दोस्तों क्या आपने कभी सोचा है की हम विद्युत प्रवाह के लिए लकड़ी का इस्तेमाल क्यों नही करते , सारे बिजली के तार तांबे के ही क्यों होते है | असल में इसका कारण है पदार्थों की चालकता | चालाकता पदार्थ की वह अवस्था है जिसके कारण कोई पदार्थ अपने आप में से विद्युत या ऊष्मा का प्रवाह होने देता है |
वे पदार्थ जिनके परमाणुओं के बाह्यतम कोश में 4 (1,2 या 3) से कम इलेक्ट्रॉन होते हैं, चालक कहलाते हैं।
कुछ सामग्रियों में, जैसे तांबा, लोहा, एल्युमिनियम, आदि, 8 के आधे से भी कम होते हैं, यानी 3,2, या 1 इलेक्ट्रॉन। इसलिए ये पदार्थ बाहरी ऊर्जा (वोल्टेज) मिलने पर अपनी बाहरी कक्षा के इलेक्ट्रॉनों को आसानी से छोड़ देते हैं, जिसके कारण इन पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह अच्छा होता है। अतः ये पदार्थ विद्युत के सुचालक होते हैं और सुचालक कहलाते हैं। सभी धातुएँ चालक हैं। एक चालक का परमाणु जिसके सबसे बाहरी कक्षक में केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, उसका परमाणु सबसे आसानी से मुक्त होता है जब उसे कम ऊर्जा प्राप्त होती है। तो वह सबसे अच्छा ड्राइवर है। उपरोक्त चित्रों के माध्यम से हम समझ सकते हैं कि तांबा लोहे और एल्यूमीनियम की तुलना में बेहतर संवाहक है। हमारे घरों में भी बिजली की अच्छी आपूर्ति के लिए हम एल्युमिनियम की जगह तांबे के तारों का इस्तेमाल करते हैं।
चालक की परिभाषा :- “ऐसे पदार्थ जिनमें विद्युत धारा या विद्युत आवेश आसानी से प्रवाहित हो सकते हैं, चालक कहलाते हैं।” इसके अलावा ऐसे पदार्थ जिनमें मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या बहुत अधिक होती है, अच्छे चालक कहलाते हैं।
कंडक्टरों को उनके पदार्थ के आधार पर 3 श्रेणियों में बांटा गया है।
ठोस चालक – सोना, चांदी, तांबा, एल्युमिनियम आदि।
तरल कंडक्टर– पारा, अमोनियम क्लोराइड, सल्फ्यूरिक एसिड, कॉपर सल्फेट आदि।
आर्गन, नियॉन, हीलियम आदि।
एक अच्छे चालक के गुण
अच्छे संचालन सामग्री की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं।
कंडक्टर की प्रतिरोधकता बहुत कम होनी चाहिए और चालकता बहुत अधिक होनी चाहिए।
चालक ऐसा होना चाहिए कि उनके जोड़ों की सोल्डरिंग आसानी से की जा सके।
यह संचालन सामग्री वायर्ड और शीट करने योग्य होनी चाहिए।
उनकी स्ट्रेचिंग क्षमता अच्छी होनी चाहिए।
कंडक्टर सामग्री नरम होनी चाहिए।
सामग्री और धातु के आधार पर कंडक्टरों के प्रकार
ड्राइवरों को उनके प्रकार के आधार पर विभिन्न प्रकारों में विभाजित किया जाता है।
सोना
बिजली का सबसे अच्छा कंडक्टर सोना है, इसकी चालकता बहुत अधिक है, जो कि 99% है। इसकी उच्च लागत के कारण इसका उपयोग नहीं किया जाता है।
चाँदी
सोना बिजली का बहुत अच्छा सुचालक है।
इसका विशिष्ट प्रतिरोध बहुत कम होता है। 20ºC °C पर 1.64 माइक्रो ओम सेंटीमीटर (1.64μΩ-cm) होता है।
इसकी लागत के कारण विद्युत कार्यों में इसका उपयोग सीमित है।
इसका उपयोग विद्युत उपकरण में संपर्क बिंदु बनाने के लिए किया जाता है, उच्च रेटिंग वाले वर्तमान संपर्कों के साथ शुरुआत करता है।
