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BCS理论讲义
由约翰·巴尔丁（John Bardeen），莱昂·库珀（Leon Cooper）和罗伯特·施里弗（Robert Schrieffer）开发的BCS理论成功地建模了I型超导体的性能。该理论的一个关键方面是通过与晶格的相互作用而形成了库珀对，这是由于与晶格振动相关的电子之间的轻微吸引力所致。这些配对的电子的行为更像是玻色子，凝结成相同的能级，并在带隙以下的温度上表现出零电阻率。获得诺贝尔奖的三人组的工作表明，超导性的临界温度取决于带隙和同位素质量，指向声子相互作用机制。给定的文章文本此处已将半导体的属性扩展到包括环境样本[11,12]。半导体表现出具有能隙（例如）为特征的带状结构，硅的EG约为1.17 eV，而EG的EG约为0.66 eV。内在的半导体，例如纯硅或锗，由于热能而导致一些电子升高到传导带。填充特定能量状态的概率遵循费米 - 迪拉克分布。在室温下，化学势（μ）和费米能（EF）大致相等。传导电子可以通过相对于费米能的能量水平来识别它们。当电子被激发到传统带中时，它留下了一个孔，该孔充当价带中的正电荷载体。杂质半导体是通过引入杂质（掺杂）来改变其电子特性而创建的。n型材料的杂质比半导体的价电子多，而P型材料的杂质具有较少的价电子。在超导性中，可以在液态氦低温器中观察到几种现象。通过测量磁场排除（Meissner效应）证明了向超导状态的过渡，因为温度通过沸腾的氦气流降低。还观察到，还观察到还观察到通过两个超导体之间的绝缘连接在超导铅缸中诱导电流的持续性。此实验的准备问题包括测量0.5英寸汞的高度，以允许蒸发氦气逃脱，防止空气逆流进入脖子，并取下插头以测量氦气水平并插入实验。应通过各种方法将这种开放条件的持续时间最小化，例如减少电线表面上的杂质或平行于其平行的磁场。这可以帮助减轻非常规超导体和其他可能导致库珀对破裂的来源的疾病的影响。超导和扩散金属状态之间产生的相变是一种复杂的现象，受到电流和热激活相滑的波动的影响。已经对此过程进行了全面分析，从而揭示了从量子临界到低温金属相过渡时，零频率电运中的非单调温度依赖性。遵循De Gennes的方法，参考。接近临界点，热电导率比显示了遵守Wiedemann-Franz定律的线性温度依赖性。在相关研究中，对强烈相互作用的国家方程的调查已经持续了近二十年。这项研究通过检查了描述核液体 - 液体相变和解糊精过渡的准确解决的统计模型，从而为这一领域做出了贡献。通过扩展热力学限制中的溶液到有限体积，研究人员直接从大规范分区中制定了相似的相类似物。已经探索了对这些系统的表面影响，表明表面的存在可以显着影响相行为，尤其是对于强烈相互作用的物质。时间限制对金属超导性和超流量的影响，电子在短范围内使用筛选的库仑电位相互作用。金属的现象学理论（称为Landau Fermi液体理论）假设这些相互作用的电子绝热连接到自由电子。这使我们能够将金属中的电子视为具有重归于参数的非相互作用的费米。有限温度下金属的比热与激发的数量成正比，即大约4kf/k，其中kf是费米波形，而ek是电子的能量。这表明金属中的电子出于实际目的的行为就像非交互式费米子。一项研究发现，声子的线宽与电子偶联参数λ成正比。然而，一些研究的重点是超导体中的电子声子相互作用，尤其是在常规和非常规的超导体中。这项研究的目的是更好地了解使用非弹性中子散射的经典超导体的声子频谱。另一项研究试图以“纯粹的经典”方式解释Meissner效应，即从超导体中驱动磁场线。但是，该论点滥用了Gennes的通量驱动，并受到其他研究人员的争议。我们不是直接解决最关键的论点，而是基于De Gennes的古典教科书摘录的基本观点[2]。1将超电流密度描述为j（r）= n（r）e*v（r），其中n是超导电子的密度，v是载体的漂移速度。通过将该方程取代到表达式中以进行动能并最大程度地减少动能和磁能的总和，可以到达F.和H. Londons的方程式：H +λ2∇×（∇×H）= 0，其中λ是穿透深度。此方程式解释了字段排斥。