વાહક અને અવાહક સામગ્રી

આ વાહક અને અવાહક સામગ્રી તેઓ વીજળીના સંદર્ભમાં તેમના વર્તન અનુસાર વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. એવા લોકો છે જે વીજળીનું સંચાલન કરવામાં સક્ષમ છે અને અન્ય જે, તેનાથી વિપરીત, તેમ કરી શકતા નથી. આ સામગ્રીઓ વિવિધ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે અને તેનો ઉપયોગ ઉદ્યોગ અને ઘરના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં થાય છે.

આ લેખમાં અમે તમને વાહક અને ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી વિશે જાણવાની જરૂર છે અને તેમાંથી દરેક શા માટે છે તે બધું જ જણાવવા જઈ રહ્યા છીએ.

વાહક અને અવાહક સામગ્રી

સામગ્રીને બે વ્યાપક વર્ગોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: કંડક્ટર અને ઇન્સ્યુલેટર. દરેક સામગ્રી ડ્રાઇવિંગને સરળ બનાવે છે કે અવરોધે છે તેના આધારે, તેમને સારા વાહક અને ખરાબ વાહક તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવું વધુ યોગ્ય રહેશે. આ વિભાજન થર્મલ વાહકતા (એટલે ​​કે હીટ ટ્રાન્સફર) અથવા વિદ્યુત વાહકતા (એટલે ​​કે વર્તમાન પ્રવાહ) ને અસર કરે છે.

પદાર્થ વીજળીનું સંચાલન કરે છે કે નહીં તે ઇલેક્ટ્રોન તેનામાંથી પસાર થઈ શકે તે સરળતા પર આધાર રાખે છે. પ્રોટોન ખસેડતા નથી કારણ કે, તેઓ વિદ્યુત ચાર્જ વહન કરતા હોવા છતાં, તેઓ ન્યુક્લિયસમાં અન્ય પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન સાથે બંધાયેલા છે. વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન તારાઓની પરિક્રમા કરતા એક્સોપ્લેનેટ જેવા છે. તેઓ જગ્યાએ રહેવા માટે પૂરતી આકર્ષાય છે, પરંતુ તે હંમેશા તેમને સ્થાનથી બહાર કાઢવા માટે ઘણી શક્તિ લેતી નથી.

ધાતુઓ સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે અને મેળવે છે, તેથી તેઓ વાહકની સૂચિ પર શાસન કરે છે. કાર્બનિક પરમાણુઓ મોટે ભાગે ઇન્સ્યુલેટર હોય છે, અંશતઃ કારણ કે તેઓ સહસંયોજક બોન્ડ્સ (સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોન) દ્વારા એકસાથે રાખવામાં આવે છે, પરંતુ તે પણ કારણ કે હાઇડ્રોજન બોન્ડ ઘણા અણુઓને સ્થિર કરવામાં મદદ કરે છે. મોટાભાગની સામગ્રી સારી વાહક કે સારી ઇન્સ્યુલેટર નથી. તેઓ સરળતાથી વીજળીનું સંચાલન કરતા નથી, પરંતુ પૂરતી ઉર્જા સાથે, ઇલેક્ટ્રોન ખસેડે છે.

કેટલીક ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી શુદ્ધ સ્થિતિમાં જોવા મળે છે, પરંતુ તેઓ વર્તન કરે છે અથવા પ્રતિક્રિયા આપે છે જો તેઓ અન્ય તત્વની ઓછી માત્રામાં ડોપેડ હોય અથવા જો તેમાં અશુદ્ધિઓ હોય. ઉદાહરણ તરીકે, મોટાભાગના સિરામિક્સ ઉત્તમ ઇન્સ્યુલેટર છે, પરંતુ જો તમે તેમાં ફેરફાર કરો છો, તો તમે સુપરકન્ડક્ટર મેળવી શકો છો. શુદ્ધ પાણી એ ઇન્સ્યુલેટર છે, પરંતુ ગંદુ પાણી ઓછું વાહક છે, જ્યારે ફ્રી-ફ્લોટિંગ આયનો સાથે મીઠું પાણી સારી રીતે વહન કરે છે.

વાહક સામગ્રી શું છે?

વાહક તે સામગ્રી છે જે ઇલેક્ટ્રોનને કણો વચ્ચે મુક્તપણે વહેવા દે છે. વાહક સામગ્રીથી બનેલી વસ્તુઓ ઑબ્જેક્ટની સમગ્ર સપાટી પર ચાર્જ ટ્રાન્સફર કરવાની મંજૂરી આપશે. જો કોઈ ચોક્કસ સ્થાન પર કોઈ ચાર્જને ઑબ્જેક્ટ પર ટ્રાન્સફર કરવામાં આવે છે, તો તે ઑબ્જેક્ટની સમગ્ર સપાટી પર ઝડપથી વિતરિત થાય છે.

