazgichlarning mahsulotidir. Qo'yish shartlariga qarab, ortiqcha oro bermay tolali materiallardan yoki simdan tayyorlanishi mumkin. Yalang'ochni ajratib ko'rsatish ( qoplamalardan foydalanmasdan) va izolyatsiyalangan ( kauchuk yoki plastmassa izolyatsiyasi bilan) mahsulotlar.
Simlardagi yadrolarning materiali alyuminiy, mis va boshqa metallar bo'lishi mumkin. 1 ta materialdan elektr simlarini o'rnatish tavsiya etiladi.
Alyuminiy simlar og'irligi engilroq va arzonroq, shuningdek, korroziyaga qarshi yuqori xususiyatlarga ega. Mis elektr tokini yaxshiroq o'tkazadi. Alyuminiyning nochorligi havodagi oksidlanishning yuqori darajasi bo'lib, bu bo'g'inlarning yo'q qilinishiga, kuchlanishning pasayishiga va o'rnatish nuqtasining kuchli isishiga olib keladi.
Simlar himoyalangan va himoyalanmagan. Birinchi holda, elektr izolyatsiyasidan tashqari, mahsulot qo'shimcha qobiq bilan qoplangan. Himoyasizlarda esa yo'q.
Qo'llash sohasiga ko'ra simlar quyidagilarga bo'linadi:
- O'rnatish. Elektr panellarida moslashuvchan yoki qattiq o'rnatish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, radio va elektron qurilmalar ishlab chiqarishda.
- Quvvat. Tarmoqlarni yotqizish uchun ishlatiladi.
- O'rnatish. Ularning yordami bilan bino ichida va tashqarisida qurilmalarni, elektr uzatish tizimlarini ulashni o'rnatish amalga oshiriladi.
Kabel va sim o'rtasidagi farq nima?
Kabel va sim o'rtasidagi asosiy farq uning maqsadi. Kabellar uylar, shaharlar yoki bino ichida yotqizish o'rtasida uzoq masofalarga elektr tokini uzatish uchun ishlatiladi. Buning uchun ular qo'shimcha himoya qatlamlariga ega. Tel odatda ichki o'rnatish uchun ichki o'rnatish yoki elektr shkaflarida ichki o'rnatish uchun kerak bo'ladi.
Izolyatsiya
Kabelni turli xil, shu jumladan agressiv muhitda yotqizish mumkin bo'lganligi sababli, simi izolyatsiyasi buning uchun mo'ljallangan bo'lishi kerak. Quvvat uchun qo'shimcha zirh qo'shiladi - metall ortiqcha oro bermay, har bir yadro, izolyatsiyadan tashqari, qo'shimcha plyonka bilan qoplanishi mumkin va yadrolar orasidagi bo'shliq changni yutish (talk) bilan to'ldiriladi - namlikni yutish va yonishni yomonlashtiradi.
Telga bularning barchasi kerak emas, u PVX izolyatsiyasining bir qatlamiga ega.
Belgilash
Barcha elektr mahsulotlari yorliqlangan bo'lib, unda ularning xususiyatlari va maqsadi batafsil tavsiflanadi. Kabel va simlardagi yozuvlar o'ziga xos farqlarga ega.
Sim belgisi quyidagicha hal qilinadi:
- Birinchi navbatda "A" harfining mavjudligi o'tkazgich alyuminiy ekanligini ko'rsatadi. Agar birinchisi "A" bo'lmasa - mis.
- "P" harfi 1 sim, "PP" - 2 yoki 3 tekis o'tkazgich mavjudligini ko'rsatadi.
- Keyingi maktubda asosiy izolyatsiya materiali haqida gap boradi: "P" - polietilen, "R" - kauchuk, "B" - polivinilxlorid, "L" - paxta iplari.
- Agar qobiqning belgilanishidan keyin "H" dan keyin bo'lsa, bu yonmaydigan nayritning qo'shimcha himoya qatlamini ko'rsatadi, "B" - PVX.
- Agar simda moslashuvchan oqim o'tkazuvchi yadro mavjud bo'lsa, u "G" harfi bilan belgilanadi.
- Chirishga qarshi qoplamali torli mahsulotlar "TO" deb belgilangan.
- Koddagi raqamlar polietilen turini va o'tkazgichning kesimini ko'rsatadi.
Kabellarni markalashda GOST quyidagi tartibni o'rnatdi:
- Asosiy material ("A" - alyuminiy, harfning yo'qligi - mis).
- Turi ("K" - nazorat qilish, "KG" - moslashuvchan).
- Izolyatsiya ("P" - polietilen, "V" - polivinilxlorid, "R" - kauchuk, "NG" - yonmaydigan, "F" - floroplastik).
- Zirh yoki tashqi qobiq ("A" - alyuminiy, "C" - qo'rg'oshin, "P" - polietilen, "B" - polivinilxlorid, "R" - kauchuk, "O" - barcha fazalarning qoplamasi , "Pv" - vulkanizatsiyalangan polietilen).
- Himoya qatlami ("B" - korroziyaga qarshi qoplamali zirh, "Bn" - yonmaydigan zirh, "2g" - ikki tomonlama polimer lenta, "Shv" - PVX shlang, "Shp" - polietilen shlang, "Shps" - - o'z-o'zidan o'chiriladigan polietilendan tayyorlangan shlang).
Ushbu belgilarga qo'shimcha ravishda, maxsus xususiyatlarni ko'rsatadigan ko'plab boshqalar mavjud. Misol uchun, kodning boshida "E" harfi kabelning elektr ekanligini ko'rsatadi. O'rtadagi bir xil harf ekranning mavjudligini ko'rsatadi.
