Elektrik Enerjisi Bakımından Maddelerin Sınıflandırılması
Elektrik enerjisi iletiminde maddeler,en küçük parçası olan atomlarının son yörüngelerindeki elektron sayısına göre 3 sınıfa ayrılır.Atomların son yörüngelerinde en fazla 8 elektron bulunur.Atomlarının son yörüngesinde 4 elektrondan az olan maddelere elektrik enerjisi ilettiklerinden İletken, 4 elektron olan maddelere elektrik enerjisi üzerine uygulanan gerilime göre bazen iletip,bazen iletmediklerinden Yarı İletken ve 4 elektrondan çok olan maddelere elektrik enerjisi iletemediklerinden Yalıtkan olarak isimlendirilir.
İletken,
Elektrik akımını ileten malzemelere iletken denir . Bir maddenin iletkenliği atom yapısındaki son yörüngesinde bulunan serbest elektron sayısına bağlıdır. Metaller (bakır , demir, altın ,platin vs) son yörüngelerinde 1,2 veya 3 elektron bulundurmaları dolayısıyla iletken maddeler olarak anılırlar.Bu tip malzemelere küçük bir elektriksel enerji uygulandığında serbest elektron adı verilen en dış yörüngedeki elektronlar atomdan ayrılır böylece elektron hareketi oluşur , bu durum akımın iletilmesini dolayısıyla maddenin iletken olması anlamına gelir.
İletkenlerde kendi aralarında iletkenlik değerleri ile sıralanırlar. Aşağıda bazı metallerin iletkenlik değerleri verilmiştir.
Bir maddenin iletkenliği (1/direnç) aşağıdaki değişkenlere bağlıdır.
Sıcaklığına : Sıcaklık arttıkça direnci artar. İletkenliği azalır
Uzunluğuna : Uzunluk arttıkça direnci artar. İletkenliği azalır.
Kesitine : Kesiti arttıkça direnci azalır. İletkenliği artar
Özdirencine : Özdirenci arttıkça direnci artar. İletkenliği azalır
Bazı maddelerin özdirenç tablosu
Örnek olarak;10 cm uzunluğu,kesit alanı 2.00 x 10-4 m2 olan silindir şeklindeki alüminyumun ve özdirenci 3 x1010 Ωm olan camın dirençlerini (dolayısıyla iletkenliğini) hesaplayarak karşılaştırma yapalım.
Yalıtkan
Elektrik akımını iletmeyen malzemelere yalıtkan denir. Bu maddelerde son yörüngelerinde 4’ten fazla elektron olduğundan elektron hareketi çok zor olacağından elektrik akımını iletmezler. Cam,tahta,lastik , kauçuk gibi malzemeler günlük yaşamımızda sürekli kullandığımız yalıtkan maddelerdir. Yukarıda listede görüldüğü gibi yalıtkanların özdirençleri çok yüksektir. Dolayısıyla serbest elektronları olmadığı için akımın geçmesine çok büyük zorluk gösterirler. Örneğin , cam 1010 ohmmetre özdirence sahiptir.
Yarı İletken
Elektrik akımını uygulanan enerjiye göre bazen ileten,bazen iletmeyen malzemelere yarıiletken denir. Bu maddelerde son yörüngelerinde 4 elektron olduğundan elektron hareketi uygulanacak enerjiye bağlıdır.Germenyum,silisyum gibi malzemeler özellikle elektronik devrelerde kullanılan yarıiletken maddelerdir.