इसकी चालकता 98% है।
ताँबा
यह चांदी के बाद बिजली का बहुत अच्छा संवाहक है।
शुद्ध तांबे का विशिष्ट प्रतिरोध है 1.7μΩ-cm ।
चांदी की तुलना में इसकी कम लागत के कारण, इसका व्यापक रूप से तारों, ओवरहेड लाइनों, केबलों, अर्थ इलेक्ट्रोड, घुमावदार तारों, संपर्क बिंदुओं, स्टार्टर्स, बस बार आदि में उपयोग किया जाता है।
तांबा एक नरम धातु है, इसके तारे और चादरें आसानी से बनाई जा सकती हैं।
इसकी चालकता 90% है।
लोहा
इसका प्रतिरोध समान लंबाई और क्षेत्रफल के तांबे के कंडक्टर की तुलना में 8 गुना कम है। इसकी मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं।
लोहा चुंबकीय रेखाओं को पार करना आसान बनाता है।
इसके तारे और चादरें आसानी से बनाई जा सकती हैं।
इसकी यांत्रिक शक्ति बहुत अधिक है। ये सस्ते होते हैं तथा इनकी अच्छी उपलब्धता के कारण इनका उपयोग विद्युत कार्यों में अधिक किया जाता है।
इसका उपयोग मशीनों के शरीर, आवरण, शाफ्ट, नाली और G-I पाइप बनाने के लिए किया जाता है।
पीतल
यह एक मिश्र धातु है। इसमें कॉपर और जिंक का मिश्रण होता है। यह विद्युत का सुचालक है। इसकी चालकता चांदी की 48% है। उच्च यांत्रिक शक्ति के कारण, इसका उपयोग टर्मिनल, स्विच, होल्डर की स्क्रू, नट, बोल्ट आदि में किया जाता है।
अल्युमीनियम
तांबे के बाद, एल्यूमीनियम का उपयोग मुख्य रूप से विद्युत प्रयोजनों के लिए कंडक्टर के रूप में किया जाता है। इसकी मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं।
यह वजन में हल्का होता है।
20°C पर इसका विशिष्ट प्रतिरोध 2.69×10⁻²μΩ-cm है।
यह आमतौर पर ओवरहेड लाइनों में उपयोग किया जाता है।
इसमें चालक का 60% है।
इसे मजबूत बनाने के लिए करंट के बीच एक स्टील का तार लगाया जाता है। इसे ACSR ड्राइवर कहा जाता है। ACSR,एल्यूमीनियम कंडक्टर स्टील प्रबलित के लिए खड़ा है।
निक्रोम
यह भी एक मिश्र धातु है, यह 80% निकल और 20% क्रोमियम को मिलाकर तैयार किया जाता है। इसका गलनांक उच्च होता है। इसका उपयोग इलेक्ट्रिक फर्नेस, हीटर, प्रेस, गीजर, टोस्टर, इलेक्ट्रिक केटल्स में हीटिंग तत्व बनाने के लिए किया जाता है।
लेड
इसका गलनांक टिन के गलनांक से अधिक होता है। उस पर रासायनिक पदार्थों का प्रभाव कम होता है। इसका उपयोग केबल्स और सोल्डर बनाने में किया जाता है। और लेड का उपयोग लेड एसिड बैटरी के सेल बनाने के लिए किया जाता है। यह विद्युत का सुचालक भी है।
टिन
इस प्रकार के चालक में जंग नहीं लगता है। इसका गलनांक कम होने के कारण यह जल्दी पिघल जाता है। इसका उपयोग निम्नानुसार किया जाता है।
फ्यूज तार बनाना
टिनिंग तांबे के तारों में
जीएल तार
जीआई का पूरा नाम गैल्वनाइज्ड आयरन है। इसमें जंग नहीं लगता। गैल्वनीकरण द्वारा लोहे के ऊपर जस्ता की एक परत लगाई जाती है। जीआई वायर का मुख्य उपयोग स्टे वायर, टेलीफोन वायर, अर्थिंग वायर और केबल्स की यांत्रिक सुदृढ़ता बनाने के लिए जीआई पत्तियों का कवर बनाना है।
मरकरी
पारा एक तरल धातु है। जब हम इसे गर्म करते हैं तो यह वाष्पित हो जाता है। हम पारे का उपयोग मरकरी आर्क रेक्टिफायर, मरकरी लैम्प आदि बनाने में करते हैं।
टंगस्टन
इसका उच्च गलनांक 3400ºC होता है। यह एक कठोर धातु है। इसका उपयोग लैंप, ट्यूबलाइट आदि के फिलामेंट बनाने में किया जाता है।
इसका उपयोग हाई स्पीड स्टील बनाने के लिए किया जाता है।
इसका उपयोग चुंबक बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले स्टील में किया जाता है।
नियॉन गैस, आर्गन गैस, हीलियम गैस विद्युत के सुचालक हैं। उनकी विशेषता यह है कि इसका प्रतिरोध कम तापमान पर अधिक होता है और उच्च तापमान पर घट जाता है।
जस्ता
यह विद्युत का अच्छा सुचालक है। इसका उपयोग सेलो में कंटेनर बनाने के लिए किया जाता है। लोहे को जंग से बचाने के लिए जस्ती कोटिंग लगाई जाती है।
कुचालक (Insulator )
कुछ पदार्थ अपने आप में से विद्युत और ऊष्मा का प्रवाह नही होने देते इन्हे कुचालक कहते है |
वे पदार्थ जिनके परमाणुओं की सबसे बाहरी कक्षा में 4 (5,6,7 या 8) से अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं, खराब चालक या कुचालक कहलाते हैं। 6 इलेक्ट्रॉनों वाले पदार्थ 5 इलेक्ट्रॉनों वाले पदार्थों की तुलना में अधिक इन्सुलेटर होते हैं, जबकि 7 इलेक्ट्रॉनों वाले पदार्थ 5 और 6 वाले पदार्थों की तुलना में अधिक इन्सुलेटर होते हैं। चूंकि सभी प्रकार के परमाणुओं में सबसे बाहरी में 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं। कोश में, ये पदार्थ 5,6 या 7 इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने के बजाय 3,2 या 1 इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने का प्रयास करते हैं। इलेक्ट्रॉनों को न छोड़ने की प्रवृत्ति के कारण, ये पदार्थ खराब कंडक्टरों की श्रृंखला में आते हैं, जैसे कि सल्फ्यूर, आर्सेनिक आदि। यह आवश्यक नहीं है कि कंडक्टर केवल एक सामग्री से बना हो। हमारे आस-पास कई ऐसी चीजें हैं, जो विभिन्न सामग्रियों से बनी होती हैं, जैसे प्लास्टिक, कागज, रबर, कपड़ा आदि। इसलिए, विभिन्न पदार्थों को मिलाकर इंसुलेटर भी बनाया जा सकता है। चूंकि गैर-कंडक्टर बिजली का संचालन नहीं करते हैं, बिजली के उपकरणों के साथ काम करते समय रबर के दस्ताने और जूते पहने जाते हैं।
उदाहरण – लकड़ी, कागज, रबर, कांच, अभ्रक, अभ्रक, संगमरमर, फाइबर, बैक्लाइट, पीवीसी, ट्रोपोड्योर, इबोनाइट, लेदरॉइड, पॉलिएस्टर, कपास और रेशम, वार्निश चीनी मिट्टी के बरतन, आदि।
अर्धचालक ( Semiconductor )
वे पदार्थ जिनके परमाणु के अंतिम संयोजकता बैंड में 4 इलेक्ट्रॉन होते हैं, अर्धचालक कहलाते हैं।
तीन अर्धचालकों (सिलिकॉन, जर्मेनियम और कार्बन) के परमाणुओं को चित्र में दिखाया गया है। सामान्य तापमान पर ये पदार्थ इंसुलेटर की तरह व्यवहार करते हैं, यानी ये आसानी से अपने इलेक्ट्रॉनों को नहीं छोड़ते हैं, लेकिन तापमान बढ़ने पर बाहरी कक्षा के इलेक्ट्रॉनों और नाभिक के बीच का बंधन कमजोर हो जाता है और पदार्थ कंडक्टर की तरह व्यवहार करता है। . कुछ अन्य सामग्रियों को मिलाकर अर्धचालकों को कंडक्टर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
उदाहरण – सिलिकॉन , जर्मेनियम