Harf belgisidan so'ng darhol raqamli raqam keladi, unda birinchi raqam yadrolar sonini, ikkinchisi - ularning kesimini ko'rsatadi.
Kabellarda kuchlanish indeksi - "W" ko'rsatilishi kerak. Uning orqasidagi raqam quyidagicha hal qilinadi: 1 - 2 kVgacha, 2 - 35 kVgacha, 3 - 35 kV dan ortiq.
Qo'llash shartlari
Simlar faqat elektr qurilmalari ichida tarqatish uchun ishlatiladi. Boshqa hollarda, kabel ishlatiladi. Bu uskunaning o'ziga xos xususiyatlari, foydalanish zarurati bilan belgilanadi katta raqam yashagan. Bundan tashqari, ular shikastlanishdan himoyani kuchaytirdilar.
Hayot paytida
Kabelning xizmat qilish muddati izolyatsiya va zirh shaklida ikki tomonlama himoya mavjudligi sababli 30 yil yoki undan ko'proqqa yetishi mumkin. Tel taxminan 2 barobar kamroq davom etishi mumkin.
Ta'minot kuchlanishi
Qo'llash doirasiga qarab va PUE-ga ko'ra, kabel yoki simning qanday oqim kuchiga ega ekanligi muhim ahamiyatga ega. Birinchi turdagi kamida ikki marta himoya qilish va izolyatsiya materialining qarshiligini oshirish bilan jihozlangan. U yuzlab kilovoltga yetadigan yuqori kuchlanish uchun ishlatilishi mumkin.
Simlar 1 kVgacha bo'lgan kuchlanish uchun ishlatiladi. Shu sababli, barcha ishlab chiqarish va ko'p qavatli liniyalar faqat kabellardan yig'iladi va elektr jihozlarini yig'ish uchun simdan foydalanish amalga oshiriladi.
Kabel va sim o'rtasida tanlov
Kabel va simni ishlatish shartlariga qarab tanlash kerak.
Ma'lumki, elektr maydoniga joylashtirilgan moddada shu maydon kuchlari ta'sirida maydon kuchlari yo'nalishi bo'yicha erkin elektronlar yoki ionlarning harakati hosil bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, moddada elektr toki hosil bo'ladi.
Moddaning elektr tokini o'tkazish qobiliyatini belgilovchi xususiyat "elektr o'tkazuvchanligi" deb ataladi. Elektr o'tkazuvchanligi to'g'ridan-to'g'ri zaryadlangan zarrachalarning kontsentratsiyasiga bog'liq: konsentratsiya qanchalik yuqori bo'lsa, elektr o'tkazuvchanligi shunchalik yuqori bo'ladi.
Ushbu xususiyatga ko'ra barcha moddalar 3 turga bo'linadi:
- Supero'tkazuvchilar.
- Yarimo'tkazgichlar.
Supero'tkazuvchilar tavsifi
Supero'tkazuvchilar bor eng yuqori elektr o'tkazuvchanligi barcha turdagi moddalardan. Barcha o'tkazgichlar ikkita katta kichik guruhga bo'lingan:
- Metalllar(mis, alyuminiy, kumush) va ularning qotishmalari.
- elektrolitlar(tuz, kislotaning suvli eritmasi).
Birinchi kichik guruh moddalarida faqat elektronlar harakatlana oladi, chunki ularning atom yadrolari bilan aloqasi zaif va shuning uchun ular ulardan juda oddiygina ajralib turadi. Metallarda oqimning paydo bo'lishi erkin elektronlarning harakati bilan bog'liq bo'lganligi sababli, ulardagi elektr o'tkazuvchanlik turi elektron deb ataladi.
Birinchi kichik guruhning o'tkazgichlaridan ular elektr mashinalari, elektr uzatish liniyalari, simlarning o'rashlarida ishlatiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, metallarning elektr o'tkazuvchanligiga uning tozaligi va aralashmalarning yo'qligi ta'sir qiladi.
Ikkinchi kichik guruh moddalarida eritma ta'sirida molekula musbat va manfiy ionlarga parchalanadi. Ionlar elektr maydonining ta'siri tufayli harakatlanadi. Keyin, oqim elektrolitdan o'tganda, ionlar elektrodga yotqiziladi, bu elektrolitga tushiriladi. Elektr toki ta'sirida elektrolitdan moddaning ajralib chiqishi jarayoni elektroliz deb ataladi. Elektroliz jarayoni odatda, masalan, rangli metall uning birikmasi eritmasidan olinganda yoki metall boshqa metallarning himoya qatlami bilan qoplanganda qo'llaniladi.
Dielektriklarning tavsifi
Dielektriklar odatda elektr izolyatorlari deb ham ataladi.
Barcha elektr izolyatsion moddalar quyidagi tasnifga ega:
- Agregat holatiga ko'ra dielektriklar suyuq, qattiq va gazsimon bo'lishi mumkin.
- Olish usullariga qarab - tabiiy va sintetik.
- Kimyoviy tarkibiga qarab - organik va noorganik.
- Molekulalarning tuzilishiga qarab - neytral va qutbli.
Bularga gaz (havo, azot, SF6 gazi), mineral moy, har qanday kauchuk va keramik moddalar kiradi. Bu moddalar qobiliyati bilan tavsiflanadi elektr maydonida qutblanish. Polarizatsiya - moddaning yuzasida har xil belgilarga ega bo'lgan zaryadlarning hosil bo'lishi.
Dielektriklar oz sonli erkin elektronlarni o'z ichiga oladi, elektronlar esa atom yadrolari bilan kuchli bog'lanishga ega va faqat kamdan-kam hollarda ulardan ajraladi. Bu shuni anglatadiki, bu moddalar oqim o'tkazish qobiliyatiga ega emas.