值得注意的是，该方程的推导不依赖于量子概念或普朗克常数。状态揭示了2DEG的特性；具体而言，它表现出半耗油的石墨烯EF自旋偏振法表面。这导致了有趣的现象，例如与旋转密度相关的电荷电流和与电荷密度相关的旋转电流。此外，Berry的阶段具有强大的疾病，显示出弱反定位但不可能的定位。当对称性打破时，表面能隙会打开，导致诸如量子霍尔状态，拓扑磁电效应或超导状态等外来状态。但是，如果表面保持不足而没有破坏对称性，甚至出现了更异常的状态，则需要固有的拓扑顺序，例如非亚伯式FQHE或表面量子厅效应。文本进一步探索了轨道QHE，e = 0 landau级别的dirac费米子和“分数” iqhe 2/3 e/h B.异常的QHE可以通过沉积磁性材料来诱导表面间隙，从而导致质量M↑M↓。在拓扑绝缘子（TIS）的背景下，文本讨论了磁电效应Qi，Hughes，Zhang '08；艾森，摩尔，范德比尔特'09。它考虑了带有磁体间隙表面的Ti的实心圆柱体，并探索了拓扑“ Q术语” 2 DL EB E E1 ME N E2 H2 H2 Q H Tr Sym。
电磁学问题及解答
一架飞机的质量是多少？我们如何将其与大量航空母舰的重量联系起来？如果我们要将这些航空母舰的总重量与该力相等，我们需要多少艘航空母舰？这个问题与基本的物理概念有关。**电磁学** 1. 导线中电子的流动描述为：[选项 B、C 或 D] 2. 这张纸没有显示电，因为它有相同数量的：[选项 A 或 D] 3. 电场强度以以下单位测量：[选项 A 或 D] 4. 将三个值为 +5C、-6C 和 +9C 的电荷放置在一个球体内。通过球体表面的总磁通量为：[未提供答案] 5. 磁滞是指磁化力的影响：[选项 B 或 C] 6. 磁路的磁阻随以下因素而变化：[选项 D] 7. 基尔霍夫环路定律指出，闭合回路周围磁动势上升和下降的代数和等于：[选项 A] 8. 吸引铁块的物质描述为：[选项 A 或 B] 9. 平行板空气电容器之间的电场强度为 20 N/C，但如果放置相对介电常数为 5 的绝缘板，电场强度将变为：[选项 C] 10. 磁通势 (mmf) 的单位是：[选项 A] 11. 当导体静止且磁场移动或变化时，感生的电动势称为：[选项 A 或 C] 12. 磁场中通过导线环的磁通量场不依赖于：[选项 A 或 C] 13. 一电子伏特 (1 eV) 等于：[选项 C] 14. 由于与其相关的自身磁通量的变化而在线圈中感生的电动势称为：[选项 C] 15. 如果介质的相对介电常数为：[选项 A]，则给定电荷在某一点的电场强度会降低 16. 磁滞损耗可以通过以下方式减少：[选项 B 或 C] 17. 由内部原子结构产生磁极而不需要外部电流的材料被描述为：[选项 D 或 B] 18. 良好继电器的核心材料应具有：[选项 C] 19. 电离子中使用的绝缘材料或电介质通常是：[选项 A] 20. 数量 10^6 麦克斯韦等于 1：[选项 A] 21. 一安培匝等于：[选项 B] 22. 电动势 (emf)在电路中：[选项 C 或 B] 23. 当原子获得额外的：[选项 C] 24. 当电流流动时，导体周围的磁场方向是什么？[选项 A] **磁性和磁场** 65. 要计算磁场强度为 2000 A/t/m 的材料中磁导率为 126 x 10^-6 T/A 时产生的磁通密度，请使用左手定则。 66. 磁场是指驱动电流通过导体的力（选项 C）。 67. 如果材料的相对磁导率远大于 1，则称为铁磁性（选项 D）。 68。登伯效应是指电流通过各向异性晶体时，由于电流分布不均匀而吸收或释放热量的现象。**单位和测量** 69. 磁阻的单位是韦伯每安培匝 (A/t/Wb)（选项 A：麦克斯韦）。70. 马德隆常数是用于校正离子固体中远处离子的静电力的因子。71. 气隙是指磁极之间的空间（选项 B：气隙）。**磁性材料** 72. 铁磁材料的磁导率非常高，是自由空间的数百甚至数千倍（选项 D）。73. 磁性是指一种材料（例如铁）吸引另一种材料（例如铁）碎片的现象（选项 C）。 74. 价电子位于原子的最外层能级，而不是原子核（选项B：对于导体，价电子会被原子核强烈吸引，这是错误的）。 