Chất nào dẫn điện
Như bạn đã biết, chuyển động có trật tự của các hạt mang điện được gọi là dòng điện. Các electron có thể đóng vai trò là hạt mang điện như vậy—trong kim loại, chất bán dẫn và chất khí; ion — trong chất điện phân và chất khí; và trong chất bán dẫn, lỗ trống cũng đóng vai trò là hạt mang điện—các liên kết hóa trị chưa được lấp đầy trong nguyên tử có độ lớn bằng điện tích của electron, nhưng mang điện tích dương.
Đặt câu hỏi chất nào dẫn điện điện, trước tiên chúng ta sẽ phải suy đoán về nguyên nhân gây ra dòng điện, cụ thể là về sự hiện diện của các hạt tích điện trong một số chất. Chúng tôi sẽ không xem xét dòng điện phân cực ở đây, vì nó không phải là dòng điện dẫn và do đó không liên quan trực tiếp đến câu hỏi này.
Đúng vậy, kim loại là chất dẫn điện chính trong tất cả các kỹ thuật điện hiện đại. Kim loại được đặc trưng bởi liên kết yếu của các electron hóa trị, nghĩa là các electron ở các mức năng lượng bên ngoài của nguyên tử, với hạt nhân của các nguyên tử này.
Và chính vì sự yếu kém của các liên kết này, khi một sự khác biệt tiềm năng xảy ra trong dây dẫn vì một lý do nào đó (điện trường xoáy hoặc điện áp đặt vào), các electron này bắt đầu di chuyển theo một trận tuyết lở theo hướng này hay hướng khác, các electron dẫn di chuyển bên trong mạng tinh thể, như chuyển động «khí điện tử».
Đại diện tiêu biểu của dây dẫn kim loại: đồng, nhôm, vonfram.
Xa hơn nữa trong danh sách - chất bán dẫn… Chất bán dẫn, với khả năng dẫn dòng điện, chiếm vị trí trung gian giữa chất dẫn điện như dây đồng và chất điện môi như Plexiglas. Ở đây, một electron được liên kết với hai nguyên tử cùng một lúc — các nguyên tử có liên kết cộng hóa trị với nhau — do đó, để bất kỳ electron riêng lẻ nào được coi là bắt đầu chuyển động, tạo ra dòng điện, trước tiên nó phải nhận được năng lượng để nhận ra khả năng rời đi của nó bạn là nguyên tử
Ví dụ, một chất bán dẫn có thể bị nung nóng và một số electron sẽ bắt đầu rời khỏi nguyên tử của chúng, nghĩa là sẽ có điều kiện tồn tại của dòng điện — các hạt tải điện tự do — electron và lỗ trống — sẽ xuất hiện trong mạng tinh thể (ở vị trí electron rời đi, đầu tiên có một khoảng trống mang điện tích dương — lỗ trống, sau đó bị electron từ nguyên tử khác chiếm giữ) . Các đại diện nổi bật của chất bán dẫn tinh khiết là: gecmani, silic, bo. Chúng tôi không nhìn vào các mối quan hệ ở đây.
Chất điện phân cũng có khả năng dẫn điện do có các hạt tải điện tự do trong đó. Nhưng chất điện phân là chất dẫn điện loại hai. Hạt tải điện tự do trong chất điện phân là các ion (ion dương gọi là cation, ion âm gọi là anion).
Các cation và anion được hình thành ở đây do quá trình phân ly điện phân (phân hủy các phân tử thành các phần - thành các ion riêng biệt) của axit, bazơ, bazơ trong dung dịch hoặc tan chảy của chúng. Đồng thời với sự phân ly, các ion lại liên kết với các phân tử—đây được gọi là trạng thái cân bằng động trong chất điện phân. Một ví dụ về chất điện phân là dung dịch axit sunfuric 40% trong nước.
Cuối cùng, plasma — một chất khí bị ion hóa — là trạng thái tập hợp vật chất thứ 4. Trong plasma, điện tích được mang bởi các electron, cũng như bởi các cation và anion được hình thành khi chất khí được đốt nóng hoặc khi tiếp xúc với tia X, tia cực tím , hoặc bức xạ khác (hoặc dưới tác động của nhiệt và bức xạ). Plasma gần như trung tính, nghĩa là bên trong nó với những thể tích nhỏ, tổng điện tích ở mọi nơi bằng không. Nhưng do tính di động của các hạt khí nên plasma vẫn có khả năng dẫn điện.
Về nguyên tắc, plasma che chắn điện trường bên ngoài, vì các điện tích được phân tách trong nó bởi trường này, nhưng do thực tế là có chuyển động nhiệt của các hạt mang điện, nên ở quy mô nhỏ, tính gần như trung hòa của plasma bị vi phạm và plasma trên thực tế có được khả năng dẫn dòng điện . Tất cả không gian giữa các vì sao trong vũ trụ đều chứa đầy plasma và bản thân các ngôi sao cũng được tạo thành từ plasma.