Hangi maddeler elektriği iletir
Bildiğiniz gibi elektrik yükü taşıyıcılarının düzenli hareketine elektrik akımı denir. Elektronlar, metallerde, yarı iletkenlerde ve gazlarda bu tür yük taşıyıcıları olarak hareket edebilir; iyonlar — elektrolitlerde ve gazlarda; ve yarı iletkenlerde delikler aynı zamanda elektrik yükünün taşıyıcıları olarak da işlev görür - atomlarda elektron yüküne eşit büyüklükte, ancak pozitif yüklü olan doldurulmamış değerlik bağları.
Maddelerin neler yaptığı sorusunun sorulması elektrik, ilk etapta akıma neyin sebep olduğu, yani belirli maddelerde yüklü parçacıkların varlığı hakkında spekülasyon yapmamız gerekecek. İletim akımı olmadığı ve dolayısıyla bu soruyla doğrudan ilgili olmadığı için burada önyargı akımını dikkate almayacağız.
Doğru, metaller tüm modern elektrik mühendisliğinde elektrik akımının ana iletkenleridir. Metaller, değerlik elektronlarının, yani atomların dış enerji seviyelerinin elektronlarının, bu atomların çekirdekleri ile zayıf bir bağlantısı ile karakterize edilir.
Ve tam da bu bağların zayıflığından dolayı, iletkende herhangi bir nedenle (girdap elektrik alanı veya uygulanan voltaj) potansiyel bir fark oluştuğunda, bu elektronlar bir çığda şu veya bu yönde hareket etmeye başlar, iletim elektronları iletkenin içinde hareket eder. "elektronik gaz" hareketi olarak kristal kafes.
Metal iletkenlerin tipik temsilcileri: bakır, alüminyum, tungsten.
Listenin devamında — yarı iletkenler… Yarı iletkenler, elektrik akımını iletme yetenekleri bakımından, bakır teller gibi iletkenler ile Pleksiglas gibi dielektrikler arasında bir ara konum işgal eder. Burada, bir elektron aynı anda iki atoma bağlıdır - atomlar birbirleriyle kovalent bağlar içindedir - bu nedenle, herhangi bir elektronun hareket etmeye başlaması ve bir akım yaratması için, ayrılma yeteneğini gerçekleştirmek için önce enerji alması gerekir. olduğun atom
Örneğin, bir yarı iletken ısıtılabilir ve elektronların bir kısmı atomlarını terk etmeye başlar, yani akımın var olma koşulu - serbest taşıyıcılar - elektronlar ve delikler - kristal kafeste görünecektir (elektronun ayrıldığı yerde, önce pozitif yüklü boş bir alan kalır - daha sonra başka bir atomdan bir elektron tarafından işgal edilen bir boşluk) . Saf yarı iletkenlerin önde gelen temsilcileri şunlardır: germanyum, silikon, boron. Burada ilişkilere bakmıyoruz.
Elektrolitler ayrıca, içlerinde serbest yük taşıyıcıların varlığından dolayı akımı iletebilirler. Ancak elektrolitler ikinci türden iletkenlerdir. Elektrolitlerdeki serbest yük taşıyıcıları iyonlardır (pozitif iyonlara katyonlar, negatif iyonlara anyonlar denir).
Katyonlar ve anyonlar burada asitlerin, bazların, bazların çözeltilerinde veya eriyiklerinde elektrolitik ayrışma (moleküllerin parçalara - ayrı iyonlara ayrılması) işlemi nedeniyle oluşur. Ayrışma ile eş zamanlı olarak, iyonlar moleküllerle yeniden birleşir - buna elektrolitte dinamik denge denir. Bir elektrolit örneği, sudaki% 40'lık bir sülfürik asit çözeltisidir.
Son olarak, iyonize bir gaz olan plazma, maddenin kümelenmesinin dördüncü halidir.Plazmada elektrik yükü, elektronların yanı sıra gaz ısıtıldığında veya X-ışınlarına, ultraviyole maruz kaldığında oluşan katyonlar ve anyonlar tarafından taşınır. veya diğer radyasyon (veya ısıtma ve radyasyon etkisi altında). Plazma yarı nötrdür, yani içinde küçük hacimlerde toplam yük her yerde sıfıra eşittir. Ancak gaz parçacıklarının hareketliliği nedeniyle, plazma hala elektriği iletebilir.
Prensip olarak, plazma dış elektrik alanını korur, çünkü içindeki yükler bu alan tarafından ayrılır, ancak yük taşıyıcıların termal hareketinin mevcut olması nedeniyle, küçük ölçeklerde plazmanın yarı nötrlüğü ihlal edilir. ve plazma pratik olarak bir elektrik akımını iletme yeteneği kazanır. Evrendeki tüm yıldızlararası boşluk plazma ile doludur ve yıldızların kendileri de plazmadan yapılmıştır.