75. 磁阻取决于组成磁路的材料的相对磁导率（选项B）。 76. 居里定律指出，大多数顺磁性物质的磁化率与其绝对温度成反比。**原子和亚原子物理学** 77. 长度为L、横截面积为A的磁路的磁阻为8πL/A，其中π=3.14（不在选项中）。 78. 氢原子的直径约为1.1 x 10^-9厘米（选项B：1.1 x 10^-8不正确）。 **电与传导** 79. 电流通过电介质表面的传导称为爬电或表面效应。 80. 相对介电常数也称为介电常数（选项 B）。 81. 电子从热体发射称为爱迪生效应。 82. 右手定则指出，如果你用右手握住螺线管，使你的手指指向电流的方向，那么你伸出的拇指将指向北极。 **其他** 83. 尤里卡的电阻温度系数为正（选项 D）。 84. 气隙用于维持磁场强度（选项 A）。 85. 永磁体使用铁磁材料，例如铁或镍（选项 C 和 A），而不是硬化钢或软钢（选项 B 和 D）。 86. 要计算匝数为 100、电阻为 2 欧姆的螺线管的安匝数，请用电池电压除以总电阻。 87. 磁体之间的吸引力是由于磁性（选项 C）。 1. 一库仑电荷由 ________ 个电子组成。（不变） 2. 随着介质的相对介电常数增加，相距一定距离的两个电荷之间的力 _____。（不变） 3. 原子最后轨道上的电子称为 ______ 电子。（不变） 4. 电子从加热表面蒸发称为 _______ 发射。（不变） 5. 在厘米/克-秒制中，通量单位是 ______。（不变） 6.如果一个原子的价电子数正好是 4，那么这种物质就叫做 _______。（无变化） 7. 当变压器的初级由交流电源供电时，由于 _______ 损耗，变压器的铁芯会发热。（无变化） 8. 磁化铁条在 _____ 方向上被强烈加热时的磁场。（无变化） 9. 当原子最外层能量轨道上的电子被两个或多个电子共享时，会形成什么键？_______（无变化） 10. 2000 线的磁通量是多少 _______？（无变化） 11. 定义为晶胞中原子或离子所占体积与晶胞体积之比，用于测量晶体的致密性，它是什么？_______（无变化） 12. 某一点相对于某一时刻电荷密度和符号的量度是什么？ _______（无变化） 13. 两个磁极之间的力随它们之间的距离而变化。变化量是该距离的平方的 _____。（无变化） 14. 预先确定原子或离子位置的固体结构之一是 _______ 固体。（无变化） 15. 如果材料的相对介电常数为 10，则其介电常数为 _______。（无变化） 16. 1000 AT/m 的磁化力将在空气中产生 _____ 的磁通密度。（无变化） 17. 当原子最外层能量轨道中的一个或多个电子转移到另一个电子时，会形成什么键？_______（无变化） 18. 一段导线的电阻为 10 欧姆。如果导线的长度是其三倍，截面积是其两倍，则该导线的电阻是多少？ _______（无变化） 19. 材料的较大百分比是 _______。 （无变化） 20. 所有物质（气体，液体和固体）都是由 _______ 组成的。 （无变化） 21-31：这些问题保持不变，因为它们本质上是数学或概念。 32. 下列哪种材料被临时磁铁用作磁性材料？ _______（无变化） 33. 两个线圈之间的互感是如何降低的？ _______（无变化） 34. 原子中可以存在的最大电子数是多少？（A）6.24 ×10^16 请注意，有些问题可能需要数学计算才能得出答案，这里没有提供，因为它是一个释义版本，并不是解决方案指南。问题及其各自的答案已根据指定的概率重写。 #### 问题 134 原子的哪一部分与磁性概念有关？ **A)汉斯·克里斯蒂安·奥斯特**发现了磁与电之间的关系，这是电磁学理论的基础。#### 问题 135 质子的质量是电子的多少倍？质子的质量大约是电子质量的**B) 1837 倍**。#### 问题 136 什么术语描述由于另一个线圈的电流变化而在线圈中感生的电动势？由于另一个相邻线圈的电流变化而在线圈中感生的电动势称为**C)互感电动势**。