Un conduttore è definito come una sostanza, come un filo elettrico, una linea di trasmissione o una linea di distribuzione, attraverso cui viene trasmessa l'elettricità. Quando viene fornita tensione, i portatori di carica elettrica, spesso elettroni o ioni, viaggiano senza sforzo da un atomo all'altro in un conduttore. La maggior parte dei metalli, incluso il rame, sono considerati buoni conduttori, mentre i non metalli, o isolanti, sono considerati cattivi conduttori.
Perché i conduttori sono importanti?
I conduttori sono utili e importanti per vari motivi.
- Si assicura che igli atomi o gli elettroni possono attraversarlo liberamente.
- Al suo interno non esiste alcun campo elettrico, consentendo il flusso di ioni o elettroni.
- Il campo elettrico è parallelo alla superficie del conduttore esterno.
- A causa della sua densità di carica pari a zero, le cariche libere possono esistere solo sulla superficie e le cariche positive e negative si annullano a vicenda.
I conduttori presentano anche un'ottima conduttività termica e una bassa resistenza. Inoltre, un conduttore in un campo magnetico non immagazzina energia. Infine, le estremità del conduttore sono entrambe allo stesso potenziale. Quando il potenziale a un'estremità viene alterato, gli elettroni possono iniziare a muoversi da un'estremità all'altra e l'elettricità può fluire attraverso il conduttore.
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Come funzionano i conduttori?
Il funzionamento dei conduttori può essere appreso con lo studio della teoria delle bande della fisica dello stato solido, che afferma che i solidi hanno una banda di valenza e una banda di conduzione. Una corrente elettrica non può fluire attraverso un materiale se c'è un gap energetico tra la sua banda di valenza e banda di conduzione. Perché questi le bande si sovrappongono nei conduttori, gli elettroni possono muoversi attraverso la sostanza anche quando viene applicata solo una piccola tensione. L'introduzione di tensione, una forza elettromotrice o un'azione di temperatura stimola gli elettroni esterni nella banda di valenza, il che li fa spostare dalla banda di valenza alla banda di conduzione perché sono legati solo debolmente all'atomo.
Questi elettroni hanno completa libertà di vagare ovunque nella banda di conduzione, dove sono in gran numero. Questi elettroni non vanno in linea retta; si muovono avanti e indietro. La loro velocità è detta velocità di deriva, o Vd, per questo motivo. Il motivo per cui gli elettroni si scontrano con atomi materiali o altri elettroni all'interno della banda di conduzione del conduttore è dovuto a questa velocità di deriva.
Gli elettroni vanno dal punto di potenza inferiore al punto di potenza superiore quando c'è una differenza di potenziale nel conduttore tra due punti. L'elettricità scorre nella direzione opposta agli elettroni. Il materiale conduttore offre solo una minima resistenza in questo caso.
