ผู้ให้บริการกระแสไฟฟ้า

ไฟฟ้าในปัจจุบันมักหมายถึง "ประจุไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง" การมีอยู่จริงของประจุไฟฟ้านั้นถูกเปิดเผยโดยการกระทำที่รุนแรงของประจุไฟฟ้าอื่นๆ ช่องว่างรอบ ๆ ประจุแต่ละอันมีคุณสมบัติพิเศษ: แรงไฟฟ้ากระทำในนั้นซึ่งจะแสดงออกมาเมื่อมีประจุอื่นเข้ามาในพื้นที่นี้ มันเป็นพื้นที่ดังกล่าว สนามไฟฟ้าแรง.

ในขณะที่ประจุอยู่นิ่ง ช่องว่างระหว่างประจุจะมีคุณสมบัติ สนามไฟฟ้า (ไฟฟ้าสถิต)…แต่เมื่อประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ มันก็มีอยู่รอบตัวเช่นกัน สนามแม่เหล็ก… เราพิจารณาคุณสมบัติของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กแยกกัน แต่ในความเป็นจริงแล้ว กระบวนการทางไฟฟ้ามักเกี่ยวข้องกับการมีอยู่ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า.

ประจุไฟฟ้าที่เล็กที่สุดจะรวมเป็นส่วนประกอบใน อะตอม... อะตอมเป็นส่วนที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบทางเคมีที่มีคุณสมบัติทางเคมีของมัน อะตอมเป็นระบบที่ซับซ้อนมาก มวลส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในแกนกลาง อนุภาคมูลฐานที่มีประจุไฟฟ้าจะหมุนรอบอนุภาคในวงโคจรที่แน่นอน — อิเล็กตรอน.

แรงโน้มถ่วงทำให้ดาวเคราะห์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ในวงโคจร และอิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดไปยังนิวเคลียสของอะตอมด้วยแรงไฟฟ้า เป็นที่ทราบกันดีจากประสบการณ์ว่ามีเพียงประจุตรงข้ามเท่านั้นที่ดึงดูดซึ่งกันและกัน ดังนั้นประจุบนนิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอนจึงต้องมีเครื่องหมายต่างกัน ด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์ เป็นเรื่องปกติที่จะคิดว่าประจุของนิวเคลียสเป็นบวกและประจุของอิเล็กตรอนเป็นลบ

การทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนของอะตอมของธาตุแต่ละชนิดมีประจุไฟฟ้าเท่ากันและมีมวลเท่ากัน ในเวลาเดียวกัน ประจุไฟฟ้าเป็นประจุพื้นฐาน นั่นคือ ประจุไฟฟ้าที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

เป็นเรื่องปกติที่จะต้องแยกความแตกต่างระหว่างอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรด้านในของอะตอมและในวงโคจรรอบนอก อิเล็กตรอนในวงโคจรค่อนข้างแน่นด้วยแรงภายในอะตอม แต่อิเล็กตรอนวงนอกสามารถหลุดออกจากอะตอมได้ค่อนข้างง่าย และคงอยู่อย่างอิสระชั่วขณะหรือเกาะกับอะตอมอื่น คุณสมบัติทางเคมีและไฟฟ้าของอะตอมถูกกำหนดโดยอิเล็กตรอนในวงโคจรรอบนอก

ขนาดของประจุบวกบนนิวเคลียสของอะตอมเป็นตัวกำหนดว่าอะตอมนั้นอยู่ในองค์ประกอบทางเคมีหรือไม่ อะตอม (หรือโมเลกุล) เป็นกลางทางไฟฟ้า ตราบใดที่ผลรวมของประจุลบบนอิเล็กตรอนเท่ากับประจุบวกบนนิวเคลียส แต่อะตอมที่สูญเสียอิเล็กตรอนไปหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้นจะกลายเป็นประจุบวกเนื่องจากมีประจุบวกมากเกินไปในนิวเคลียส มันสามารถเคลื่อนที่ได้ภายใต้อิทธิพลของแรงไฟฟ้า (ดึงดูดหรือน่ารังเกียจ) อะตอมดังกล่าวคือ ไอออนบวก… อะตอมที่จับอิเล็กตรอนส่วนเกินกลายเป็น ไอออนลบ.

ตัวพาประจุบวกในนิวเคลียสของอะตอมคือ โปรตอน… เป็นอนุภาคมูลฐานที่ทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน ประจุบวกของโปรตอนมีค่าเท่ากับประจุลบของอิเล็กตรอน แต่มวลของโปรตอนเป็น 1,836 เท่าของมวลของอิเล็กตรอน นิวเคลียสของอะตอม นอกจากโปรตอนแล้ว ยังมีนิวตรอนด้วย ซึ่งเป็นอนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า มวลของนิวตรอนเป็น 1,838 เท่าของมวลของอิเล็กตรอน

ดังนั้น ในบรรดาอนุภาคมูลฐานสามชนิดที่ประกอบกันเป็นอะตอม มีเพียง อิเล็กตรอน และ โปรตอน เท่านั้นที่มีประจุไฟฟ้า แต่ในจำนวนนี้ มีเพียงอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเท่านั้นที่สามารถเคลื่อนที่ภายในสารได้อย่างง่ายดาย และประจุบวกภายใต้สภาวะปกติเท่านั้นที่สามารถเคลื่อนที่ใน ในรูปของไอออนหนัก นั่นคือ การถ่ายเทอะตอมของสาร

