अणु संरचना ( Automic Structure ): सृष्टीतील पदार्थ घनरुप ( दगडालोखंड ) , द्रवरुप ( पाणी / केरोसीन ) अथवा वायुरुप ( ऑक्सीजन, हैड्रोजन ) अशा स्वरुपात उपलब्ध असतात . प्रत्येक पदार्थ हा अतीसुक्ष्म अशा कणांपासून बनलेला असतो . पदार्थाचे सर्व गुणधर्म दर्शविणा - या परंतु विभाजन करता येउ शकत नसलेल्या सर्वात लहान कणांस त्या पदार्थाचा अणु असे म्हणतात .
प्रत्येक पदार्थाच्या अणुंचे गुणधर्म जरी भिन्न असले तरी सर्वच पदार्थाचे अणु हे केवळ तीनच घटकांपासुन बनलेले असतात . या घटकांना अनुक्रमे प्रोटॉन , इलेक्ट्रॉन आणि न्युट्रॉन असे म्हणतात . भिन्न पदार्थाच्या अणुमधील या घटकांची संख्या आणि संरचना वेगवेगळी असत असल्यामुळे त्या पदार्थाचे गुणधर्मसुद्धा इतरांपेक्षा भिन्न असतात . मात्र विद्युतदृष्टया . कोणत्याही अणुमधील प्रोटॉन धनभरित , इलेक्ट्रॉन ऋणभरित तर न्युट्रॉन उदासीन असतात यापैकी प्रोटॉन आणि न्युट्रॉन अणुच्या केंद्रस्थानी ( न्युक्लीअस ) एकवटलेले असतात तर इलेक्ट्रॉन हे अणुकेंद्रकाभोवती , वर्तुळाकार कक्षेमध्ये भ्रमण करीत असतात.
प्रत्येक कक्षेमधील इलेक्ट्रॉन्सची जास्तीत जास्त संख्या २n² या सुत्राद्वारे दर्शविली जाते , इथेn या अक्षराद्वारे कक्षेचा क्रमांक दर्शविला जातो उदा . पहील्या कक्षेमध्ये दोन , दुस - या कक्षेमध्ये आठ तर तिस - या कक्षेमध्ये अठरा याप्रमाणे. मात्र कोणत्याही अणुच्या शेवटच्या कक्षेमध्ये कि जिला संयुजा कक्षा ( valance orbit ) असे म्हणतात , त्यामध्ये जास्तीत जास्त आठ इलेक्ट्रॉन्स असतात . केंद्रस्थानी असलेल्या धनभारित ( Pasitive charged ) प्रोटॉन्स आणि कक्षेमध्ये फिरणारे ऋणभारित ( Negative charged ) इलेक्ट्रॉन्स यामधील आकर्षण बलामुळे इलेक्ट्रॉन्स त्यांची कक्षा सोडून बाहेर जाउ शकत नाहीत.
मात्र केंद्रस्थानापासून जसजसे दूर जावे तसतसे हे आकर्षण बल कमी होत जाते . साहजिकच थोडयाशा बाहय प्रेरणेने ( उष्णता , चुंबकत्व , प्रकाश ) संयुजा कक्षेमधील इलेक्ट्रॉन्स मुक्त होऊन ते सहगत्या इतरत्र वाहन नेले जाऊ शकतात . असे मुक्त इलेक्ट्रॉन्स जिथे मोठया प्रमाणात एकत्रित येतात त्या ठिकाणी ऋण ( Negative ) विद्युतभार निर्माण होतो , मात्र ज्या ठिकाणापासून इलेक्ट्रॉन्स मुक्त केले जातात त्या ठिकाणी इलेक्ट्रॉन्सची मोठया प्रमाणात कमतरता निर्माण होते अशा ठिकाणी धन ( Positive ) विद्युतभार निर्माण होतो विद्युतभार ( Charge ) मोजण्याचे एकक कुलंब ( Columb ) हे आहे . 1 columb = 6 . 242x10¹8 Electrons / second .धन आणि ऋण विद्युतभारामधील फरकास Potential differnce असे म्हणतात या फरकामुळे एक दबाव निर्माण होतो त्यास electromotive force अर्थात विद्युतदाब असे म्हणतात .
