Welke stoffen geleiden elektriciteit
Zoals u weet, wordt de geordende beweging van elektrische ladingdragers elektrische stroom genoemd. Elektronen kunnen als dergelijke ladingdragers fungeren - in metalen, halfgeleiders en gassen; ionen - in elektrolyten en gassen; en in halfgeleiders fungeren gaten ook als dragers van elektrische lading - ongevulde valentiebindingen in atomen die even groot zijn als de elektronenlading, maar met een positieve lading.
De vraag stellen welke stoffen geleiden elektriciteit, zullen we moeten speculeren over wat de stroom in de eerste plaats veroorzaakt, namelijk over de aanwezigheid van geladen deeltjes in bepaalde stoffen. We zullen hier geen biasstroom beschouwen, omdat het geen geleidingsstroom is en daarom niet direct relevant is voor deze vraag.
Juist, metalen zijn de belangrijkste geleiders van elektrische stroom in alle moderne elektrotechniek. Metalen worden gekenmerkt door een zwakke verbinding van de valentie-elektronen, dat wil zeggen de elektronen van de buitenste energieniveaus van de atomen, met de kernen van deze atomen.
En juist vanwege de zwakte van deze bindingen, wanneer er om de een of andere reden een potentiaalverschil optreedt in de geleider (wervel elektrisch veld of aangelegde spanning), beginnen deze elektronen in een lawine in een of andere richting te bewegen, de geleidingselektronen bewegen binnen de kristalrooster, als «elektronische gas» beweging.
Typische vertegenwoordigers van metalen geleiders: koper, aluminium, wolfraam.
Verderop in de lijst — halfgeleiders… Halfgeleiders, in hun vermogen om elektrische stroom te geleiden, nemen een tussenpositie in tussen geleiders zoals koperdraden en diëlektrica zoals plexiglas. Hier is één elektron gebonden aan twee atomen tegelijk - de atomen zijn in covalente bindingen met elkaar - daarom moet elk afzonderlijk elektron, dat wordt overwogen om te beginnen te bewegen en een stroom te creëren, eerst energie ontvangen om zijn vermogen om te vertrekken te realiseren het atoom dat je bent
Een halfgeleider kan bijvoorbeeld worden verwarmd en sommige elektronen zullen hun atomen beginnen te verlaten, dat wil zeggen, er zullen voorwaarde voor het bestaan van stroom — vrije dragers — elektronen en gaten — verschijnen in het kristalrooster (op de plaats waar het elektron is vertrokken, blijft eerst een lege ruimte met een positieve lading over — een gat, dat vervolgens wordt ingenomen door een elektron van een ander atoom) . Prominente vertegenwoordigers van pure halfgeleiders zijn: germanium, silicium, boor. We kijken hier niet naar relaties.
Elektrolyten zijn ook in staat stroom te geleiden vanwege de aanwezigheid van vrije ladingsdragers erin. Maar elektrolyten zijn geleiders van de tweede soort. De vrije ladingsdragers in elektrolyten zijn ionen (positieve ionen worden kationen genoemd, negatieve ionen worden anionen genoemd).
Kationen en anionen worden hier gevormd als gevolg van het proces van elektrolytische dissociatie (afbraak van moleculen in delen - in afzonderlijke ionen) van zuren, basen, basen in hun oplossingen of smeltingen. Gelijktijdig met de dissociatie associëren de ionen zich opnieuw met moleculen - dit wordt dynamisch evenwicht in de elektrolyt genoemd. Een voorbeeld van een elektrolyt is een 40% oplossing van zwavelzuur in water.
Ten slotte is plasma - een geïoniseerd gas - de vierde aggregatietoestand van materie. In plasma wordt elektrische lading gedragen door elektronen, maar ook door kationen en anionen die worden gevormd wanneer gas wordt verwarmd of wanneer het wordt blootgesteld aan röntgenstraling, ultraviolet licht. , of andere straling (of onder invloed van verwarming en straling). Plasma is quasi-neutraal, dat wil zeggen, in kleine volumes is de totale lading overal gelijk aan nul. Maar door de mobiliteit van de gasdeeltjes is het plasma nog steeds in staat om elektriciteit te geleiden.
In principe schermt het plasma het externe elektrische veld af, aangezien de ladingen daarin door dit veld worden gescheiden, maar vanwege het feit dat de thermische beweging van de ladingsdragers aanwezig is, wordt op kleine schaal de quasi-neutraliteit van het plasma geschonden en het plasma krijgt praktisch het vermogen om een elektrische stroom te geleiden. Alle interstellaire ruimte in het universum is gevuld met plasma en de sterren zelf zijn gemaakt van plasma.