Pembawa arus elektrik

Elektrik hari ini biasanya ditakrifkan sebagai "cas elektrik dan medan elektromagnet yang berkaitan". Kewujudan cas elektrik didedahkan dengan tindakan kuat mereka pada cas lain. Ruang di sekeliling setiap cas mempunyai ciri khas: daya elektrik bertindak di dalamnya, yang ditunjukkan apabila cas lain dimasukkan ke dalam ruang ini. Ia adalah satu ruang daya medan elektrik.

Walaupun caj adalah pegun, ruang di antara mereka mempunyai sifat medan elektrik (elektrostatik).… Tetapi apabila pertuduhan bergerak, maka terdapat juga di sekeliling mereka medan magnet… Kami menganggap sifat medan elektrik dan magnet secara berasingan, tetapi pada hakikatnya proses elektrik sentiasa berkaitan dengan kewujudan medan elektromagnet.

Caj elektrik terkecil dimasukkan sebagai komponen dalam atom... Atom ialah bahagian terkecil unsur kimia yang membawa sifat kimianya. Atom adalah sistem yang sangat kompleks. Kebanyakan jisimnya tertumpu di teras. Zarah asas bercas elektrik berputar mengelilingi yang terakhir dalam orbit tertentu — elektron.

Daya graviti mengekalkan planet bergerak mengelilingi Matahari dalam orbit, dan elektron tertarik ke nukleus atom oleh daya elektrik. Dari pengalaman diketahui bahawa hanya cas yang bertentangan menarik antara satu sama lain. Oleh itu, caj pada nukleus atom dan elektron mestilah berbeza dalam tanda. Atas sebab sejarah, adalah lazim untuk menganggap cas nukleus sebagai positif dan cas elektron sebagai negatif.

Banyak eksperimen telah menunjukkan bahawa elektron atom setiap unsur mempunyai cas elektrik yang sama dan jisim yang sama. Pada masa yang sama, cas elektronik adalah asas, iaitu, cas elektrik terkecil yang mungkin.

Adalah lazim untuk membezakan antara elektron yang terletak di orbit dalam atom dan di orbit luar. Elektron dalam dipegang agak ketat di orbitnya oleh daya intraatomik. Tetapi elektron-elektron luar secara relatifnya boleh dengan mudah terlepas daripada atom dan kekal bebas untuk sementara waktu atau melekat pada atom lain. Sifat kimia dan elektrik atom ditentukan oleh elektron di orbit luarnya.

Magnitud cas positif pada nukleus atom menentukan sama ada atom itu tergolong dalam unsur kimia tertentu. Atom (atau molekul) adalah neutral elektrik selagi jumlah cas negatif pada elektron sama dengan cas positif pada nukleus. Tetapi atom yang telah kehilangan satu atau lebih elektron menjadi bercas positif kerana lebihan cas positif pada nukleus. Ia boleh bergerak di bawah pengaruh daya elektrik (menarik atau menjijikkan). Atom sedemikian adalah ion positif… Atom yang telah menangkap elektron berlebihan menjadi ion negatif.

Pembawa cas positif dalam nukleus atom ialah proton… Ia adalah zarah asas yang berfungsi sebagai nukleus atom hidrogen. Caj positif proton secara berangka sama dengan cas negatif elektron, tetapi jisim proton ialah 1836 kali jisim elektron. Nukleus atom, sebagai tambahan kepada proton, juga mengandungi neutron - zarah yang tidak mempunyai cas elektrik. Jisim neutron ialah 1838 kali jisim elektron.

Oleh itu, daripada tiga zarah asas yang membentuk atom, hanya elektron dan proton yang mempunyai cas elektrik. Tetapi daripada jumlah ini, hanya elektron bercas negatif yang mudah bergerak di dalam bahan, dan cas positif dalam keadaan normal hanya boleh bergerak dalam bentuk ion berat, iaitu pemindahan atom bahan.

Pergerakan tertib cas elektrik terbentuk, iaitu pergerakan yang mempunyai arah utama di angkasa elektrik… Zarah yang gerakannya menghasilkan arus elektrik — pembawa semasa dalam kebanyakan kes adalah elektron dan lebih jarang - ion.

Membenarkan beberapa ketidaktepatan, adalah mungkin untuk menentukan arus sebagai pergerakan terarah cas elektrik. Pembawa semasa boleh bergerak lebih kurang bebas dalam bahan.

Daripada wayar dipanggil bahan yang mengalirkan arus dengan agak baik. Semua logam adalah konduktor, terutamanya perak, kuprum, dan aluminium.

Kekonduksian logam dijelaskan oleh fakta bahawa di dalamnya beberapa elektron luar dipisahkan daripada atom. Eksperimen positif yang terhasil daripada kehilangan elektron ini disambungkan dalam kekisi kristal — rangka pepejal (ionik), dalam ruang yang terdapat elektron bebas dalam bentuk sejenis gas elektron.

Medan elektrik luaran terkecil menghasilkan arus dalam logam, iaitu, memaksa elektron bebas bercampur ke arah daya elektrik yang bertindak ke atasnya. Logam dicirikan oleh penurunan kekonduksian dengan peningkatan suhu.

Semikonduktor mengalirkan arus elektrik jauh lebih teruk daripada wayar. Sebilangan besar bahan tergolong dalam bilangan semikonduktor dan sifatnya sangat pelbagai. Kekonduksian elektronik adalah ciri semikonduktor (iaitu, arus di dalamnya dicipta, seperti dalam logam, oleh pergerakan elektron bebas yang diarahkan - bukan ion) dan, tidak seperti logam, peningkatan kekonduksian dengan peningkatan suhu. Secara umum, semikonduktor juga dicirikan oleh pergantungan kuat kekonduksian mereka pada pengaruh luar - sinaran, tekanan, dll.

Dielektrik (penebat) mereka boleh dikatakan tidak mengalirkan arus. Medan elektrik luar menyebabkan npolarisasi atom, molekul atau ion dielektrikanjakan di bawah tindakan medan luar cas terikat elastik yang membentuk atom atau molekul dielektrik. Bilangan elektron bebas dalam dielektrik adalah sangat kecil.

Anda tidak boleh menentukan sempadan keras antara konduktor, semikonduktor dan dielektrik. Dalam peranti elektrik, wayar berfungsi sebagai laluan untuk pergerakan cas elektrik, dan dielektrik diperlukan untuk mengarahkan pergerakan ini dengan betul.

Arus elektrik tercipta kerana tindakan ke atas cas-cas daya asal bukan elektrostatik, dipanggil daya luar.Mereka mencipta medan elektrik dalam wayar, yang memaksa cas positif bergerak ke arah daya medan, dan cas negatif, elektron, ke arah yang bertentangan.

Ia berguna untuk menjelaskan konsep gerakan translasi elektron dalam logam. Elektron bebas berada dalam keadaan pergerakan rawak dalam ruang antara atom, dalam pergerakan terma terbalik molekul. Keadaan haba badan disebabkan oleh perlanggaran molekul antara satu sama lain dan perlanggaran elektron dengan molekul.

Elektron berlanggar dengan molekul dan mengubah arah pergerakannya, tetapi secara beransur-ansur terus bergerak ke hadapan, menggambarkan lengkung yang sangat kompleks. Pergerakan jangka panjang zarah bercas dalam satu arah tertentu, ditindih pada pergerakan kacau mereka dalam arah yang berbeza, dipanggil hanyutan mereka. Oleh itu, arus elektrik dalam logam, menurut pandangan moden, adalah hanyutan zarah bercas.