Bu xususiyat elektr tokidan himoya qilish uchun ishlatiladigan mahsulotlarni ishlab chiqarishda juda foydali: dielektrik qo'lqoplar, gilamchalar, etiklar, elektr jihozlari uchun izolyatorlar va boshqalar.
Yarimo'tkazgichlar haqida
Yarimo'tkazgich vazifasini bajaradi Supero'tkazuvchilar va dielektriklar orasidagi oraliq modda. Ushbu turdagi moddalarning eng yorqin vakillari kremniy, germaniy, selendir. Bundan tashqari, ushbu moddalarga Dmitriy Ivanovich Mendeleev davriy jadvalining to'rtinchi guruhining elementlarini murojaat qilish odatiy holdir.
Yarimo'tkazgichlar elektron o'tkazuvchanlikka qo'shimcha ravishda qo'shimcha "teshik" o'tkazuvchanligiga ega. Ushbu turdagi o'tkazuvchanlik bir qator atrof-muhit omillariga, jumladan yorug'lik, harorat, elektr va magnit maydonlarga bog'liq.
Bu moddalar zaif kovalent aloqalarga ega. Tashqi omillardan birining ta'siri ostida bog'lanish buziladi, shundan so'ng erkin elektronlar hosil bo'ladi. Shu bilan birga, elektron ajratilganda, kovalent bog'lanish tarkibida erkin "teshik" qoladi. Erkin "teshiklar" qo'shni elektronlarni tortadi va shuning uchun bu harakat cheksiz amalga oshirilishi mumkin.
Yarimo'tkazgich moddalarning o'tkazuvchanligini ularga turli xil aralashmalarni kiritish orqali oshirish mumkin. Ushbu texnika sanoat elektronikasida keng qo'llaniladi: diodlarda, tranzistorlarda, tiristorlarda. Keling, o'tkazgichlar va yarim o'tkazgichlar o'rtasidagi asosiy farqlarni batafsil ko'rib chiqaylik.
Supero'tkazuvchilar va yarim o'tkazgichlar o'rtasidagi farq nima?
Supero'tkazuvchilar va yarim o'tkazgichlar o'rtasidagi asosiy farq elektr tokini o'tkazish qobiliyatidir. Supero'tkazuvchilarda u kattaroq tartibdir.
Harorat qiymati ko'tarilganda, yarim o'tkazgichlarning o'tkazuvchanligi ham ortadi; o'tkazgichlarning o'tkazuvchanligi ortishi bilan kamayadi.
Sof o'tkazgichlarda, normal sharoitda, yarim o'tkazgichlarga qaraganda, oqim o'tishida juda ko'p miqdordagi elektronlar chiqariladi. Shu bilan birga, aralashmalarning qo'shilishi o'tkazgichlarning o'tkazuvchanligini pasaytiradi, lekin yarim o'tkazgichlarning o'tkazuvchanligini oshiradi.
Ko'pincha, elektronika va elektrotexnika bilan hech qanday aloqasi bo'lmagan odamlar ushbu sohalarda turli xil ta'mirlash ishlarini olib borish zarurati bilan duch kelishadi.
Bunday vaziyatda kabelning simdan qanday farq qilishi haqidagi ma'lumotlar juda dolzarb bo'ladi.
Ko'rinishidan, bu tushunchalar deyarli bir xil, ammo noto'g'ri tanlangan dirijyor juda noxush oqibatlarga olib kelishi mumkin!
Tel elektr sanoatining mahsuloti bo'lib, u izolyatsiyalovchi qobiq bilan qoplangan., ma'lum miqdordagi tomirlardan iborat. Ushbu dizayn ma'lum bir mexanik ta'sir ostida shikastlangan, shuning uchun shikastlanish xavfi yuqori bo'lgan xonalarda simlar mustahkamlikni oshirish uchun po'lat yoki mis o'ralgan holda o'ralgan.
Uning vazifasi qurilmani mexanik shikastlanishdan himoya qilish bilan cheklanmaydi: qo'shimcha ravishda, uni elektromexanik pikaplarning salbiy ta'siridan himoya qilishga yordam beradi. Bundan tashqari bu o'tkazgichning muhim komponenti uning izolyatsion qoplamasidir odatda kauchuk yoki vinildan tayyorlanadi.
Bugungi kunda do'konlar sotib olish uchun 2 turdagi elektr simlarini taklif qiladi: bitta simli va simli. Birinchisi (shuningdek, "qattiq sim" deb ataladi) tashqi qoplamani talab qilmaydi, yuqori chastotali elektron qurilmalarning ish faoliyatini yaxshilash uchun ishlatiladi.
Stranded, aksincha, yanada moslashuvchan, bardoshli va tashqi shikastlanishga chidamli, shuning uchun ular uzoqroq xizmat qilish muddatiga ega.
Agar siz uni qishloq uyiga o'rnatmoqchi bo'lsangiz yoki qo'shimchasini o'tkazmoqchi bo'lsangiz yoki professionallar xizmatiga murojaat qilmasdan bir nechta rozetkalarni qo'shmoqchi bo'lsangiz, siz ko'p savollarga duch kelishingiz kerak.
Maxsus sharhlarda biz savollarga javob beramiz: qanday qilib va qanday qilib topish, qanday o'rnatish va qanday ulanish.
Kabellarning tavsifi
mohiyatan, bu bir-biridan ajratilgan, yagona tuzilishga birlashtirilgan yadrolar guruhidir. Ushbu assotsiatsiyaning maqsadi o'tkazgichlarni mexanik shikastlanishdan, tashqi muhitning salbiy ta'siridan himoya qilish, shuningdek, o'rnatish va ishlatish jarayonini soddalashtirishdir.
Butun struktura qo'shimcha izolyatsion qoplama qatlami bilan o'ralgan (agar kerak bo'lsa, zirhli korpus). Xavfsizlik talablarining ortishi, qo'shma o'rnatish zarurati va qiyin ish sharoitlari - bu o'tkazgichlarni yagona tuzilishga birlashtirish oddiygina zarur bo'lgan shartlardir!
Taqqoslash
Barcha elektr toklarining asosiy xarakteristikasi ularning maksimal nominal kuchlanishidir. Simlar uchun u 100 V ni tashkil qiladi, kabellar uchun esa bu ko'rsatkich amalda cheklanmagan..
Simlar, kabellardan farqli o'laroq, izolyatsion qobiqqa ega bo'lmasligi mumkin, ikkinchisi uchun esa bu majburiydir.Bundan tashqari, agar kerak bo'lsa, maxsus zirh bilan kuchaytirilishi mumkin. Kabelni er osti yoki chuqurlikda ishlatish uchun asosiy omil bo'lib, ularning mustahkamligi va chidamliligi oshadi.
Sizning e'tiboringizga simlar va kabellarning qiyosiy texnik xususiyatlari haqida videoni taqdim etamiz:
Ilova
Ko'pgina hollarda simlar issiqlikka nisbatan kamroq chidamli, ya'ni ular faqat izolyatsiyalovchi qoplamaning o'ziga xos xususiyatlari tufayli yomon termal himoyaga ega. Ayni paytda ular o'rnatish vaqtida e'tiborga olinishi kerak bo'lgan boshqa o'tkazgichlarga qaraganda ancha engilroq.
Kichkina maydonda maksimal quvvatning ko'p sonli oqim uzatish liniyalarini o'rnatish istalmagan, chunki yong'in sodir bo'lsa, xona butunlay yonib ketishi mumkin!Havo elektr uzatish liniyalari simlarni qo'llashning yana bir sohasidir. Ular past o'ziga xos og'irlik mahsulotlarni tayanchlar orqali tortib olishga imkon beradi bir-biridan ancha uzoqda turishadi.
Albatta, kabelni havo orqali yotqizish mumkin, ammo buning uchun qo'llab-quvvatlovchi ustunlarning og'irligi ularning tebranishini va o'tkazgichni yanada shikastlamasliklarini talab qiladi.
Quvvat o'tkazgichlari idealdir Supero'tkazuvchilar muhitda katta hajmdagi quvvatni uzatish uchun. Kauchuk, qog'oz, issiqlikka bardoshli polimerlar, qo'rg'oshin, o'ralgan po'lat lentaning tashqi izolyatsion qobig'i yong'in xavfini deyarli imkonsiz qiladi.
Shunday qilib, kabel va sim o'rtasidagi farq quyidagicha. Birinchisi, bir yoki bir nechta himoya qatlami bilan bog'langan bir nechta simlardan iborat. Maksimal sim kuchlanish darajasi 1000 V ni tashkil qiladi, kabel har qanday kuchlanishda ishlashi mumkin. Ba'zi strukturaviy nuanslar kabelni suvda yoki erning chuqurligida yotqizish uchun eng yaxshi variantga aylantiradi.
Xulosa qilib, biz qiziqarli va ma'lumotli videoni tomosha qilishni taklif qilamiz, kabel va sim o'rtasidagi farq nima:
Elektrotexnikada turli xil materiallar qo'llaniladi. Moddalarning elektr xossalari tashqi valentlik orbitadagi elektronlar soni bilan aniqlanadi. Bu orbitada qancha elektronlar kam bo'lsa, ular yadroga qanchalik zaif bog'langan bo'lsa, shunchalik oson sayohat qilishlari mumkin.
Harorat tebranishlari ta'sirida elektronlar atomdan ajralib chiqadi va atomlararo bo'shliqda harakatlanadi. Bunday elektronlar erkin deb ataladi, ular o'tkazgichlarda elektr tokini hosil qiladi. Atomlararo fazo kattami, materiya ichida erkin elektronlar harakatlanishi uchun joy bormi?
Qattiq va suyuqliklarning tuzilishi uzluksiz va zich bo'lib ko'rinadi, tuzilishi bo'yicha to'p ipga o'xshaydi. Ammo, aslida, hatto qattiq jismlar ham baliq ovlash to'ri yoki voleybol to'riga o'xshaydi. Uy xo'jaligi darajasida, albatta, buni ko'rish mumkin emas, lekin aniq ilmiy tadqiqot elektronlar va atomlar yadrosi orasidagi masofalar ularning o'lchamlaridan ancha katta ekanligi aniqlandi.
Agar atom yadrosining o'lchami futbol to'pi o'lchamidagi to'p sifatida ifodalangan bo'lsa, unda bunday modeldagi elektronlar no'xat o'lchamiga ega bo'ladi va har bir bunday no'xat bir necha yuz va hatto masofada joylashgan. "yadro" dan minglab metr uzoqlikda. Va yadro va elektron o'rtasida bo'shliq - shunchaki hech narsa yo'q! Agar biz materiya atomlari orasidagi masofani bir xil miqyosda tasavvur qilsak, o'lchamlar umuman hayoliy bo'lib chiqadi - o'nlab va yuzlab kilometrlar!
Elektr tokini yaxshi o'tkazgichlar metallar. Masalan, oltin va kumush atomlarining tashqi orbitasida faqat bitta elektron bor, shuning uchun ular eng yaxshi o'tkazgichlardir. Temir ham elektr tokini o'tkazadi, lekin biroz yomonroq.
Ular elektr tokini yanada yomonroq o'tkazadilar. yuqori chidamli qotishmalar. Bular nikrom, manganin, konstantan, fechral va boshqalar. Yuqori qarshilikli qotishmalarning bunday xilma-xilligi ular turli muammolarni hal qilish uchun mo'ljallanganligi bilan bog'liq: isitish elementlari, deformatsiya o'lchagichlar, o'lchash asboblari uchun mos yozuvlar rezistorlar va boshqalar.
