Провідники електричного струму - спиш у Антошки
Всі речовини в залежності від електропровідності діляться на провідники, напівпровідники і діелектрики:
1. провідники - які пропускають електричний струм;
2. діелектрики - володіють ізоляційні властивості;
3. напівпровідники - поєднують в собі характеристики перших двох типів речовин і змінюють їх залежно від прикладеного керуючого сигналу.
До провідникам відносять ті речовини, які мають у своїй структурі велику кількість вільних, а не пов'язаних електричних зарядів, здатних починати рух під впливом прикладеної зовнішньої сили. Вони можуть бути в твердому, рідкому або газоподібному состояніі.Самимі відмінними провідниками електричного струму є метали. Р аствори солей і кислот, вологий грунт, тіла людей і тварин - також хороші провідники електричних зарядів.
Якщо взяти два провідники, між якими утворена різниця потенціалів і підключити всередині них металевий дріт, то крізь неї потече електричний струм. Його носіями стануть вільні електрони, які не утримуються зв'язками атомів. Вони характеризують величину електричної провідності або здатність будь-якої речовини пропускати через себе електричні заряди - струм.
Значення електричної провідності обернено пропорційно опору речовини і вимірюється відповідної одиницею: Сіменсом (См).
У природі носіями зарядів можуть бути:
За цим принципом електропровідність поділяють на:
Якість провідника дозволяє оцінити залежність протікає в ньому струму від значення прикладеної напруги. Її прийнято називати по позначенню одиниць виміру цих електричних величин - вольтамперної характеристикою.
Провідники з електронною провідністю (провідники 1-го роду)
Найбільш поширеним представником цього типу є метали. У них електричний струм створюється виключно за рахунок переміщення потоку електронів.
При проходженні електричного струму через металеві провідники не змінюються ні їх маса, ні їх хімічний склад. Отже, атоми металів не беруть участь в перенесенні електричних зарядів. Дослідження природи електричного струму в металах показали, що перенесення електричних зарядів в них здійснюється тільки електронами.
Усередині металів вони знаходяться в двох станах:
пов'язані силами атомного зчеплення;
Електрони, утримувані на орбіті силами тяжіння ядра атома, як правило, не беруть участі в створенні електричного струму під дією зовнішніх електрорухомий сил. Інакше поводяться вільні частки.
Якщо до металевого провідника не прикладено силу ЕРС, то вільні електрони рухаються хаотично, безладно, в будь-яких напрямках. Таке їх переміщення обумовлено тепловою енергією. Воно характеризується різними швидкостями та напрямками переміщення кожної частки в будь-який момент часу.
Коли до провідника прикладена енергія зовнішнього поля з напруженістю Е, то на все електрони разом і кожен окремо діє сила, спрямована протилежно до чинного полю. Вона створює строго орієнтоване рух електронів, або іншим словами - електричний струм.
Вольтамперная характеристика металів є пряму лінію, вкладається в дію закону Ома для ділянки та повного кола.
Крім чистих металів електронну провідність мають і інші речовини. До них відносять:
окремі модифікації вуглецю (графіт, вугілля).
Всі перераховані вище речовини, включаючи метали, відносять до провідників 1-го роду. У них електропровідність жодним чином не пов'язана з перенесенням маси речовини за рахунок проходження електричного струму, а обумовлюється лише рухом електронів.
Якщо метали і сплави помістити в середу наднизьких температур, то вони переходять в стан надпровідності.
Провідники з іонною провідністю (провідники 2-го роду)
До цього класу належать речовини, у яких електричний струм створюється за рахунок руху зарядів іонами. Вони класифікуються як провідники другого роду.
розчини лугів, кислот солей;
розплави різних іонних з'єднань;
різні гази і пари.
Електричний струм в рідини
Проводять електричний струм рідкі середовища, в яких відбувається електроліз - перенесення речовини разом з зарядами і осадження його на електродах, прийнято називати електролітами, а сам процес - електролізом.
Він відбувається під дією зовнішнього енергетичного поля за рахунок застосування позитивного потенціалу до електрода-анода і негативного - до катода.
Іони всередині рідин утворюються за рахунок явища електролітичноїдисоціації, яка полягає в розщепленні частини молекул речовини, що володіють нейтральними властивостями.
Під дією прикладеної напруги до електроліту катіони починають рухатися строго до катода, а аніони - до анода. Таким способом одержують хімічно чисту, без домішок мідь, яка виділяється на катоді.
Крім рідин в природі існують ще тверді електроліти. Їх називають суперіонного провідниками (супер-іоніками), що володіють кристалічною структурою і іонної природою хімічних зв'язків, що обумовлює високу електропровідність за рахунок руху іонів одного типу.
Провідники з доречнийпровідністю
До них відносяться: