Vilka ämnen leder elektricitet

Som du vet kallas den ordnade rörelsen av elektriska laddningsbärare elektrisk ström. Elektroner kan fungera som sådana laddningsbärare – i metaller, halvledare och gaser; joner — i elektrolyter och gaser; och i halvledare fungerar hål också som bärare av elektrisk laddning - ofyllda valensbindningar i atomer som är lika stora som elektronladdningen, men med en positiv laddning.

Ställer frågan vilka ämnen som fungerar elektricitet, kommer vi att behöva spekulera om vad som orsakar strömmen i första hand, nämligen om närvaron av laddade partiklar i vissa ämnen. Vi kommer inte att överväga förspänningsström här, eftersom det inte är en ledningsström och därför inte är direkt relevant för denna fråga.

Höger, metaller är de viktigaste ledarna för elektrisk ström i all modern elektroteknik. Metaller kännetecknas av en svag koppling av valenselektronerna, det vill säga elektronerna i atomernas yttre energinivåer, med kärnorna i dessa atomer.

Och just på grund av svagheten hos dessa bindningar, när en potentialskillnad uppstår i ledaren av någon anledning (elektriskt virvelfält eller pålagd spänning), börjar dessa elektroner att röra sig i en lavin i en eller annan riktning, ledningselektronerna rör sig inuti kristallgitter, som «elektronisk gas»-rörelse.

Typiska representanter för metallledare: koppar, aluminium, volfram.

Längre ner på listan — halvledare… Halvledare, i sin förmåga att leda elektrisk ström, upptar en mellanposition mellan ledare som koppartrådar och dielektrika som plexiglas. Här är en elektron bunden till två atomer samtidigt - atomerna är i kovalenta bindningar med varandra - därför, för att en enskild elektron som anses börja röra sig och skapa en ström, måste den först ta emot energi för att inse sin förmåga att lämna atomen du är

Till exempel kan en halvledare värmas upp och en del av elektronerna kommer att börja lämna sina atomer, det vill säga det kommer att finnas villkor för existensen av ström — fria bärare — elektroner och hål — kommer att dyka upp i kristallgittret (på den plats där elektronen lämnade, först återstår ett tomt utrymme med en positiv laddning — ett hål, som sedan upptas av en elektron från en annan atom) . Framstående representanter för rena halvledare är: germanium, kisel, bor. Vi tittar inte på relationer här.

Elektrolyter kan också leda ström på grund av närvaron av gratis laddningsbärare i dem. Men elektrolyter är ledare av det andra slaget. De fria laddningsbärarna i elektrolyter är joner (positiva joner kallas katjoner, negativa joner kallas anjoner).

Katjoner och anjoner bildas här på grund av processen för elektrolytisk dissociation (nedbrytning av molekyler i delar - till separata joner) av syror, baser, baser i deras lösningar eller smältor. Samtidigt med dissociationen återassocieras jonerna med molekyler - detta kallas dynamisk jämvikt i elektrolyten. Ett exempel på en elektrolyt är en 40% lösning av svavelsyra i vatten.

Slutligen är plasma - en joniserad gas - det fjärde tillståndet av aggregation av materia.I plasma bärs elektrisk laddning av elektroner, såväl som av katjoner och anjoner som bildas när gas värms upp eller när den utsätts för röntgenstrålning, ultraviolett strålning. , eller annan strålning (eller under inverkan av uppvärmning och strålning). Plasma är kvasi-neutralt, det vill säga inuti det i små volymer är den totala laddningen överallt lika med noll. Men på grund av gaspartiklarnas rörlighet kan plasman fortfarande leda elektricitet.

I princip skyddar plasman det externa elektriska fältet, eftersom laddningarna separeras i det av detta fält, men på grund av att laddningsbärarnas termiska rörelse är närvarande, i små skalor kränks plasmans kvasi-neutralitet och plasmat förvärvar praktiskt taget förmågan att leda en elektrisk ström. Allt interstellärt utrymme i universum är fyllt med plasma, och själva stjärnorna är gjorda av plasma.