Materialning elektr tokini o'tkazish qobiliyatini baholash uchun kontseptsiya kiritildi "o'tkazuvchanlik". Teskari ma'no - qarshilik. Mexanikada bu tushunchalar o'ziga xos tortishish kuchiga mos keladi.
izolyatorlar, Supero'tkazuvchilardan farqli o'laroq, elektronlarni yo'qotishga moyil emas. Ularda elektronning yadro bilan bog'lanishi juda kuchli bo'lib, erkin elektronlar deyarli yo'q. Aniqrog'i, bor, lekin juda oz. Shu bilan birga, ba'zi izolyatorlarda ular ko'proq va ularning izolyatsiyasi sifati mos ravishda yomonroq. Masalan, keramika va qog'ozni solishtirish kifoya. Shuning uchun izolyatorlarni shartli ravishda yaxshi va yomonga bo'lish mumkin.
Hatto izolyatorlarda ham erkin zaryadlarning paydo bo'lishi elektronlarning termal tebranishlari bilan bog'liq: yuqori harorat ta'sirida izolyatsion xususiyatlar yomonlashadi, ba'zi elektronlar hali ham yadrodan ajralib chiqishga muvaffaq bo'ladi.
Xuddi shunday, ideal o'tkazgichning qarshiligi nolga teng bo'ladi. Ammo xayriyatki, bunday o'tkazgich yo'q: Ohm qonuni qanday ko'rinishini tasavvur qiling ((I \u003d U / R) maxrajda nol !!! Xayr, matematika va elektrotexnika.
Va faqat mutlaq nol (-273,2C °) haroratda termal tebranishlar butunlay to'xtaydi va eng yomon izolyator etarlicha yaxshi bo'ladi. Raqamli "bu" yomon - yaxshi ekanligini aniqlash uchun qarshilik tushunchasidan foydalaning. Bu qovurg'a uzunligi 1 sm bo'lgan kubning ohmdagi qarshiligi, qarshilik birligi ohm / sm da olinadi. Ba'zi moddalarning qarshiligi quyida ko'rsatilgan. O'tkazuvchanlik qarshilikning o'zaro ta'siri, - Siemens birligi, - 1Sm = 1 / Ohm.
Yaxshi o'tkazuvchanlik yoki past qarshilikka ega: kumush 1,5 * 10 ^ (-6), sifatida o'qiladi (minus oltining kuchiga bir yarim o'n), mis 1,78 * 10 ^ (-6), alyuminiy 2,8 * 10 ^ (- 6). Yuqori qarshilikka ega qotishmalar uchun o'tkazuvchanlik ancha yomonroq: konstantan 0,5 * 10 ^ (-4), nikrom 1,1 * 10 ^ (-4). Ushbu qotishmalarni yomon o'tkazgichlar deb atash mumkin. Ushbu murakkab raqamlardan keyin ohm / sm almashtirilishi kerak.
Bundan tashqari, yarimo'tkazgichlarni alohida guruhga ajratish mumkin: germaniy 60 ohm / sm, kremniy 5000 ohm / sm, selen 100 000 ohm / sm. Ushbu guruhning qarshiligi yomon o'tkazgichlardan ko'ra kattaroqdir, lekin yomon izolyatorlarga qaraganda kamroq, yaxshi bo'lmaganlar. Ehtimol, xuddi shu muvaffaqiyat bilan yarim o'tkazgichlarni yarim izolyatorlar deb atash mumkin.
Atomning tuzilishi va xossalari bilan shunday qisqacha tanishib chiqqandan so'ng, atomlarning bir-biri bilan o'zaro ta'siri, atomlarning bir-biri bilan o'zaro ta'siri, ulardan turli moddalarni tashkil etuvchi molekulalar qanday olinishini ko'rib chiqish kerak. Buning uchun atomning tashqi orbitasidagi elektronlarni yana esga olishimiz kerak. Axir, ular atomlarni molekulalarga ulashda ishtirok etadilar va moddalarning fizik-kimyoviy xususiyatlarini aniqlaydilar.
Molekulalar atomlardan qanday hosil bo'ladi
Har qanday atomning tashqi orbitasida 8 ta elektron bo'lsa, u barqaror holatda bo'ladi. U qo'shni atomlardan elektron olishga intilmaydi, lekin o'zidan voz kechmaydi. Buning haqiqiyligini tekshirish uchun davriy jadvaldagi inert gazlarni ko'rish kifoya: neon, argon, kripton, ksenon. Ularning har biri tashqi orbitada 8 ta elektronga ega bo'lib, bu gazlarning boshqa atomlar bilan har qanday munosabatlarga (kimyoviy reaktsiyalarga) kirishni, kimyoviy molekulalarni qurishni istamasligini tushuntiradi.
Tashqi orbitada 8 ta elektronga ega bo'lmagan atomlar uchun vaziyat butunlay boshqacha. Bunday atomlar o'zlarining tashqi orbitalarini ular hisobiga 8 tagacha elektronlar bilan to'ldirish va tinch barqaror holatga ega bo'lish uchun boshqalar bilan birlashishni afzal ko'radilar.
Masalan, taniqli suv molekulasi H2O ni olaylik. U 1-rasmda ko'rsatilganidek, ikkita vodorod atomi va bitta kislorod atomidan iborat.
1-rasm
Rasmning yuqori qismida ikkita vodorod atomi va bitta kislorod atomi alohida ko'rsatilgan. Kislorodning tashqi orbitasida 6 ta elektron va ikkita vodorod atomi yaqinida ikkita elektron mavjud. Kislorod, 8-raqamgacha, tashqi orbitada faqat ikkita elektronga ega emas, u ikkita vodorod atomini o'ziga biriktirish orqali oladi.
