Hvilke stoffer leder strøm
Som du vet, kalles den ordnede bevegelsen av elektriske ladningsbærere elektrisk strøm. Elektroner kan fungere som slike ladningsbærere – i metaller, halvledere og gasser; ioner - i elektrolytter og gasser; og i halvledere fungerer hull også som bærere av elektrisk ladning - ufylte valensbindinger i atomer som er like store som elektronladningen, men med positiv ladning.
Stiller spørsmålet hvilke stoffer oppfører seg elektrisitet, vil vi måtte spekulere om hva som forårsaker strømmen i utgangspunktet, nemlig om tilstedeværelsen av ladede partikler i visse stoffer. Vi vil ikke vurdere forspenningsstrøm her, da det ikke er en ledningsstrøm og derfor ikke er direkte relevant for dette spørsmålet.
Høyre, metaller er hovedlederne av elektrisk strøm i all moderne elektroteknikk. Metaller er preget av en svak forbindelse av valenselektronene, det vil si elektronene til de ytre energinivåene til atomene, med kjernene til disse atomene.
Og nettopp på grunn av svakheten til disse bindingene, når en potensiell forskjell oppstår i lederen av en eller annen grunn (elektrisk virvelfelt eller påført spenning), begynner disse elektronene å bevege seg i et snøskred i en eller annen retning, ledningselektronene beveger seg inne i krystallgitter, som «elektronisk gass»-bevegelse.
Typiske representanter for metallledere: kobber, aluminium, wolfram.
Lenger ned på listen - halvledere… Halvledere, i sin evne til å lede elektrisk strøm, opptar en mellomposisjon mellom ledere som kobbertråder og dielektriske stoffer som pleksiglass. Her er ett elektron bundet til to atomer samtidig - atomene er i kovalente bindinger med hverandre - derfor, for at et enkelt elektron som anses å begynne å bevege seg og skape en strøm, må det først motta energi for å realisere sin evne til å forlate atomet du er
For eksempel kan en halvleder varmes opp og noen av elektronene vil begynne å forlate atomene sine, det vil si at det vil være betingelse for eksistensen av strøm — frie bærere — elektroner og hull — vil dukke opp i krystallgitteret (på stedet der elektronet forlot, først forblir det et tomt rom med positiv ladning — et hull, som deretter er okkupert av et elektron fra et annet atom) . Fremtredende representanter for rene halvledere er: germanium, silisium, bor. Vi ser ikke på forhold her.
Elektrolytter er også i stand til å lede strøm på grunn av tilstedeværelsen av gratis ladningsbærere i dem. Men elektrolytter er ledere av den andre typen. De frie ladningsbærerne i elektrolytter er ioner (positive ioner kalles kationer, negative ioner kalles anioner).
Kationer og anioner dannes her på grunn av prosessen med elektrolytisk dissosiasjon (nedbrytning av molekyler i deler - til separate ioner) av syrer, baser, baser i deres løsninger eller smelter. Samtidig med dissosiasjonen, re-assosieres ionene med molekyler - dette kalles dynamisk likevekt i elektrolytten. Et eksempel på en elektrolytt er en 40% løsning av svovelsyre i vann.
Endelig er plasma - en ionisert gass - den fjerde aggregeringstilstanden av materie.I plasma bæres elektrisk ladning av elektroner, så vel som av kationer og anioner som dannes når gass varmes opp eller når den utsettes for røntgen, ultrafiolett , eller annen stråling (eller under påvirkning av oppvarming og stråling). Plasma er kvasi-nøytralt, det vil si at inne i det i små volumer er den totale ladningen overalt lik null. Men på grunn av mobiliteten til gasspartiklene er plasmaet fortsatt i stand til å lede elektrisitet.
I prinsippet skjermer plasmaet det eksterne elektriske feltet, siden ladningene er separert i det av dette feltet, men på grunn av det faktum at den termiske bevegelsen til ladningsbærerne er tilstede, blir kvasi-nøytraliteten til plasmaet i små skalaer krenket og plasmaet får praktisk talt evnen til å lede en elektrisk strøm. Alt interstellare rom i universet er fylt med plasma, og selve stjernene er laget av plasma.