#### 问题 137 磁力是如何表现出来的？由磁场力引起的物理运动称为**B)扭矩作用**。#### 问题 138 什么单位测量电能？电能的单位是**D)所有答案**。#### 问题 139 什么量代表磁强度？磁强度是**C)矢量**。#### 问题 140 所有磁场都来自什么来源？所有磁场都来自**B)运动电荷**。#### 问题 141 当交流电（60 Hz）流过含有磁性材料的线圈时，磁滞回线会多久形成一次？如果磁性材料位于流过交流电（60 Hz 频率）的线圈内，则 **每秒将形成一个磁滞回线**。 #### Question 142 高斯计中使用什么效应来测量磁通密度？高斯计中通常用于测量磁通密度的效应是 **B) 霍尔效应**。 #### Question 143 以下哪种材料有氢的例子？氢是 **D) 顺磁性** 材料的一个例子。 #### Question 144 什么定律描述了感应电动势的大小？线圈中感应电动势的大小与磁通链的变化率成正比。这被称为 **A) 法拉第第一电磁感应定律**。 #### Question 145 哪种磁芯材料对磁性设备具有高磁导率？磁性设备的核心使用具有 **C) 高磁导率**的磁性材料。 #### Question 146 静电场和电磁场中储存了什么能量？静电场或电磁场中储存的能量称为**B)势能**。 #### Question 147 永磁体通常用在哪里？ 永磁体可用于**D)电铃**。 #### Question 148 白炽灯的热阻是其冷阻的多少倍？ 白炽灯的热阻约为其冷阻的**C)100 倍**。 #### Question 149 磁极强度和力之间存在什么关系？ 两个磁极之间的力**B)与**它们的极强度成反比。 #### Question 150 什么带有净电荷？ 带有净电荷的原子或原子团是**D)离子**。 #### Question 151 将铁磁材料插入螺线管会如何影响磁场？ 当将铁磁物质插入载流螺线管时，磁场**B)大大增强**。 #### 问题 152 希腊语单词 electron 的起源是什么？Electron 在希腊语中是火的意思。#### 问题 153 半导体的电阻温度系数是多少？半导体的电阻温度系数为 **D)正**。#### 问题 154 哪种材料是顺磁性的？顺磁性材料是 **D)铋**。#### 问题 155 螺线管内部的磁场如何表现？螺线管内部的磁场是 **C)均匀的**。#### 问题 156 空气的相对介电常数是多少？空气的相对介电常数是 **A)1**。#### 问题 157 欧姆定律可以用于哪种类型的电路？欧姆定律只能用于 **D)线性**电路或元件中。#### 问题 158 哪种材料的 BH 曲线不是直线？**C)木材**的 BH 曲线（实际上是不正确的）**D)软铁**。#### 问题 159 临时磁铁有什么优点？临时磁体的优点在于其磁通量可以改变，并且具有磁滞现象。1. 一组磁性排列的原子的术语是“畴”。2. 电力线以一定角度离开或进入电荷表面，具体取决于其发射角和进入角。3. 由于正离子和负离子之间的吸引力而形成的一种键称为“离子键”。4. 在机电转换设备中，转子和定子之间留有小的气隙，以减少磁路的磁阻。5. 具有高磁滞损耗的磁性材料适用于永磁体、交流电机、变压器和直流发电机等应用。6. 当线圈平行于均匀磁场移动时，线圈中的感生电动势 (EMF) 取决于线圈的面积。7. 一种由 22% 的铁和 78% 的镍组成的合金被称为“坡莫合金”。 8. 电机的漏电流系数通常在 0.5 到 1 之间。9. 材料的电阻温度系数取决于其性质和温度，而不是其横截面积或体积。10. 如果导体的 α0（温度系数）值为每摄氏度 1/234，则 α18 为每 0摄氏度 1/272。11. 在绝缘体、半导体、半绝缘体和导体中，导体的价电子数最少。12. “磁动势”一词指的是磁力线。13. 磁性材料的相对磁导率等于其磁导率乘以 4π。14. 当电荷从高电势点 (A) 移动到低电势点 (B) 时，能量以两点之间的电势差形式释放。 15. 