Har bir vodorod atomida to'liq baxtli bo'lish uchun tashqi orbitada 7 ta elektron yo'q. Birinchi vodorod atomi tashqi orbitaga kisloroddan 6 ta elektronni va o'zining egizak, ikkinchi vodorod atomidan yana bitta elektron oladi. Endi uning tashqi orbitasida elektron bilan birga 8 ta elektron mavjud. Ikkinchi vodorod atomi ham o'zining tashqi orbitasini orzu qilingan 8 raqamiga yakunlaydi. Bu jarayon 1-rasmning pastki qismida ko'rsatilgan.
2-rasmda natriy va xlor atomlarini birlashtirish jarayoni ko'rsatilgan. Natijada, do'konlarda stol tuzi nomi ostida sotiladigan natriy xlorid olinadi.
2-rasm. Natriy va xlor atomlarini birlashtirish jarayoni
Bu erda ham ishtirokchilarning har biri etishmayotgan elektronlarni boshqasidan oladi: xlor o'zining etti elektroniga bitta natriy elektronini qo'shib, natriy atomiga o'zini beradi. Ikkala atom ham tashqi orbitada 8 ta elektronga ega, shuning uchun to'liq kelishuv va farovonlikka erishiladi.
Atomlarning valentligi
Tashqi orbitasida 6 yoki 7 elektronga ega bo'lgan atomlar o'zlariga 1 yoki 2 elektron qo'shishga moyildirlar. Bunday atomlar bir valentli yoki ikki valentli deyiladi. Ammo agar atomning tashqi orbitasida 1, 2 yoki 3 ta elektron bo'lsa, unda bunday atom ularni berishga intiladi. Bunda atom bir, ikki yoki uch valentli hisoblanadi.
Agar atomning tashqi orbitasida 4 ta elektron bo'lsa, unda bunday atom 4 ta elektronga ega bo'lgan bir xil atom bilan birlashishni afzal ko'radi. Transistorlar ishlab chiqarishda ishlatiladigan germaniy va kremniy atomlari shunday birlashtiriladi. Bunday holda, atomlar tetravalent deb ataladi. (Germaniy yoki kremniy atomlari kislorod yoki vodorod kabi boshqa elementlar bilan birlashishi mumkin, ammo bu birikmalar bizning hikoyamiz uchun qiziq emas.)
3-rasmda bir xil atom bilan birlashmoqchi bo'lgan germaniy yoki kremniy atomi ko'rsatilgan. Kichik qora doiralar atomning o'z elektronlari, yorug'lik doiralari esa to'rtta qo'shni atomning elektronlari tushadigan joylarni ko'rsatadi.
3-rasm. Germaniy atomi (kremniy).
Yarimo'tkazgichlarning kristall tuzilishi
Davriy jadvaldagi germaniy va kremniy atomlari uglerod bilan bir guruhga kiradi (olmosning kimyoviy formulasi C, bu faqat ma'lum sharoitlarda olingan uglerodning yirik kristallaridir) va shuning uchun ular birlashganda olmosga o'xshash atomlarni hosil qiladi. kristall tuzilishi. Bunday strukturaning shakllanishi soddalashtirilgan shaklda, albatta, 4-rasmda ko'rsatilgan.
4-rasm.
Kubning markazida germaniy atomi, burchaklarida esa yana 4 ta atom joylashgan. Kubning markazida tasvirlangan atom o'zining eng yaqin qo'shnilari bilan valentlik elektronlari bilan bog'langan. O'z navbatida, burchak atomlari o'zlarining valentlik elektronlarini kubning markazida joylashgan atomga va uning qo'shnilariga - rasmda ko'rsatilmagan atomlarga beradi. Shunday qilib, tashqi orbitalar sakkiz elektronga yakunlanadi. Albatta, kristall panjarada kub yo'q, atomlarning o'zaro, hajmli joylashuvi aniq bo'lishi uchun u oddiygina rasmda ko'rsatilgan.
Ammo yarimo'tkazgichlar haqidagi hikoyani iloji boricha soddalashtirish uchun, atomlararo aloqalar hali ham kosmosda joylashganligiga qaramay, kristall panjarani tekis sxematik chizma sifatida tasvirlash mumkin. Bunday sxema 5-rasmda ko'rsatilgan.
5-rasm. Yassi shakldagi germaniyning kristall panjarasi.
Bunday kristallda barcha elektronlar atomlarga o'zlarining valentlik bog'lari bilan mahkam bog'langan, shuning uchun bu erda oddiygina erkin elektronlar yo'q. Ma'lum bo'lishicha, bizda rasmda izolyator bor, chunki unda erkin elektronlar yo'q. Lekin aslida unday emas.
O'z o'tkazuvchanligi
Gap shundaki, harorat ta'sirida ba'zi elektronlar hali ham o'z atomlaridan ajralib chiqishga muvaffaq bo'lishadi va bir muncha vaqt yadro bilan bog'lanishdan xalos bo'lishadi. Shuning uchun germaniy kristalida oz miqdordagi erkin elektronlar mavjud bo'lib, ular tufayli elektr tokini o'tkazish mumkin. Oddiy sharoitda germaniy kristalida nechta erkin elektron mavjud?
10 ^ 10 (o'n milliard) atomda ikkitadan ko'p bo'lmagan bunday erkin elektronlar mavjud emas, shuning uchun germaniy yomon o'tkazgich yoki ular aytganidek, yarim o'tkazgichdir. Shuni ta'kidlash kerakki, faqat bir gramm germaniy 10 ^ 22 (o'n ming milliard milliard) atomni o'z ichiga oladi, bu sizga ikki ming milliardga yaqin erkin elektronni "olish" imkonini beradi. Katta elektr tokini o'tkazish uchun etarli bo'lgan ko'rinadi. Ushbu muammoni hal qilish uchun 1 A oqim nima ekanligini eslash kifoya.
