Носители на електрически ток

Електричеството днес обикновено се определя като „електрически заряди и свързани електромагнитни полета“. Самото съществуване на електрически заряди се разкрива чрез силното им действие върху други заряди. Пространството около всеки заряд има специални свойства: в него действат електрически сили, които се проявяват, когато в това пространство се въведат други заряди. Такова пространство е сила електрическо поле.

Докато таксите са неподвижни, пространството между тях има свойства електрическо (електростатично) поле… Но когато зарядите се движат, тогава около тях също има магнитно поле… Разглеждаме отделно свойствата на електрическото и магнитното поле, но в действителност електрическите процеси винаги са свързани с съществуването електромагнитно поле.

Най -малките електрически заряди са включени като компоненти в атом… Атомът е най -малката част от химически елемент, която носи своите химични свойства. Атомът е много сложна система. По -голямата част от масата му е концентрирана в сърцевината. Електрически заредени елементарни частици се въртят около последните в определени орбити — електрони.

Силите на гравитацията поддържат планетите да се въртят около Слънцето по орбити, а електроните се привличат към ядрото на атома от електрически сили. От опит е известно, че само противоположни заряди се привличат взаимно. Следователно зарядите на ядрото на атома и електроните трябва да са различни по знак. По исторически причини е прието да се смята, че зарядът на ядрото е положителен, а зарядите на електроните — отрицателни.

Многобройни експерименти показват, че електроните на атомите на всеки елемент имат същия електрически заряд и същата маса. В същото време електронният заряд е елементарен, тоест най -малкият възможен електрически заряд.

Обичайно е да се прави разлика между електроните, разположени във вътрешните орбити на атома и във външните орбити. Вътрешните електрони са относително здраво задържани в орбитите си от вътреатомни сили. Но външните електрони могат относително лесно да се отделят от атома и да останат свободни за известно време или да се прикрепят към друг атом. Химическите и електрическите свойства на атома се определят от електроните във външните му орбити.

Величината на положителния заряд на ядрото на атома определя принадлежността на атома към определен химичен елемент. Атом (или молекула) е електрически неутрален, стига сумата от отрицателните заряди на електроните да е равна на положителния заряд на ядрото. Но атом, който е загубил един или повече електрони, се оказва положително зареден поради излишъка от положителния заряд на ядрото. Тя може да се движи под въздействието на електрически сили (привлечени или отблъснати). Такъв атом е положителен йон… Атом, който е уловил излишните електрони, става отрицателен йон.

Носителят на положителен заряд в ядрото на атома е протон… Това е елементарна частица, която служи като ядро ​​на водородния атом. Положителният заряд на протона е числено равен на отрицателния заряд на електрона, но масата на протона е 1836 пъти масата на електрона. Ядрата на атомите, освен протони, съдържат и неутрони — частици, които нямат електрически заряд. Масата на неутрона е 1838 пъти масата на електрона.

По този начин от трите елементарни частици, които образуват атоми, само електронът и протонът имат електрически заряди.Но от тях само отрицателно заредените електрони могат лесно да се движат вътре в веществото, а положителните заряди при нормални условия могат да се движат само под формата на тежки йони, тоест прехвърляне на атомите на веществото.

Формира се подреденото движение на електрически заряди, тоест движение, което има преобладаваща посока в пространството електричество… Частици, чието движение създава електрически ток — носители на ток в повечето случаи са електрони и много по -рядко — йони.

Като се допусне известна неточност, е възможно да се определи токът като насочено движение на електрически заряди. Носителите на ток могат да се движат повече или по -свободно в веществото.

От проводници се наричат ​​вещества, които сравнително добре провеждат тока. Всички метали са проводници, особено сребро, мед и алуминий.

Проводимост на метали се обяснява с факта, че в тях част от външните електрони се отделя от атомите. Положителните експерименти, произтичащи от загубата на тези електрони, са свързани в кристална решетка — твърд (йонен) скелет, в интервалите на който има свободни електрони под формата на един вид електронен газ.

Най -малкото външно електрическо поле създава ток в метала, тоест принуждава свободните електрони да се смесват по посока на електрическите сили, действащи върху тях. Металите се характеризират с намаляване на проводимостта с повишаване на температурата.

Полупроводници провеждат електрически ток много по -лошо от проводниците. Много голям брой вещества принадлежат към броя на полупроводниците и техните свойства са много разнообразни. Електронната проводимост е характерна за полупроводниците (тоест токът в тях се създава, както в металите, от насоченото движение на свободни електрони — не йони) и, за разлика от металите, увеличаване на проводимостта с повишаване на температурата. Като цяло полупроводниците също се характеризират със силна зависимост на проводимостта им от външни влияния — радиация, налягане и т.н.

Диелектрици (изолатори) практически не провеждат ток. Външно електрическо поле причинява nполяризация на атоми, молекули или йони на диелектрициизместване под действието на външно поле на еластично свързаните заряди, които съставляват атом или диелектрична молекула. Броят на свободните електрони в диелектриците е много малък.

Не можете да посочите твърди граници между проводници, полупроводници и диелектрици. В електрическите устройства проводниците служат като път за движение на електрически заряди и са необходими диелектрици за правилно насочване на това движение.

Електрическият ток се създава поради действието върху заряди на сили с неелектростатичен произход, наречени външни сили. Те създават електрическо поле в проводника, което принуждава положителните заряди да се движат в посоката на силите на полето, а отрицателните заряди — електроните — в обратната посока.

Полезно е да се изясни концепцията за транслационното движение на електроните в металите. Свободните електрони са в състояние на произволно движение в пространството между атомите, при обратното топлинно движение на молекулите. Топлинното състояние на тялото се причинява от сблъсъци на молекули помежду си и сблъсъци на електрони с молекули.

Електронът се сблъсква с молекули и променя посоката на своето движение, но постепенно продължава да се движи напред, описвайки много сложна крива. Дългосрочното движение на заредени частици в една определена посока, насложено върху тяхното хаотично движение в различни посоки, се нарича техен дрейф. По този начин електрическият ток в металите, според съвременните възгледи, е дрейф на заредени частици.