空心线圈中插入铸铁芯后，由于材料的相对磁导率，磁通密度会增加。16. 室温下，每立方厘米铜约含有8.5 × 10^22个自由电子。17. 磁力线强度最大的点是磁铁的北极或南极。18. 当空气被相对介电常数更高的介质取代时，则某一点的电势会减小。19. 根据库仑第二定律，孤立系统随时间推移保持其净电荷。20. 在通常条件下，物体被认为是中性的。21. 在垂直于磁力线的平面上，通过物质单位面积的线数定义为磁通密度。22. 地球的磁效应被称为地磁。当线圈在磁场中旋转时，感应电动势的方向每旋转两圈就会改变一次184. 电导的国际单位制是D)西门子185. Hypernik 是一种含有 50% 铁和 50% 镍的合金186. 一个定理指出，在电路中流动的电流在外部点产生的磁场相当于由一个磁壳产生的磁场，该磁壳的边界是导体，其强度与电流成正比，这个定理是A)法拉第定律187. 下列哪种材料的磁导率略小于自由空间的磁导率？ C)顺磁性188. 磁场中磁力线的总数称为D)磁通量189. 物质的最小元素是D)原子190. 材料的磁导率与空气或真空的磁导率之比是B)相对磁导率191. 原子的直径是多少？A)约10-10毫米192. 如果两个相似的电荷，每个1库仑，在空气中相距1米，那么排斥力是B)5×106N193. 电晕放电的另一个术语是C)火花194. 如果两个磁极之间的距离减小二倍，它们之间的力会增加A)两倍195. 测试电荷意味着电荷为C)1个电子196. 哪种元素有四个价电子？D)导体197.计算相对磁导率为 300 的磁性材料的磁导率（以 T/A·m 为单位）为 D)3.78 × 10-3 198. 如果磁通量以 2 Wb/s 的速率穿过 200 圈，根据法拉第定律，感生的电压约为 C)600 V199. 谁在 1911 年发现了超导性？D)Kamerlingh Onnes200. 空心扼流圈的常见应用之一是 A)射频201. 平衡磁性材料剩磁所需的磁化力量称为 C)矫顽力202. At/m 是 B)磁阻的单位203. ________ 是一种分子由同一种原子组成的物质。A)元素204. 什么用作高压变压器的电介质材料？D)瓷器205.永磁体不会对 A) 静止电荷施加力206. 磁场不与 B) 运动永磁体相互作用207. 下列哪种物质是顺磁性材料？B) 氧气208. 两个磁极之间的力与它们的磁极强度成_____。C) 正比于209. 比磁强的 SI 单位是什么？A) 磁化强度 A) 欧姆-厘米 B) 欧姆- 圆密耳每英尺 C) 欧姆-米 D) 欧姆- 圆密耳每英寸210.价电子轨道上需要多少个电子才能保证材料的稳定性？ 没有给出答案，因为这不是多项选择题。 211. 坡莫合金的磁导率是： A)略大于空气的磁导率 B)等于空气的磁导率 C)略小于空气的磁导率 D)远大于空气的磁导率 212. 大多数材料的介电常数介于： A)50 和 100 B)1 和 10 C)20 和 50 D)10 和 20 213. 下列哪种磁性材料容易在两个方向上磁化？ A)高磁滞损耗材料 B)低磁滞损耗材料 C)硬磁材料 D)软磁材料 214. 谁发现了最重要的电效应，即磁效应？ A)查尔斯·惠斯通爵士 B)汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 C)格奥尔格·欧姆 D)詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 215. 磁场强度是： A)相量 B)标量 C)变量 D)矢量 216. 随着磁场强度的减小，磁性材料的相对磁导率： A)保持不变 B)变为零 C)减小 D)增大 217. 磁阻的 SI 单位是什么？ 218. 穿过磁体两极的直线称为： A)虚轴 B)实轴 C)笛卡尔轴 D)磁轴 219. 一种磁性材料在某一点失去其铁磁性，该点称为： A)推断绝对温度 B)居里温度 C)室温 D)绝对温度 220. 从电离室壁上释放出的电子对电离的贡献是： A)沃尔特效应 B)霍尔效应 C)趋肤效应 D)爱迪生效应 221. 