1 A tok o'tkazgichdan bir soniyada 1 Kulon yoki sekundiga 6 * 10 ^ 18 (olti milliard) elektron elektr zaryadining o'tishiga to'g'ri keladi. Bu fonda ikki ming milliard erkin elektronlar, bundan tashqari, ulkan kristall ustiga sochilib, katta oqimlarning o'tishini deyarli ta'minlay olmaydi. Garchi issiqlik harakati tufayli germaniy kichik o'tkazuvchanlikka ega. Bu ichki o'tkazuvchanlik deb ataladigan narsa.
Elektron va teshik o'tkazuvchanligi
Harorat ko'tarilishi bilan elektronlarga qo'shimcha energiya beriladi, ularning termal tebranishlari energiyaga ega bo'ladi, buning natijasida ba'zi elektronlar atomlaridan ajralib chiqishga muvaffaq bo'ladi. Bu elektronlar erkin bo'ladi va tashqi elektr maydoni bo'lmaganda, xaotik harakatlar qiladi, bo'sh bo'shliqda harakatlanadi.
Elektronlarini yo'qotgan atomlar tasodifiy harakatlar qila olmaydi, faqat kristall panjaradagi normal holatiga nisbatan ozgina tebranadi. Elektronlarini yo'qotgan bunday atomlar musbat ionlar deb ataladi. Taxmin qilishimiz mumkinki, ularning atomlaridan yirtilgan elektronlar o'rniga odatda teshiklar deb ataladigan bo'sh joylar olinadi.
Umuman olganda, elektronlar va teshiklar soni bir xil, shuning uchun teshik yaqin atrofdagi elektronni ushlashi mumkin. Natijada, musbat iondan atom yana neytral bo'ladi. Elektronlarni teshiklar bilan birlashtirish jarayoni rekombinatsiya deb ataladi.
Elektronlarning atomlardan ajralishi bir xil chastotada sodir bo'ladi, shuning uchun o'rtacha ma'lum bir yarimo'tkazgich uchun elektronlar va teshiklar soni teng bo'lib, doimiy qiymatdir va tashqi sharoitga, birinchi navbatda haroratga bog'liq.
Agar yarimo'tkazgich kristaliga kuchlanish qo'llanilsa, elektronlar harakati tartibli bo'ladi, elektron va teshik o'tkazuvchanligi tufayli kristall orqali oqim o'tadi. Bu o'tkazuvchanlik ichki deb ataladi, u allaqachon biroz yuqoriroq aytib o'tilgan.
Ammo elektron va teshik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan sof shakldagi yarimo'tkazgichlar diodlar, tranzistorlar va boshqa qismlarni ishlab chiqarish uchun yaroqsiz, chunki bu qurilmalarning asosi p-n ("pe-en" o'qing) birikmasidir.
Bunday o'tishni olish uchun ikki turdagi yarimo'tkazgichlar kerak, ikki turdagi o'tkazuvchanlik (p - musbat - musbat, teshik) va (n - salbiy - salbiy, elektron). Ushbu turdagi yarimo'tkazgichlar doping, sof germaniy yoki kremniy kristallariga aralashmalar qo'shish orqali olinadi.
Nopoklarning miqdori juda kichik bo'lsa-da, ularning mavjudligi yarim o'tkazgichning xususiyatlarini katta darajada o'zgartiradi, bu esa turli o'tkazuvchanlikdagi yarim o'tkazgichlarni olish imkonini beradi. Bu maqolaning keyingi qismida muhokama qilinadi.
Boris Aladishkin,
Supero'tkazuvchilar qarshiligi. O'tkazuvchanlik. Dielektriklar. Supero'tkazuvchilar va izolyatorlardan foydalanish. Yarimo'tkazgichlar.
Fizik moddalar elektr xossalari jihatidan xilma-xildir. Moddalarning eng keng tarqalgan sinflari o'tkazgichlar va dielektriklardir.
o'tkazgichlar
Supero'tkazuvchilarning asosiy xususiyati- issiqlik harakatida ishtirok etadigan va moddaning butun hajmi bo'ylab harakatlana oladigan erkin zaryad tashuvchilarning mavjudligi.
Qoida tariqasida, bunday moddalarga tuz eritmalari, eritmalar, suv (distillangan suvdan tashqari), nam tuproq, inson tanasi va, albatta, metallar kiradi.
Metalllar elektr zaryadining eng yaxshi o'tkazgichlari hisoblanadi.
Metall bo'lmagan juda yaxshi o'tkazgichlar ham mavjud.
Bunday o'tkazgichlar orasida uglerod eng yaxshi namunadir.
Barcha o'tkazgichlar kabi xususiyatlarga ega qarshilik
va o'tkazuvchanlik
. Moddaning atomlari yoki ionlari bilan to'qnashgan elektr zaryadlari elektr maydonidagi harakatiga ma'lum bir qarshilikni engib o'tishlari sababli, o'tkazgichlar elektr qarshiligiga ega deb aytish odatiy holdir ( R).
Qarshilikning o'zaro nisbati o'tkazuvchanlik deb ataladi ( G).
G = 1/R
Ya'ni o'tkazuvchanlik – o'tkazgichning elektr tokini o'tkazish xususiyati yoki qobiliyatidir.
