สารอะไรนำไฟฟ้าได้

ดังที่คุณทราบ การเคลื่อนที่ตามคำสั่งของพาหะประจุไฟฟ้าเรียกว่า กระแสไฟฟ้า อิเล็กตรอนสามารถทำหน้าที่เป็นตัวพาประจุเช่นในโลหะ สารกึ่งตัวนำ และก๊าซ ไอออน — ในอิเล็กโทรไลต์และก๊าซ และในเซมิคอนดักเตอร์ รูยังทำหน้าที่เป็นพาหะของประจุไฟฟ้า—พันธะวาเลนซ์ที่ยังไม่เติมในอะตอมที่มีขนาดเท่ากับประจุอิเล็กตรอน แต่มีประจุบวก

ถามคำถามว่าสารใดนำไฟฟ้า ไฟฟ้าเราจะต้องคาดเดาว่าอะไรเป็นสาเหตุของกระแสในตอนแรกกล่าวคือการปรากฏตัวของอนุภาคที่มีประจุในสารบางชนิด เราจะไม่พิจารณากระแสอคติในที่นี้ เนื่องจากไม่ใช่กระแสการนำไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับคำถามนี้

ใช่ โลหะเป็นตัวนำหลักของกระแสไฟฟ้าในวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่ทั้งหมด โลหะมีลักษณะเป็นการเชื่อมต่อที่อ่อนแอของเวเลนซ์อิเล็กตรอน นั่นคือ อิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอกของอะตอม กับนิวเคลียสของอะตอมเหล่านี้

และเนื่องจากความอ่อนแอของพันธะเหล่านี้ เมื่อความต่างศักย์เกิดขึ้นในตัวนำด้วยเหตุผลบางอย่าง (สนามไฟฟ้าไหลวนหรือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้) อิเล็กตรอนเหล่านี้เริ่มเคลื่อนที่ในหิมะถล่มในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง อิเล็กตรอนตัวนำจะเคลื่อนที่ภายใน ตาข่ายคริสตัลเป็นการเคลื่อนไหวของ «แก๊สอิเล็กทรอนิกส์»

ตัวแทนทั่วไปของตัวนำโลหะ: ทองแดง, อลูมิเนียม, ทังสเตน

เพิ่มเติมในรายการ — สารกึ่งตัวนำ… สารกึ่งตัวนำที่มีความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า ครอบครองตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างตัวนำ เช่น สายทองแดงและไดอิเล็กตริก เช่น เพล็กซิกลาส ในที่นี้ อิเล็กตรอน 1 ตัวจับกับอะตอม 2 อะตอมพร้อมกัน - อะตอมมีพันธะโควาเลนต์ซึ่งกันและกัน - ดังนั้น เพื่อให้อิเล็กตรอนแต่ละตัวที่เริ่มเคลื่อนที่สร้างกระแส จะต้องได้รับพลังงานก่อนจึงจะตระหนักถึงความสามารถในการปล่อย อะตอมที่คุณเป็น

ตัวอย่างเช่น สารกึ่งตัวนำสามารถถูกให้ความร้อนและอิเล็กตรอนบางส่วนจะเริ่มออกจากอะตอม นั่นคือจะมี เงื่อนไขของการดำรงอยู่ของปัจจุบัน — ตัวพาอิสระ — อิเล็กตรอนและโฮล — จะปรากฏอยู่ในโครงตาข่ายคริสตัล (ในตำแหน่งที่อิเล็กตรอนจากไป อันดับแรกจะเหลือพื้นที่ว่างที่มีประจุบวก — รูซึ่งจากนั้นอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นจะครอบครอง) . ตัวแทนที่โดดเด่นของเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์ ได้แก่ เจอร์เมเนียม ซิลิกอน โบรอน เราไม่ได้ดูความสัมพันธ์ที่นี่

อิเล็กโทรไลต์ยังสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้เนื่องจากมีตัวพาประจุฟรีอยู่ในตัว แต่อิเล็กโทรไลต์เป็นตัวนำชนิดที่สอง ตัวพาประจุอิสระในอิเล็กโทรไลต์คือไอออน (ไอออนบวกเรียกว่าไอออนบวก ไอออนลบเรียกว่าแอนไอออน)

ไอออนบวกและไอออนเกิดขึ้นที่นี่เนื่องจากกระบวนการแยกตัวด้วยไฟฟ้า (การแตกตัวของโมเลกุลออกเป็นส่วนๆ - เป็นไอออนที่แยกจากกัน) ของกรด เบส เบสในสารละลายหรือละลาย พร้อมกันกับการแตกตัว ไอออนจะรวมตัวกับโมเลกุลอีกครั้ง ซึ่งเรียกว่าสมดุลไดนามิกในอิเล็กโทรไลต์ ตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์คือสารละลายกรดซัลฟิวริก 40% ในน้ำ

ประการสุดท้าย พลาสมา ซึ่งเป็นก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนเป็นสถานะที่สี่ของการรวมตัวของสสาร ในพลาสมา ประจุไฟฟ้าถูกนำพาโดยอิเล็กตรอน เช่นเดียวกับไอออนบวกและไอออนที่ก่อตัวขึ้นเมื่อก๊าซได้รับความร้อนหรือเมื่อสัมผัสกับรังสีเอกซ์ อัลตราไวโอเลต หรือการแผ่รังสีอื่น ๆ (หรือภายใต้การกระทำของความร้อนและการแผ่รังสี) พลาสมามีลักษณะกึ่งกลาง นั่นคือ ประจุไฟฟ้าทั้งหมดภายในปริมาตรน้อยจะมีค่าเท่ากับศูนย์ แต่เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคก๊าซ พลาสมายังคงสามารถนำไฟฟ้าได้

โดยหลักการแล้วพลาสมาป้องกันสนามไฟฟ้าภายนอกเนื่องจากประจุจะถูกแยกออกจากกันโดยสนามนี้ แต่เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของตัวพาประจุมีอยู่จึงละเมิดความเป็นกึ่งกลางของพลาสมาในระดับเล็กน้อย และพลาสมาได้รับความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า . พื้นที่ระหว่างดวงดาวทั้งหมดในจักรวาลเต็มไปด้วยพลาสมา และดวงดาวเองก็ทำจากพลาสมา