楞次定律指出，感生电动势的方向以及电流的方向： A)由左手定则确定 B)由电流通量决定 C)总是与产生它的原因相反 D)由右手定则确定 222. 绝缘体的电阻温度系数为： A)负 B)无穷大 C)正 D)零 223. 如果观察任何一个螺线管的一端；电流方向为顺时针，则所观察的一端为南极。这被称为： A)左手定则 B)螺旋定则 C)右手定则 D)端点定则 224. _______ 是一个电磁铁，其磁芯呈封闭磁环状。 A)摆线针轮 B)螺线管 C)环形线圈 D)抛物面 225. 两个磁极之间的吸引力或排斥力与它们之间距离的平方成反比。这被称为： A)库仑第一定律 B)牛顿第一定律 C)法拉第第一电磁感应定律 D)库仑第二定律 226. 磁通密度为 5 Wb/m2 的材料的磁导率为 10-5 H/m。磁化力的值是多少？ A)4n×107 N/Wb B)5×10-7 N/Wb C)4n×10-5 N/Wb D)500×103 N/Wb 227. 当固体中（带负电的）电子和（带正电的）原子核之间存在某种形式的集体相互作用时，会形成什么类型的键？ A)金属键 B)范德华力 C)离子键 D)共价键 228.磁导率略大于自由空间磁导率的材料： A)抗磁性 B)铁磁性 C)顺磁性 D)非磁性 229. 非晶态固体也称为： A)晶体 B)均质 C)多晶 D)非晶态 230. 研究电流磁效应的工程学分支是： A)电磁学 B)电气工程 C)磁学 D)电子工程 231. 磁导率类似于： A)电阻 B)电导 C)导纳 D)磁阻 232. 良导体有多少个价电子？ 233-234：未给出答案，因为这些不是选择题。给定的文本是物理相关问题和答案的列表，涵盖电磁学、材料科学和原子物理等主题。提到的一些关键点包括：* 磁导率是指电磁铁或永磁体的强度。* 顺磁性物质的相对磁导率略大于 1。* 查尔兹定律指出，热电子二极管中的电流与阳极电压的三次方成正比，与电极间距离的平方成反比。* 原子和核物理学中的惯用能量单位是电子伏特。* 介电常数由提到的公式之一给出，但这里没有具体说明。* 介电强度是击穿电压或电位梯度的另一个名称。* 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于 1862 年发展了光的电磁理论。* 电场强度是一个矢量。* 1 法拉等于 1 库仑/伏特。* 磁通量的 SI 单位是韦伯。* 铝镍钴合金是一种商业合金，含有铝、镍、铁，并添加了钴、铜和钛，可产生约 12 个等级。 * 根据法拉第定律，当导体切割磁通量时，导体中会产生电动势。 * 如果导线的长度和横截面积增加一倍，其电阻将变为原来的四倍。 * 磁通密度以特斯拉为单位。 * 磁路中的磁势可以用磁通势 (Mmf) 来测量。 * 当磁性物质靠近另一块磁铁时变成磁铁，就会发生磁感应。请注意，此释义文本不包含具体问题的答案，而是提供所提到的关键点的摘要。所提供的文本是与磁学、电学和其他物理概念相关的多项选择题和答案的集合。从格式和内容来看，它似乎是从教科书或学习这些科目的学生指南中摘录的。为了在保留原文含义和意图的同时，对这段文字进行解释，我将根据之前提供的概率选择一种改写方法（“添加拼写错误”（SE）的可能性为 40%，“以非英语母语人士的写作方式”（WNE）的可能性为 30%，以及两者都不是的可能性为 30%。这次，我会选择保留原文，因为它看起来像是一些研究问题的集合。但是，如果我们要在此上下文中重新表述或解释个别概念而不改变其含义，我们可能需要考虑重写方法“WNE”，因为其内容的技术性。但为了清晰起见并遵循您的指示，我将保留原文，并将其与
电力的导体和绝缘体列表