Buni tushunishingiz kerak yaxshi o'tkazgichlar elektr zaryadlari oqimiga nisbatan juda kichik qarshilikni ifodalaydi va shunga mos ravishda, yuqori o'tkazuvchanlikka ega. Supero'tkazuvchilar qanchalik yaxshi bo'lsa, uning o'tkazuvchanligi shunchalik yuqori bo'ladi. Masalan, mis o'tkazgichda b haqida
alyuminiy o'tkazgichdan katta o'tkazuvchanlik va kumush o'tkazgichning o'tkazuvchanligi mis o'tkazgichdan yuqori.
Dielektriklar
Dielektriklar, birinchi navbatda, elektr zaryadlarini juda yomon o'tkazadigan gazlar. Shuningdek, shisha, chinni, keramika, kauchuk, karton, quruq yog'och, turli plastmassa va qatronlar.
Elementlar dielektriklardan yasalgan izolyatorlar deyiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, izolyatorlarning dielektrik xususiyatlari ko'p jihatdan davlatga bog'liq muhit. Shunday qilib, yuqori namlik sharoitida (suv yaxshi o'tkazuvchan), ba'zi dielektriklar dielektrik xususiyatlarini qisman yo'qotishi mumkin.
Supero'tkazuvchilar va izolyatorlardan foydalanish bo'yicha
Masalan, uydagi barcha elektr simlari metalldan yasalgan (ko'pincha mis yoki alyuminiy). Va bu simlarning qobig'i yoki rozetkaga ulangan vilka yaxshi izolyator bo'lgan va elektr zaryadlarining o'tishiga yo'l qo'ymaydigan turli polimerlardan tayyorlanishi kerak.
Shuni ta'kidlash kerak"o'tkazgich" yoki "izolyator" atamalari sifat xususiyatlarini aks ettirmaydi: bu materiallarning xarakteristikalari aslida keng doirada - juda yaxshidan juda yomongacha.
Kumush, oltin, platina juda yaxshi o'tkazgichlardir, lekin bu qimmat metallardir, shuning uchun ular mahsulotning (kosmik, mudofaa sanoati) funktsiyasi bilan solishtirganda narx kamroq ahamiyatga ega bo'lgan joylarda qo'llaniladi.
Mis va alyuminiy ham yaxshi o'tkazgichlardir va shu bilan birga arzon, bu ularning keng qo'llanilishini oldindan belgilab qo'ygan.
Volfram va molibden, aksincha, yomon o'tkazgichlardir va shuning uchun elektr zanjirlarida ishlatib bo'lmaydi (ular kontaktlarning zanglashiga olib keladi), ammo bu metallarning yuqori qarshiligi, erimaslik bilan birga, ularni cho'g'lanma lampalarda ishlatishni oldindan belgilab qo'ygan. va yuqori haroratli isitish elementlari.
izolyatorlar juda yaxshilari ham bor, faqat yaxshilari va yomonlari. Buning sababi shundaki, haqiqiy dielektriklarda erkin elektronlar ham mavjud, garchi ularning soni juda oz. Hatto izolyatorlarda ham erkin zaryadlarning paydo bo'lishi elektronlarning termal tebranishlari bilan bog'liq: yuqori harorat ta'sirida ba'zi elektronlar hali ham yadrodan ajralib chiqishga muvaffaq bo'lishadi va dielektrikning izolyatsion xususiyatlari yomonlashadi. Ba'zi dielektriklarda ko'proq erkin elektronlar mavjud va ularning izolyatsiyasi sifati mos ravishda yomonroq. Masalan, keramika va kartonni solishtirish kifoya.
Eng yaxshi izolyator ideal vakuum, lekin Yerda amalda erishib bo'lmaydi. Mutlaqo toza suv ham ajoyib izolyator bo'lardi, lekin uni haqiqiy hayotda kimdir ko'rganmi? Va har qanday aralashmalar mavjud bo'lgan suv allaqachon juda yaxshi o'tkazgichdir.
Izolyatorning sifati mezoni uning ma'lum bir sxemada bajarishi kerak bo'lgan funktsiyalarga muvofiqligidir. Agar materialning dielektrik xususiyatlari shunday bo'lsa, u orqali har qanday qochqinning ahamiyati yo'q (sxemaning ishlashiga ta'sir qilmasa), unda bunday material yaxshi izolyator hisoblanadi.
Yarimo'tkazgichlar
moddalar mavjud, o'tkazuvchanligi bo'yicha o'tkazgichlar va dielektriklar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi.
Bunday moddalar deyiladi yarimo'tkazgichlar.
Ular o'tkazgichlardan elektr zaryadlarining o'tkazuvchanligining haroratga, shuningdek, aralashmalar konsentratsiyasiga kuchli bog'liqligi bilan farqlanadi va o'tkazgichlar va dielektriklarning xususiyatlariga ega bo'lishi mumkin.
Metall o'tkazgichlardan farqli o'laroq, bunda harorat oshishi bilan o'tkazuvchanlik kamayadi, yarimo'tkazgichlar uchun o'tkazuvchanlik harorat ortishi bilan ortadi va o'tkazuvchanlikning o'zaro ta'sirida qarshilik kamayadi.
Past haroratlarda dan ko'rinib turganidek, yarimo'tkazgich qarshiligi guruch. bitta, cheksizlikka intiladi.
Bu shuni anglatadiki, mutlaq nol haroratda yarim o'tkazgichning o'tkazuvchanlik zonasida erkin tashuvchilari yo'q va o'tkazgichlardan farqli o'laroq, o'zini dielektrik kabi tutadi.
Haroratning oshishi bilan, shuningdek, aralashmalar (doping) qo'shilishi bilan yarimo'tkazgichning o'tkazuvchanligi oshadi va u o'tkazgichning xususiyatlarini oladi.
Guruch. bitta. Supero'tkazuvchilar va yarim o'tkazgichlar qarshiligining haroratga bog'liqligi
