Aké látky vedú elektrický prúd
Ako viete, usporiadaný pohyb nosičov elektrického náboja sa nazýva elektrický prúd. Elektróny môžu pôsobiť ako nosiče náboja – v kovoch, polovodičoch a plynoch; ióny — v elektrolytoch a plynoch; a v polovodičoch fungujú diery aj ako nosiče elektrického náboja – nevyplnené valenčné väzby v atómoch s veľkosťou rovnajúcou sa náboju elektrónu, ale s kladným nábojom.
Položenie otázky, aké látky vedú elektriny, budeme musieť špekulovať o tom, čo spôsobuje prúd v prvom rade, a to o prítomnosti nabitých častíc v určitých látkach. Nebudeme tu uvažovať o predpätom prúde, pretože nejde o vodivý prúd, a preto nie je priamo relevantný pre túto otázku.
Správne, kovy sú hlavnými vodičmi elektrického prúdu v celej modernej elektrotechnike. Kovy sa vyznačujú slabým spojením valenčných elektrónov, teda elektrónov vonkajších energetických hladín atómov, s jadrami týchto atómov.
A práve kvôli slabosti týchto väzieb, keď sa vo vodiči z nejakého dôvodu vyskytne potenciálny rozdiel (vírivé elektrické pole alebo aplikované napätie), tieto elektróny sa začnú lavínovito pohybovať jedným alebo druhým smerom, vodivostné elektróny sa pohybujú vo vnútri vodiča. kryštálovej mriežky, ako pohyb «elektronického plynu».
Typickí predstavitelia kovových vodičov: meď, hliník, volfrám.
Ďalej v zozname - polovodičov… Polovodiče svojou schopnosťou viesť elektrický prúd zaujímajú medziľahlú polohu medzi vodičmi, ako sú medené drôty a dielektriká, ako je plexisklo. Tu je jeden elektrón viazaný k dvom atómom naraz – atómy sú medzi sebou v kovalentných väzbách – preto, aby sa každý uvažovaný elektrón začal pohybovať a vytvárať prúd, musí najprv dostať energiu, aby si uvedomil svoju schopnosť odísť. atóm, ktorým ste
Napríklad polovodič sa môže zahriať a niektoré elektróny začnú opúšťať svoje atómy, to znamená, podmienkou existencie prúdu — v kryštálovej mriežke sa objavia voľné nosiče — elektróny a diery (v mieste, kde elektrón odišiel, najskôr ostane prázdny priestor s kladným nábojom — diera, ktorú potom obsadí elektrón z iného atómu) . Významnými predstaviteľmi čistých polovodičov sú: germánium, kremík, bór. Nepozeráme sa tu na vzťahy.
Elektrolyty sú tiež schopné viesť prúd v dôsledku prítomnosti voľných nosičov náboja v nich. Ale elektrolyty sú vodičmi druhého druhu. Voľnými nosičmi náboja v elektrolytoch sú ióny (kladné ióny sa nazývajú katióny, záporné ióny sa nazývajú anióny).
Katióny a anióny sa tu tvoria v dôsledku procesu elektrolytickej disociácie (rozpadu molekúl na časti — na samostatné ióny) kyselín, zásad, zásad v ich roztokoch alebo taveninách. Súčasne s disociáciou sa ióny znovu spájajú s molekulami - toto sa nazýva dynamická rovnováha v elektrolyte. Príkladom elektrolytu je 40% roztok kyseliny sírovej vo vode.
Nakoniec, plazma - ionizovaný plyn - je štvrtým stavom agregácie hmoty. V plazme je elektrický náboj prenášaný elektrónmi, ako aj katiónmi a aniónmi, ktoré vznikajú pri zahrievaní plynu alebo pri vystavení röntgenovému žiareniu, ultrafialovému žiareniu. alebo iným žiarením (alebo pôsobením tepla a žiarenia). Plazma je kvázi neutrálna, to znamená, že v jej malých objemoch je celkový náboj všade rovný nule. Ale vďaka pohyblivosti častíc plynu je plazma stále schopná viesť elektrinu.
Plazma v zásade tieni vonkajšie elektrické pole, pretože náboje sú v nej oddelené týmto poľom, ale vzhľadom na to, že je prítomný tepelný pohyb nosičov náboja, dochádza v malých mierkach k narušeniu kvázi-neutrality plazmy. a plazma prakticky nadobúda schopnosť viesť elektrický prúd . Celý medzihviezdny priestor vo vesmíre je vyplnený plazmou a samotné hviezdy sú z plazmy.