Millised ained juhivad elektrit
Teatavasti nimetatakse elektrilaengukandjate järjestatud liikumist elektrivooluks. Elektronid võivad toimida selliste laengukandjatena – metallides, pooljuhtides ja gaasides; ioonid — elektrolüütides ja gaasides; ja pooljuhtides toimivad augud ka elektrilaengu kandjatena – täitmata valentssidemed aatomites, mille suurus on võrdne elektroni laenguga, kuid positiivse laenguga.
Küsides küsimus, millised ained juhivad elektrit, peame spekuleerima selle üle, mis voolu üldse põhjustab, nimelt laetud osakeste olemasolu üle teatud ainetes. Me ei võta siin arvesse eelpingevoolu, kuna see ei ole juhtivusvool ega ole seetõttu selle küsimusega otseselt seotud.
Õige, metallid on kogu kaasaegses elektrotehnikas peamised elektrivoolu juhid. Metalle iseloomustab valentselektronide, st aatomite välisenergia taseme elektronide nõrk ühendus nende aatomite tuumadega.
Ja just nende sidemete nõrkuse tõttu, kui juhis tekib mingil põhjusel potentsiaalide erinevus (pööriselektriväli või rakendatud pinge), hakkavad need elektronid ühes või teises suunas laviinina liikuma, juhtivuselektronid liiguvad juhi sees. kristallvõre kui «elektroonilise gaasi» liikumine.
Metalljuhtide tüüpilised esindajad: vask, alumiinium, volfram.
Loendis allpool - pooljuhid… Pooljuhid oma elektrivoolu juhtimise võimes asuvad vahepealsel positsioonil juhtide, nagu vasktraadid, ja dielektrikute, nagu pleksiklaas, vahel. Siin on üks elektron seotud korraga kahe aatomiga – aatomid on omavahel kovalentsetes sidemetes –, seega, et iga vaadeldav üksik elektron hakkaks liikuma, tekitades voolu, peab ta esmalt saama energiat, et realiseerida oma lahkumisvõime. aatom, mis sa oled
Näiteks pooljuhti saab kuumutada ja osa elektrone hakkab oma aatomitest lahkuma, st tekib voolu olemasolu tingimus — kristallvõres tekivad vabad kandjad — elektronid ja augud (elektroni lahkumise kohta jääb esmalt positiivse laenguga tühi ruum — auk, mille seejärel hõivab teise aatomi elektron) . Puhaste pooljuhtide silmapaistvad esindajad on: germaanium, räni, boor. Me ei vaata siin suhteid.
Samuti on elektrolüüdid võimelised voolu juhtima, kuna neis on vabad laengukandjad. Kuid elektrolüüdid on teist tüüpi juhid. Elektrolüütide vabad laengukandjad on ioonid (positiivseid ioone nimetatakse katioonideks, negatiivseid ioone anioonideks).
Katioonid ja anioonid tekivad siin hapete, aluste, aluste elektrolüütilise dissotsiatsiooni (molekulide lagunemine osadeks - eraldi ioonideks) tõttu nende lahustes või sulamites. Samaaegselt dissotsiatsiooniga seostuvad ioonid uuesti molekulidega – seda nimetatakse elektrolüüdi dünaamiliseks tasakaaluks. Elektrolüüdi näide on 40% väävelhappe lahus vees.
Lõpuks on plasma – ioniseeritud gaas – aine neljas agregatsiooni olek Plasmas kannavad elektrilaengut elektronid, aga ka katioonid ja anioonid, mis tekivad gaasi kuumutamisel või kokkupuutel röntgeni-, ultraviolettkiirgusega. või muu kiirgus (või kuumutamise ja kiirguse mõjul). Plasma on peaaegu neutraalne, see tähendab, et selle sees on väikestes kogustes kogulaeng kõikjal võrdne nulliga. Kuid gaasiosakeste liikuvuse tõttu on plasma siiski võimeline elektrit juhtima.
Põhimõtteliselt varjab plasma välist elektrivälja, kuna selles eraldatakse laengud selle väljaga, kuid kuna laengukandjate soojusliikumine on olemas, rikutakse väikeses mastaabis plasma kvaasineutraalsust. ja plasma omandab praktiliselt elektrivoolu juhtimise võime . Kogu universumi tähtedevaheline ruum on täidetud plasmaga ja tähed ise on valmistatud plasmast.