विद्युतदाब मोजण्याचे एकक Voltage हे आहे . विद्युतदाब म्हणजे दोन भिन्न विद्युतपातळीमधील फरक असल्यामुळे जेव्हा ही दोन्ही टोके एखाद्या वाहक माध्यमाद्वारे ( Conductor Wire ) एकत्र जोडली असता , ऋण टोकावरील अत्याधिक मुक्त इलेक्ट्रॉन्स वाहकाद्वारे कमतरता असलेल्या धन टोकाकडे वेगाने वाहु लागतात , अशा प्रकारे होणा - या इलेक्ट्रॉन्सच्या वहनास विद्युतप्रवाह ( current ) असे म्हणतात . विद्युतप्रवाह मोजण्याचे एकक अॅम्पीअर ( Ampere ) हे आहे . प्रत्यक्षात इलेक्ट्रॉन्सचे वहन जरी ऋण टोकाकडून धन टोकाकडे होत असले तरी पूर्वीच्या लोक संमतीनुसार विद्युतप्रवाह धन टोकाकडुन ऋण टोकाकडे वाहतो असे समजले जाते . विद्यतप्रवाह वाहण्यासाठी जे वाहक वापरलेले असते त्याचा इलेक्ट्रॉन्स वहनास काही अडथळा विरोध होत असतो . यालाच विद्युतरोध ( resistance ) असे म्हणतात . विद्युतरोधाचे महत्व अनन्यसाधारण आहे . कारण कोणत्याही विरोधाशिवाय विद्युतदाबाची दोन्ही टोके एकत्र जोडली असता इलेक्ट्रॉन्सचा वहणाचा वेग आणि त्यांची संख्या यावर नियंत्रण राहत नसल्यामुळे धोका निर्माण होतो.
संयुजा कक्षेमधील इलेक्ट्रॉन्सच्या संख्येनुसार प्रत्येक पदार्थाचा विद्युतरोध भिन्न असतो यावरुन पदार्थाचे विद्युतदृष्टया तीन गटामध्ये विभाजन केले जाते .
1. सुवाहक: या पदार्थाच्या संयुजा कक्षेमध्ये चारपेक्षा कमी इलेकट्रॉन्स असतात त्यामुळे थोडयाशा बाहयप्रेरणेने यामध्ये मोठया प्रमाणात इलेक्ट्रॉन्स मुक्त होतात साहजिकच यामधुन विद्युतप्रवाह सहजगत्या वाहू शकतो म्हणुनच यांना सुवाहक ( Conductor ) असे म्हणतात . साहजिकच यांचा वापर विद्युतप्रवाह वाहन नेण्यासाठी लागणा - या तारा ( Wires ) तयार करण्यासाठी केला जातो उदा - सोने चादी तांबे , अल्युमिनीयम.
2. दुर्वाहक: या पदार्थाची संयुजा कक्षा पूर्णपणे भरलेली असते किंवा त्यामध्ये चारपेक्षा अधिक इलेक्ट्रॉन्स असतात. अशा पदार्थामधून इलेक्ट्रॉन्स मुक्त करणे अवघड असते . साहजिकच मुक्त इलेक्ट्रॉन्स अभावी अशा पदार्थामधुन विद्युतप्रवाह सहजगत्या वाहू शकत नाही , म्हणूनच यांना दुर्वाहक ( Insulator ) असे म्हणतात . याचा वापर वाहक तारेवरची संरक्षक आच्छादने तयार करण्यासाठी केला जातो उदा - काच , रबर , प्लास्टीक इ .
3. अर्धवाहक: या पदार्थाच्या संयजा कक्षेमध्ये चारच इलेक्ट्रॉन्स असतात . साहजिकच यांची वहन क्षमता सुवाहक आणि दुर्वाहक याच्यामध्ये असते . कमी तापमानास या पदार्थामधून अजिबात प्रवाह वाहत नाही . मात्र उच्च तापमानास यामधील इलेक्ट्रॉन्स सहजगत्या मुक्त होत असल्यामुळे अशा पदार्थामधून प्रवाह वाहतो अर्धवाहक पदार्थाचा वापर प्रामुख्याने इलेक्ट्रॉनिक घटक तयार करण्यासाठी केला जातो . सिलिकॉन ( Silicon ) आणि जर्मनिअम ( Germenium ) हे दोन प्रमुख अर्धवाहक पदार्थ आहेत .
0 Comments