การเคลื่อนที่ตามคำสั่งของประจุไฟฟ้าเกิดขึ้น นั่นคือ การเคลื่อนที่ที่มีทิศทางเด่นในอวกาศ ไฟฟ้า… อนุภาคที่มีการเคลื่อนที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า — ตัวพาในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนและน้อยกว่ามากคือไอออน

อนุญาตให้มีความไม่ถูกต้องบางอย่าง จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดกระแสเป็นการเคลื่อนที่โดยตรงของประจุไฟฟ้า พาหะปัจจุบันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระมากหรือน้อยในสาร

จากสายไฟ เรียกว่าสารที่นำกระแสได้ค่อนข้างดี โลหะทุกชนิดเป็นตัวนำ โดยเฉพาะเงิน ทองแดง และอะลูมิเนียม

การนำไฟฟ้าของโลหะ อธิบายได้จากความจริงที่ว่าในอิเล็กตรอนชั้นนอกบางส่วนถูกแยกออกจากอะตอม การทดลองในเชิงบวกซึ่งเป็นผลมาจากการสูญเสียอิเล็กตรอนเหล่านี้เชื่อมต่อกันในโครงตาข่ายคริสตัล ซึ่งเป็นโครงกระดูกที่เป็นของแข็ง (ไอออนิก) ในช่องว่างซึ่งมีอิเล็กตรอนอิสระในรูปของก๊าซอิเล็กตรอนชนิดหนึ่ง

สนามไฟฟ้าภายนอกที่เล็กที่สุดสร้างกระแสในโลหะ นั่นคือบังคับให้อิเล็กตรอนอิสระผสมกันในทิศทางของแรงไฟฟ้าที่กระทำต่อพวกมัน โลหะมีลักษณะดังนี้ ค่าการนำไฟฟ้าลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น.

เซมิคอนดักเตอร์ นำกระแสไฟฟ้าได้แย่กว่าสายไฟมาก สารกึ่งตัวนำจำนวนมากอยู่ในกลุ่มสารกึ่งตัวนำและคุณสมบัติของสารนั้นมีความหลากหลายมาก การนำไฟฟ้าเป็นลักษณะของเซมิคอนดักเตอร์ (นั่นคือกระแสในพวกมันถูกสร้างขึ้นเช่นเดียวกับในโลหะโดยการเคลื่อนที่โดยตรงของอิเล็กตรอนอิสระ - ไม่ใช่ไอออน) และไม่เหมือนกับโลหะคือการนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โดยทั่วไป สารกึ่งตัวนำยังแสดงลักษณะเฉพาะด้วยการพึ่งพาอย่างมากของการนำไฟฟ้ากับอิทธิพลภายนอก เช่น การแผ่รังสี ความดัน ฯลฯ

ไดอิเล็กทริก (ฉนวน) พวกเขาไม่ได้นำกระแสไฟฟ้า สนามไฟฟ้าภายนอกทำให้เกิด nโพลาไรเซชันของอะตอม โมเลกุล หรือไอออนของไดอิเล็กตริกการกระจัดภายใต้การกระทำของสนามภายนอกของประจุที่ยึดเกาะด้วยอิลาสติกซึ่งประกอบกันเป็นอะตอมหรือโมเลกุลไดอิเล็กตริก จำนวนอิเล็กตรอนอิสระในไดอิเล็กตริกมีน้อยมาก

คุณไม่สามารถระบุขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างตัวนำ สารกึ่งตัวนำ และไดอิเล็กตริก ในอุปกรณ์ไฟฟ้า สายไฟทำหน้าที่เป็นเส้นทางการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า และจำเป็นต้องใช้ไดอิเล็กตริกเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่นี้อย่างเหมาะสม

กระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการกระทำของประจุของแรงที่ไม่เกิดไฟฟ้าสถิตซึ่งเรียกว่าแรงภายนอกพวกมันสร้างสนามไฟฟ้าในเส้นลวด ซึ่งบังคับให้ประจุบวกเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรงสนาม และประจุลบซึ่งก็คืออิเล็กตรอน ในทิศทางตรงกันข้าม

มันมีประโยชน์ในการอธิบายแนวคิดของการเคลื่อนที่แบบแปลของอิเล็กตรอนในโลหะ อิเล็กตรอนอิสระอยู่ในสถานะของการเคลื่อนที่แบบสุ่มในช่องว่างระหว่างอะตอมในการเคลื่อนที่แบบย้อนกลับของโมเลกุล สภาวะความร้อนของร่างกายเกิดจากการชนกันของโมเลกุลและการชนกันของอิเล็กตรอนกับโมเลกุล

อิเล็กตรอนชนกับโมเลกุลและเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ แต่ค่อยๆ เคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอธิบายถึงเส้นโค้งที่ซับซ้อนมาก การเคลื่อนที่ในระยะยาวของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ซึ่งซ้อนทับกับการเคลื่อนที่ที่วุ่นวายในทิศทางต่างๆ เรียกว่า การเลื่อนลอย ดังนั้นกระแสไฟฟ้าในโลหะตามมุมมองสมัยใหม่จึงเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า