Quali sostanze conducono l'elettricità

Come sai, il movimento ordinato dei portatori di carica elettrica è chiamato corrente elettrica. Gli elettroni possono agire come tali portatori di carica nei metalli, nei semiconduttori e nei gas; ioni — in elettroliti e gas; e nei semiconduttori, le lacune fungono anche da portatori di carica elettrica: legami di valenza non riempiti in atomi uguali in grandezza alla carica dell'elettrone, ma con una carica positiva.

Porre la domanda su quali sostanze conducono elettricità, dovremo speculare su ciò che causa la corrente in primo luogo, vale a dire sulla presenza di particelle cariche in certe sostanze. Non considereremo qui la corrente di polarizzazione, poiché non è una corrente di conduzione e quindi non è direttamente rilevante per questa domanda.

Giusto, i metalli sono i principali conduttori di corrente elettrica in tutta l'ingegneria elettrica moderna. I metalli sono caratterizzati da una debole connessione degli elettroni di valenza, cioè gli elettroni dei livelli energetici esterni degli atomi, con i nuclei di questi atomi.

E proprio a causa della debolezza di questi legami, quando per qualche motivo si verifica una differenza di potenziale nel conduttore (campo elettrico parassita o tensione applicata), questi elettroni iniziano a muoversi a valanga in una direzione o nell'altra, gli elettroni di conduzione si muovono all'interno del reticolo cristallino, come movimento di «gas elettronico».

Rappresentanti tipici dei conduttori metallici: rame, alluminio, tungsteno.

Più in basso nell'elenco - semiconduttori… I semiconduttori, nella loro capacità di condurre corrente elettrica, occupano una posizione intermedia tra conduttori come i fili di rame e dielettrici come il plexiglas. Qui, un elettrone è legato a due atomi contemporaneamente - gli atomi sono in legami covalenti tra loro - quindi, affinché ogni singolo elettrone considerato inizi a muoversi, creando una corrente, deve prima ricevere energia per realizzare la sua capacità di lasciare l'atomo che sei

Ad esempio, un semiconduttore può essere riscaldato e alcuni degli elettroni inizieranno a lasciare i loro atomi, cioè ci saranno condizione per l'esistenza della corrente - i portatori liberi - elettroni e buchi - appariranno nel reticolo cristallino (nel punto in cui è uscito l'elettrone, prima rimane uno spazio vuoto con una carica positiva - un buco, che viene poi occupato da un elettrone di un altro atomo) . Rappresentanti di spicco dei semiconduttori puri sono: germanio, silicio, boro. Non stiamo guardando le relazioni qui.

Gli elettroliti sono anche in grado di condurre corrente a causa della presenza di portatori di carica gratuiti in essi. Ma gli elettroliti sono conduttori del secondo tipo. I portatori di carica liberi negli elettroliti sono ioni (gli ioni positivi sono chiamati cationi, gli ioni negativi sono chiamati anioni).

I cationi e gli anioni si formano qui a causa del processo di dissociazione elettrolitica (rottura delle molecole in parti - in ioni separati) di acidi, basi, basi nelle loro soluzioni o si sciolgono. Contemporaneamente alla dissociazione, gli ioni si riassociano alle molecole: questo è chiamato equilibrio dinamico nell'elettrolita. Un esempio di elettrolita è una soluzione al 40% di acido solforico in acqua.

Infine, il plasma - un gas ionizzato - è il quarto stato di aggregazione della materia.Nel plasma, la carica elettrica è trasportata dagli elettroni, così come dai cationi e dagli anioni formati quando il gas viene riscaldato o quando è esposto ai raggi X, ultravioletti , o altra radiazione (o sotto l'azione del riscaldamento e della radiazione). Il plasma è quasi neutro, cioè al suo interno in piccoli volumi la carica totale è ovunque uguale a zero. Ma a causa della mobilità delle particelle di gas, il plasma è ancora in grado di condurre elettricità.

In linea di principio, il plasma scherma il campo elettrico esterno, poiché le cariche sono separate in esso da questo campo, ma a causa del fatto che è presente il movimento termico dei portatori di carica, su piccole scale viene violata la quasi neutralità del plasma e il plasma acquista praticamente la capacità di condurre una corrente elettrica. Tutto lo spazio interstellare dell'universo è pieno di plasma e le stelle stesse sono fatte di plasma.