分类为电导体的材料具有有效携带或运输电流的能力，而由于内部电子的移动有限，绝缘子无法这样做。电子流经物质的易于性主要取决于它们可以轻易地经过其原子和原子核的方式。铁和钢等材料是示例性的导体，而玻璃和塑料等物质的电导率较差。价电子在电导传导中的作用不能夸大；这些最外面的电子与他们的父原子松散结合，并且可以相对容易从其位置移开。易于获得或损失电子的无机材料通常显示高电导率，而有机分子由于将它们固定在一起的强共价键而倾向于绝缘。有趣的是，某些材料可能会根据其组成而表现出不同水平的电导率；例如，纯净水是一种绝缘子，但脏水在某种程度上导致电力。添加杂质或与其他元素掺杂可以显着改变材料的电导率。在电导体中，由于普通条件下的高电导率，银是最好的。然而，它对破坏的敏感性和随后降低电导率的氧化物层的形成不可忽视。相反，经常在需要电流控制的应用中使用强大的绝缘子，例如橡胶，玻璃和钻石。某些材料在极低的温度下成为超导体。材料的形状和大小在确定其电导率水平方面也起着至关重要的作用；较厚的碎片通常表现出比较薄的电导性能更好。此外，温度波动会影响电导率水平，而温度通常会导致材料内的电子迁移率提高。大多数材料根据温度和其他因素表现出不同水平的电导率。凉爽的金属通常是好的导体，而热金属的效率往往降低。传导本身有时会改变材料的温度。在导体中，电子自由流动而不会损害原子或引起磨损。但是，移动电子确实会遇到阻力。因此，流经导电材料的电流会加热它们。金属和等离子体通常是好的导体，这是由于其价电子的移动性。绝缘子通常由有机分子组成，主要由牢固的共价键组合在一起，使电子很难流动。掺杂或杂质等因素也会影响电导率，如纯净水是绝缘体，但由于自由浮动离子而导致的盐水。所有材料都可以根据表1。表1：导体，绝缘体和半导体特性铜是一个众所周知的导体，以最小的对立传递电流。橡胶是一种绝缘子，通常用于涂上用于电动工作的工具手柄。van de Graaff在1930年代。需要极高的电压才能迫使橡胶进入传导。石墨，一种碳的形式，用作半导体，限制了给定电压产生的电流量。在本文中，我们探讨了导体，绝缘体和半导体的一些特征。导体导体是一种对电子流（电流）几乎没有反对的材料。由于其电阻较低，因此通过它产生电流所需的能量很少。最好的导体具有最低的电阻，使其非常适合传输电流。一个原子的价壳决定其电气特性，其价值壳电子和单位体积原子的数量影响电导率。绝缘子绝缘子是具有极高电阻的材料，可防止电流流动。例如，电源线上的绝缘材料可防止电流在接触时到达您。一些元素，例如霓虹灯，是天然绝缘体。用于保护技术人员的常见绝缘子包括橡胶，特氟龙和云母等化合物。正如预期的那样，导体和绝缘子具有相反的特性，绝缘子具有完整的价壳，单位体积的原子很少。半导体的任何表现出导体和绝缘子之间中间电导率的元素都可以视为半导体。半导体：当面对明显的电阻时，导体和绝缘子铜之间具有耐药性的材料最小的对立变得显而易见。当原子紧密相互作用时，它们的能级堆在一起。等式1实现了两个主要目的：它使我们能够计算利息并揭示利息价值及其变量之间的关系。例如，等式1说明$ r = \ rho \ frac {l} {a} $，证明电阻与电阻率，长度和与横截面面积成反比成正比。此外，温度由于温度系数而影响导体的电阻率，导体随着温度的升高而升高。回顾问题概述了导体，绝缘体，半导体的定义，并解释了电导率如何由价电子和原子密度确定。电阻率定义为特定材料体积的电阻，通常以CMIL-ω/FT或ω-CM单位测量。导体表现出正温度系数，表明随着温度升高的耐药性增加。这种基本的理解将材料根据电导率的电导率分类为导体，绝缘体和半导体。例如，如果两个原子连接，则与单个原子相比，相邻能级的数量将是两倍。随着越来越多的原子融合在一起，这种模式继续存在，形成了多个层次的集群。在固体中，许多原子会产生大量的水平，但是大多数高能级均融合到连续范围内，除了根本不存在的特定差距。这些没有级别的区域称为带隙。电子占据的最高能量簇被称为价带。这种现象用于保护与保险丝的电路。导体具有部分填充的价带，具有足够的空位，使电子可以在电场下自由移动。相比之下，绝缘子完全填充了其价带，并在其之间留下了很大的差距。这个较大的间隙可防止电子移动，除非有足够的能量越过。半导体在价和传导带之间的差距较小。在室温下，由于热能，价带几乎已经满，导致某些电子转移到传导带中，它们可以在外部电场下自由移动。Valence带中留下的“孔”表现就像正电荷载体。温度较高的材料倾向于增加对电流的抵抗力。例如，5°C的温度升高可提高铜的电阻率2％。相反，由于电子在传导带中的填充水平升高，绝缘体和半导体的电阻率降低，它们可以在外部电场下移动。