Ce substanțe conduc electricitatea

După cum știți, mișcarea ordonată a purtătorilor de sarcină electrică se numește curent electric. Electronii pot acționa ca astfel de purtători de sarcină — în metale, semiconductori și gaze; ioni - în electroliți și gaze; iar în semiconductori, găurile acționează și ca purtători de sarcină electrică - legături de valență neumplute în atomi de mărime egală cu sarcina electronului, dar cu sarcină pozitivă.

Punând întrebarea ce substanțe conduc electricitate, va trebui să speculăm despre ce cauzează curentul în primul rând, și anume despre prezența particulelor încărcate în anumite substanțe. Nu vom lua în considerare curentul de polarizare aici, deoarece nu este un curent de conducere și, prin urmare, nu este direct relevant pentru această întrebare.

Corect, metalele sunt principalii conductori ai curentului electric în toată ingineria electrică modernă. Metalele se caracterizează printr-o conexiune slabă a electronilor de valență, adică a electronilor nivelurilor energetice exterioare ale atomilor, cu nucleii acestor atomi.

Și tocmai din cauza slăbiciunii acestor legături, atunci când apare o diferență de potențial în conductor dintr-un anumit motiv (câmp electric turbionar sau tensiune aplicată), acești electroni încep să se miște într-o avalanșă într-o direcție sau alta, electronii de conducere se mișcă în interiorul rețea cristalină, ca mișcare „gaz electronic”.

Reprezentanți tipici ai conductoarelor metalice: cupru, aluminiu, wolfram.

Mai jos pe listă - semiconductori… Semiconductorii, în capacitatea lor de a conduce curentul electric, ocupă o poziție intermediară între conductori precum firele de cupru și dielectricii precum plexiglasul. Aici, un electron este legat de doi atomi simultan - atomii sunt în legături covalente între ei - prin urmare, pentru ca orice electron individual considerat să înceapă să se miște, creând un curent, trebuie mai întâi să primească energie pentru a-și realiza capacitatea de a părăsi atomul care ești

De exemplu, un semiconductor poate fi încălzit și unii dintre electroni vor începe să-și părăsească atomii, adică vor exista condiție pentru existența curentului — purtători liberi — electroni și găuri — vor apărea în rețeaua cristalină (în locul unde electronul a plecat, mai întâi rămâne un spațiu gol cu ​​sarcină pozitivă — o gaură, care este apoi ocupată de un electron dintr-un alt atom) . Reprezentanții proeminenți ai semiconductorilor puri sunt: ​​germaniu, siliciu, bor. Nu ne uităm la relații aici.

Electroliții sunt, de asemenea, capabili să conducă curentul datorită prezenței purtătorilor de încărcare liberi în ei. Dar electroliții sunt conductori de al doilea fel. Purtătorii de sarcină liberi din electroliți sunt ionii (ionii pozitivi sunt numiți cationi, ionii negativi sunt numiți anioni).

Aici se formează cationi și anioni datorită procesului de disociere electrolitică (descompunerea moleculelor în părți - în ioni separați) a acizilor, bazelor, bazelor în soluțiile sau topiturile lor. Concomitent cu disocierea, ionii se reasociază cu molecule - acest lucru se numește echilibru dinamic în electrolit. Un exemplu de electrolit este o soluție de 40% de acid sulfuric în apă.

În cele din urmă, plasma - un gaz ionizat - este a patra stare de agregare a materiei.În plasmă, sarcina electrică este transportată de electroni, precum și de cationi și anioni formați atunci când gazul este încălzit sau când este expus la raze X, ultraviolete. , sau alte radiații (sau sub acțiunea încălzirii și radiațiilor) . Plasma este cvasi-neutră, adică în interiorul ei, în volume mici, sarcina totală este peste tot egală cu zero. Dar, datorită mobilității particulelor de gaz, plasma este încă capabilă să conducă electricitatea.

În principiu, plasma protejează câmpul electric extern, deoarece sarcinile sunt separate în el de acest câmp, dar datorită faptului că este prezentă mișcarea termică a purtătorilor de sarcină, la scară mică se încalcă cvasi-neutralitatea plasmei. iar plasma capătă practic capacitatea de a conduce un curent electric . Tot spațiul interstelar din univers este umplut cu plasmă, iar stelele înseși sunt făcute din plasmă.