ما هي المواد التي توصل الكهرباء
كما تعلم ، فإن الحركة المنظمة لحاملات الشحنة الكهربائية تسمى التيار الكهربائي. يمكن للإلكترونات أن تعمل كحاملات شحنة - في المعادن وأشباه الموصلات والغازات. الأيونات - في المنحلات بالكهرباء والغازات ؛ وفي أشباه الموصلات ، تعمل الثقوب أيضًا كحاملات شحنة كهربائية - روابط تكافؤ غير مملوءة في الذرات تساوي شحنة الإلكترون ، ولكن بشحنة موجبة.
طرح السؤال عن ماهية المواد التي تتصرف كهرباء، سيتعين علينا التكهن حول أسباب التيار في المقام الأول ، أي حول وجود جسيمات مشحونة في مواد معينة. لن نفكر في تيار التحيز هنا ، لأنه ليس تيار توصيل وبالتالي ليس له صلة مباشرة بهذا السؤال.
صحيح ، المعادن هي الموصلات الرئيسية للتيار الكهربائي في كل الهندسة الكهربائية الحديثة. تتميز المعادن بضعف الاتصال بين إلكترونات التكافؤ ، أي إلكترونات مستويات الطاقة الخارجية للذرات ، مع نوى هذه الذرات.
وبسبب ضعف هذه الروابط تحديدًا ، عندما يحدث فرق جهد في الموصل لسبب ما (المجال الكهربائي الدوامي أو الجهد المطبق) ، تبدأ هذه الإلكترونات في التحرك في انهيار جليدي في اتجاه أو آخر ، تتحرك إلكترونات التوصيل داخل الموصل. بلورية شبكية ، كحركة «غاز إلكتروني».
الممثلون النموذجيون للموصلات المعدنية: النحاس والألمنيوم والتنغستن.
مزيد من أسفل القائمة - أشباه الموصلات... أشباه الموصلات ، في قدرتها على توصيل التيار الكهربائي ، تحتل موقعًا وسيطًا بين الموصلات مثل الأسلاك النحاسية والعوازل الكهربائية مثل زجاجي. هنا ، يرتبط إلكترون واحد بذرتين في وقت واحد - الذرات في روابط تساهمية مع بعضها البعض - لذلك ، لكي يبدأ أي إلكترون فردي في التحرك ، ويخلق تيارًا ، يجب أولاً أن يتلقى الطاقة لإدراك قدرته على المغادرة أنت الذرة
على سبيل المثال ، يمكن تسخين أحد أشباه الموصلات وستبدأ بعض الإلكترونات في ترك ذراتها ، أي سيكون هناك شرط لوجود التيار - الحاملات الحرة - الإلكترونات والثقوب - ستظهر في الشبكة البلورية (في المكان الذي غادر فيه الإلكترون ، يبقى أولاً مساحة فارغة بشحنة موجبة - ثقب ، يشغله إلكترون من ذرة أخرى). الممثلون البارزون لأشباه الموصلات النقية هم: الجرمانيوم والسيليكون والبورون. نحن لا نبحث في العلاقات هنا.
الإلكتروليتات قادرة أيضًا على إجراء التيار نظرًا لوجود ناقلات شحن مجانية فيها. لكن الشوارد هي موصلات من النوع الثاني. حاملات الشحنة المجانية في الإلكتروليتات هي أيونات (تسمى الأيونات الموجبة الكاتيونات ، وتسمى الأيونات السالبة الأنيونات).
تتشكل الكاتيونات والأنيونات هنا بسبب عملية التفكك الكهربائي (تفكك الجزيئات إلى أجزاء - إلى أيونات منفصلة) من الأحماض والقواعد والقواعد في محاليلها أو الذوبان. بالتزامن مع التفكك ، تعيد الأيونات الارتباط بالجزيئات - وهذا ما يسمى بالتوازن الديناميكي في الإلكتروليت. مثال على المنحل بالكهرباء هو محلول 40٪ من حامض الكبريتيك في الماء.
أخيرًا ، البلازما - غاز مؤين - هي الحالة الرابعة لتجمع المادة. في البلازما ، تحمل الشحنة الكهربائية بواسطة الإلكترونات ، وكذلك بواسطة الكاتيونات والأنيونات التي تتشكل عند تسخين الغاز أو عند تعرضه للأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية ، أو إشعاع آخر (أو تحت تأثير التدفئة والإشعاع). البلازما شبه محايدة ، أي بداخلها بكميات صغيرة تكون الشحنة الكلية تساوي الصفر في كل مكان. ولكن بسبب حركة جزيئات الغاز ، لا تزال البلازما قادرة على توصيل الكهرباء.
من حيث المبدأ ، تحمي البلازما المجال الكهربائي الخارجي ، حيث يتم فصل الشحنات فيه بواسطة هذا المجال ، ولكن نظرًا لوجود الحركة الحرارية لحاملات الشحنة ، يتم انتهاك شبه حيادية البلازما على النطاقات الصغيرة ويكتسب البلازما عمليا القدرة على إجراء تيار كهربائي. كل الفضاء بين النجوم في الكون مليء بالبلازما ، والنجوم نفسها مصنوعة من البلازما.