价和导带之间的能量差会显着影响电导率，较小的间隙导致温度较低的电导率较高。分子由于放射性元件和宇宙射线的辐射而分离为离子，使大气导电中的某些气体产生。电泳根据颗粒在电解溶液中的迁移率分离。欧姆加热会在电流流过电线时，如电线或灯泡所示。电阻器中消散的功率由p = i^2r给出。但是，在某些材料中，由于碰撞而导致的能量损失在低温下消失，表现出超导性。发生这种情况是因为电子会失去对声子的能量，但是在超导体中，通过电子和材料之间的复杂量子机械相互作用来阻止这种能量损失。常用的超导体是一种niobium and Titanium合金，它需要冷却至极低的温度才能表现出其性质。在较高温度下发现超导性能彻底改变了各个领域，从而实现了液氮而不是昂贵的液态氦气。这一突破为电力传输，高速计算等中的应用铺平了道路。12伏汽车电池展示了如何通过化学反应或机械手段来利用电动力。Van de Graaff Generator是Robert J.由于其概念上的简单性，这种类型的粒子加速器已被广泛用于研究亚原子颗粒。该设备通过将正电荷运送到绝缘输送带上的正电荷从基部到导电圆顶的内部，在那里将其移除并迅速移动到外面。带正电荷的圆顶会产生一个电场，该电场排斥额外的正电荷，需要工作以保持传送带的转动。在平衡中，圆顶的电势保持在正值下，电流从圆顶流向地面，并通过在绝缘带上的电荷运输均衡。这个概念是所有电动力来源的基础，在该源中，在单独的位置释放了能量以产生伏特细胞。一个简单的示例涉及将铜和锌线插入柠檬中，从而在它们之间产生1.1伏的电势差。“柠檬电池”本质上是一个令人印象深刻的伏特电池，能够仅产生最小的电力。相比之下，由类似材料制成的铜锌电池可以提供更多的功率。此替代电池具有两种溶液：一种含有硫酸铜，另一种含硫酸锌。氯化钾盐桥通过电气连接两种溶液。两种类型的电池都从铜和锌之间电子结合的差异中得出了能量。能量，从电线中取出游离电子。同时，来自电线的锌原子溶解为带正电荷的锌离子，使电线具有多余的自由电子。这会导致带正电荷的铜线和负电荷的锌线，该锌线被盐桥隔开，该盐桥完成了内部电路。一个12伏铅酸电池由六个伏特电池组成，每个电池串联连接时大约产生大约两个伏特。每个细胞都具有并行连接的正极和负电极，为化学反应提供了较大的表面积。由于材料经历化学转换的速度，电池会递送更大的电流。电池电位为1.68 + 0.36 = 2.04伏。在铅酸电池中，每个伏电池都包含纯海绵状铅和氧化铅的正电极的负电极。将铅和氧化铅溶解在硫酸和水中。在正电极下，反应为PBO2 + SO -4- + 4H + + 2e-→PBSO4 + 2H2O +（1.68 V），而在负末端，它是Pb + SO -4-→PBSO4-→PBSO4 + 2e- +（0.36 V）。通过汽车发生器或外部电源为电池充电时，化学反应会反转。60Ω电阻连接到电动力。字母A，B，C和D是参考点。源将点A保持在电势12伏高于点D，从而导致VA和VD之间的12伏的电势差。由于点A和B通过具有可忽略的电阻的导体连接，因此它们具有相同的电势，并且点C和D具有相同的潜力。因此，整个电阻的电势差也为12伏。可以使用欧姆定律计算流过电阻的电流：i = va -vd / rb。代替给定值，我们得到i = 0.2安培。可以使用等式（22）：p = i^2 * R计算热量中消散的功率。插入值，我们得到p = 0.04瓦。当热量来自电动力源时消散的能量。该源在将电荷DQ从点d到点A移动的工作中所做的工作由dw = dq *（va -vd）给出。电池传递的功率是通过将DW除以DT获得的，导致P = 2.4瓦。如果两个电阻串联连接，则等效电阻是个体电阻的总和：rab = r1 + r2。使用R1和R2的给定值，我们获得RAB =7Ω。并行连接两个电阻时，电荷具有从C到D流动的其他路径，从而降低了整体电阻。可以使用等式（20）：1/rcd = 1/r1 + 1/r2计算等效电阻的值。代替给定值，我们获得RCD = 1/0.7 =1.43Ω。在阻抗为2欧姆或5欧姆的情况下，值得注意的是，这些方程式可以相对轻松地适应多种电阻。