ચાર્જનું વિતરણ એ ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલનું પરિણામ છે. વાહક સામગ્રી ઇલેક્ટ્રોનને એક કણમાંથી બીજા કણમાં પરિવહન કરવાની મંજૂરી આપે છે કારણ કે ચાર્જ થયેલ ઑબ્જેક્ટ હંમેશા તેના ચાર્જનું વિતરણ કરશે જ્યાં સુધી વધારાના ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેના એકંદર પ્રતિકૂળ બળને ઓછું કરવામાં ન આવે. આ રીતે, જો ચાર્જ થયેલ વાહક અન્ય પદાર્થના સંપર્કમાં આવે છે, તો વાહક તેના ચાર્જને તે પદાર્થમાં સ્થાનાંતરિત પણ કરી શકે છે.

જો બીજી વસ્તુ વાહક સામગ્રીથી બનેલી હોય તો ઑબ્જેક્ટ્સ વચ્ચે ચાર્જ ટ્રાન્સફર થવાની શક્યતા વધુ હોય છે. કંડક્ટર ઇલેક્ટ્રોનની મુક્ત હિલચાલ દ્વારા ચાર્જ ટ્રાન્સફર કરવાની મંજૂરી આપે છે.

સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી શું છે?

વાહક પદાર્થોમાં આપણે એવી સામગ્રી શોધીએ છીએ જેનું કાર્ય સમાન હોય છે પરંતુ તે ઇન્સ્યુલેટર તરીકે પણ કાર્ય કરી શકે છે, જો કે આ ઘણા પરિબળો પર આધારિત છે. આ પરિબળો છે:

• ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર
• ચુંબકીય ક્ષેત્ર
• દબાણ
• ઘટના કિરણોત્સર્ગ
• તમારા પર્યાવરણનું તાપમાન

સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી સિલિકોન, જર્મેનિયમ છે અને તાજેતરમાં જ સલ્ફરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી તરીકે.

સુપરકન્ડક્ટિંગ સામગ્રી શું છે?

આ સામગ્રી આકર્ષક છે કારણ કે તેમાં આંતરિક ક્ષમતા છે કે સામગ્રીએ વિદ્યુત પ્રવાહ ચલાવવો જોઈએ, પરંતુ યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં, પ્રતિકાર અથવા ઊર્જાના નુકશાન વિના.

સામાન્ય રીતે, ઘટતા તાપમાન સાથે મેટાલિક વાહકની પ્રતિકારકતા ઘટે છે. જ્યારે નિર્ણાયક તાપમાન પહોંચી જાય છે, ત્યારે સુપરકન્ડક્ટરનો પ્રતિકાર નાટકીય રીતે ઘટી જાય છે, પરંતુ તે સુનિશ્ચિત કરે છે કે અંદરની ઊર્જાનો પ્રવાહ ચાલુ રહે છે, તેમ છતાં શક્તિ વિના. સુપરકન્ડક્ટિવિટી બનાવવામાં આવે છે.

તે વિવિધ પ્રકારની સામગ્રીમાં જોવા મળે છે, જેમાં ટીન અથવા એલ્યુમિનિયમ જેવા સાદા એલોયનો સમાવેશ થાય છે જે વિદ્યુત પ્રતિકાર પ્રદર્શિત કરતા નથી, આમ સામગ્રીને તેના ડોમેનમાં પ્રવેશતા અટકાવે છે. જે Meissner અસર છે, તે સામગ્રીને ભગાડવાની પરવાનગી આપે છે, તેને તરતું રાખીને.

ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી શું છે

કંડક્ટરથી વિપરીત, ઇન્સ્યુલેટર એવી સામગ્રી છે જે અણુથી પરમાણુ અને પરમાણુથી પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનના મુક્ત પ્રવાહને અટકાવે છે. જો લોડને ચોક્કસ સ્થાન પર આઇસોલેટરમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે, તો વધારાનો ભાર લોડના મૂળ સ્થાન પર રહેશે. ઇન્સ્યુલેટીંગ કણો ઇલેક્ટ્રોનના મુક્ત પ્રવાહને મંજૂરી આપતા નથી, તેથી ચાર્જ ભાગ્યે જ ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીની સપાટી પર સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે.

જોકે ઇન્સ્યુલેટર માટે ઉપયોગી નથી ચાર્જ ટ્રાન્સફર, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રયોગો અને પ્રદર્શનોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. વાહક પદાર્થો સામાન્ય રીતે ઇન્સ્યુલેટીંગ વસ્તુઓ પર માઉન્ટ થયેલ છે. ઇન્સ્યુલેટરની ઉપરના કંડક્ટરની આ ગોઠવણી વાહક પદાર્થમાંથી તેની આસપાસના વિસ્તારમાં ચાર્જના ટ્રાન્સફરને અટકાવે છે, શોર્ટ સર્કિટ અથવા ઈલેક્ટ્રોકશન જેવા અકસ્માતોને ટાળે છે. આ વ્યવસ્થા આપણને વાહક પદાર્થને સ્પર્શ કર્યા વિના તેની સાથે ચાલાકી કરવાની મંજૂરી આપે છે.

તેથી આપણે કહી શકીએ કે ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી મોબાઇલ લેબ ટેબલની ટોચ પર કંડક્ટર માટે હેન્ડલ તરીકે કાર્ય કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો પ્રયોગો લોડ કરવા માટે એલ્યુમિનિયમ સોડા કેનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, કેન પ્લાસ્ટિક કપની ટોચ પર માઉન્ટ થયેલ હોવું જોઈએ. ગ્લાસ ઇન્સ્યુલેટર તરીકે કામ કરે છે, સોડા કેનને લીક થવાથી અટકાવે છે.

વાહક અને અવાહક સામગ્રીના ઉદાહરણો

વાહક સામગ્રીના ઉદાહરણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• ચાંદી
• કોપર
• સોનું
• એલ્યુમિનિયમ
• લોહ
• સ્ટીલ
• પિત્તળ
• બ્રોન્ઝ
• પારો
• ગ્રેફાઇટ
• દરિયાઇ પાણી
• કોંક્રિટ

ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીના ઉદાહરણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• ચશ્મા
• રબર
• પેટ્રોલિયમ
• ડામર
• ફાઈબર ગ્લાસ
• પોર્સેલેઇન
• સિરામિક
• ક્વાર્ટઝ
• કપાસ (સૂકી)
• કાગળ (સૂકા)
• સૂકું લાકડું)
• પ્લાસ્ટિક
• વિસ્તાર
• હીરા
• શુદ્ધ પાણી
• ઇરેઝર

કંડક્ટર અને ઇન્સ્યુલેટરની શ્રેણીઓમાં સામગ્રીનું વિભાજન એ એક કૃત્રિમ વિભાજન છે. સામગ્રીને સાતત્યની સાથે ક્યાંક મૂકવી વધુ યોગ્ય છે.

તે સમજવું આવશ્યક છે કે તમામ વાહક સામગ્રીમાં સમાન વાહકતા હોતી નથી, અને તમામ ઇન્સ્યુલેટર ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ માટે સમાન રીતે પ્રતિરોધક નથી. વાહકતા પ્રકાશની કેટલીક સામગ્રીની પારદર્શિતા સાથે સમાન છે.: પ્રકાશને સરળતાથી "પાસ" કરતી સામગ્રીને "પારદર્શક" કહેવામાં આવે છે, જ્યારે કે જે સરળતાથી "પાસ" થતી નથી તેને "અપારદર્શક" કહેવામાં આવે છે. જો કે, તમામ પારદર્શક સામગ્રીમાં સમાન ઓપ્ટિકલ વાહકતા હોતી નથી. તે જ વિદ્યુત વાહક માટે જાય છે, કેટલાક અન્ય કરતા વધુ સારા છે.

ઉચ્ચ વાહકતા ધરાવનાર, જેને સુપરકન્ડક્ટર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે એક છેડે મૂકવામાં આવે છે અને નીચી વાહકતા સામગ્રી બીજા છેડે મૂકવામાં આવે છે. જેમ તમે ઉપર જોઈ શકો છો, મેટલ સૌથી વાહક અંત નજીક મૂકવામાં આવશે, જ્યારે કાચ સાતત્યના બીજા છેડે મૂકવામાં આવશે. ધાતુઓની વાહકતા કાચ કરતાં ટ્રિલિયન ટ્રિલિયન ગણી હોઈ શકે છે.

તાપમાન પણ વાહકતાને અસર કરે છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, અણુઓ અને ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા મેળવે છે. કેટલાક ઇન્સ્યુલેટર, જેમ કે કાચ, જ્યારે ઠંડા હોય ત્યારે નબળા વાહક હોય છે, પરંતુ જ્યારે ગરમ હોય ત્યારે પણ સારા વાહક હોય છે. મોટાભાગની ધાતુઓ વધુ સારી વાહક હોય છે.. જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે તેઓ ઠંડક અને ખરાબ વાહકને મંજૂરી આપે છે. ઘણા ઓછા તાપમાને સુપરકન્ડક્ટર્સમાં કેટલાક સારા વાહક જોવા મળ્યા છે.

હું આશા રાખું છું કે આ માહિતી સાથે તમે વાહક અને ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી વિશે વધુ જાણી શકશો.