Elektros srovės nešikliai

Elektra šiandien paprastai apibrėžiama kaip „elektros krūviai ir su jais susiję elektromagnetiniai laukai“. Elektros krūvių egzistavimą atskleidžia stiprus jų poveikis kitiems krūviams. Erdvė aplink kiekvieną krūvį turi ypatingų savybių: joje veikia elektros jėgos, kurios pasireiškia įvedant į šią erdvę kitus krūvius. Tai tokia erdvė jėgos elektrinis laukas.

Kol krūviai stovi, tarpas tarp jų turi savybių elektrinis (elektrostatinis) laukas… Bet kai užtaisai juda, aplink juos taip pat yra magnetinis laukas… Elektrinio ir magnetinio lauko savybes vertiname atskirai, tačiau iš tikrųjų elektriniai procesai visada yra susiję su egzistavimu elektromagnetinis laukas.

Mažiausi elektros krūviai yra įtraukti kaip komponentai atomas... Atomas yra mažiausia cheminio elemento dalis, kuri turi savo chemines savybes. Atomas yra labai sudėtinga sistema. Didžioji jo masės dalis yra sutelkta šerdyje. Elektra įkrautos elementarios dalelės sukasi aplink pastarąsias tam tikromis orbitomis - elektronų.

Gravitacinės jėgos palaiko planetų judėjimą aplink Saulę orbitomis, o elektronus prie atomo branduolio pritraukia elektros jėgos. Iš patirties žinoma, kad vienas kitą traukia tik priešingi krūviai. Todėl atomo branduolio ir elektronų krūviai turi būti skirtingi. Dėl istorinių priežasčių įprasta manyti, kad branduolio krūvis yra teigiamas, o elektronų – kaip neigiamas.

Daugybė eksperimentų parodė, kad kiekvieno elemento atomų elektronai turi vienodą elektros krūvį ir vienodą masę. Tuo pačiu metu elektroninis krūvis yra elementarus, tai yra mažiausias įmanomas elektros krūvis.

Įprasta atskirti elektronus, esančius vidinėse atomo orbitose ir išorinėse orbitose. Vidiniai elektronai yra gana tvirtai laikomi savo orbitose intraatominių jėgų. Tačiau išoriniai elektronai gali gana lengvai atsiskirti nuo atomo ir kurį laiką likti laisvi arba prisijungti prie kito atomo. Atomo chemines ir elektrines savybes lemia jo išorinėse orbitose esantys elektronai.

Teigiamo krūvio atomo branduolyje dydis lemia, ar atomas priklauso tam tikram cheminiam elementui. Atomas (arba molekulė) yra elektriškai neutralus, kol elektronų neigiamų krūvių suma yra lygi teigiamam branduolio krūviui. Tačiau atomas, praradęs vieną ar daugiau elektronų, tampa teigiamai įkrautas dėl perteklinio teigiamo krūvio branduolyje. Jis gali judėti veikiamas elektrinių jėgų (patraukiančių ar atstumiančių). Toks atomas yra teigiamas jonas... Atomas, kuris sugavo elektronų perteklių, tampa neigiamas jonas.

Teigiamas krūvininkas atomo branduolyje yra protonas… Tai elementarioji dalelė, kuri tarnauja kaip vandenilio atomo branduolys. Teigiamas protono krūvis skaitine prasme lygus neigiamam elektrono krūviui, tačiau protono masė yra 1836 kartus didesnė už elektrono masę. Atomų branduoliuose, be protonų, yra ir neutronų – dalelių, kurios neturi elektros krūvio. Neutrono masė yra 1838 kartus didesnė už elektrono masę.

Taigi iš trijų elementariųjų dalelių, sudarančių atomus, elektros krūvį turi tik elektronas ir protonas, tačiau iš jų tik neigiamai įkrauti elektronai gali lengvai judėti medžiagos viduje, o teigiami krūviai normaliomis sąlygomis gali judėti tik sunkiųjų jonų forma, tai yra medžiagos atomų perkėlimas.

Susiformuoja tvarkingas elektros krūvių judėjimas, tai yra judėjimas, kuris erdvėje turi vyraujančią kryptį elektros… Dalelės, kurių judėjimas sukuria elektros srovę – srovės nešėjai dažniausiai yra elektronai ir daug rečiau – jonai.

Atsižvelgiant į tam tikrą netikslumą, srovę galima apibrėžti kaip kryptingą elektros krūvių judėjimą. Srovės nešikliai gali judėti daugiau ar mažiau laisvai medžiagoje.

Iš laidų vadinamos santykinai gerai srovę praleidžiančiomis medžiagomis. Visi metalai yra laidininkai, ypač sidabras, varis ir aliuminis.

Metalų laidumas paaiškinama tuo, kad juose dalis išorinių elektronų yra atskirti nuo atomų. Teigiami eksperimentai, atsirandantys dėl šių elektronų praradimo, yra sujungti į kristalinę gardelę - kietą (joninį) skeletą, kurio erdvėse yra laisvų elektronų savotiškų elektronų dujų pavidalu.

Mažiausias išorinis elektrinis laukas sukuria srovę metale, tai yra verčia laisvuosius elektronus maišytis juos veikiančių elektrinių jėgų kryptimi. Metalams būdinga laidumo sumažėjimas didėjant temperatūrai.

Puslaidininkiai praleidžia elektros srovę daug blogiau nei laidai. Puslaidininkių skaičiui priklauso labai daug medžiagų ir jų savybės yra labai įvairios. Puslaidininkiams būdingas elektroninis laidumas (tai yra, srovė juose susidaro, kaip ir metaluose, kryptingai judant laisviesiems elektronams, o ne jonams) ir, skirtingai nei metalams, didėja laidumas, kylant temperatūrai. Apskritai puslaidininkiams taip pat būdinga stipri jų laidumo priklausomybė nuo išorinių poveikių – spinduliuotės, slėgio ir kt.

Dielektrikai (izoliatoriai) jie praktiškai nelaidžia srovės. Išorinis elektrinis laukas sukelia ndielektrikų atomų, molekulių ar jonų poliarizacijatampriai surištų krūvių, sudarančių atomą arba dielektrinę molekulę, poslinkis veikiant išoriniam laukui. Laisvųjų elektronų skaičius dielektrikuose yra labai mažas.

Negalite nurodyti griežtų ribų tarp laidininkų, puslaidininkių ir dielektrikų. Elektros prietaisuose laidai tarnauja kaip elektros krūvių judėjimo kelias, o norint tinkamai nukreipti šį judėjimą, reikalingi dielektrikai.

Elektros srovė susidaro veikiant neelektrostatinės kilmės jėgų, vadinamų išorinėmis jėgomis, krūvius.Jie laidoje sukuria elektrinį lauką, kuris priverčia teigiamus krūvius judėti lauko jėgų kryptimi, o neigiamus – elektronus – priešinga kryptimi.

Naudinga išsiaiškinti elektronų transliacinio judėjimo metaluose sampratą. Laisvieji elektronai yra atsitiktinio judėjimo būsenoje erdvėje tarp atomų, atvirkštinio terminio molekulių judėjimo būsenoje. Kūno šiluminę būseną sukelia molekulių susidūrimai tarpusavyje ir elektronų susidūrimai su molekulėmis.

Elektronas susiduria su molekulėmis ir keičia savo judėjimo kryptį, bet palaipsniui ir toliau juda į priekį, aprašydamas labai sudėtingą kreivę. Ilgalaikis įkrautų dalelių judėjimas viena konkrečia kryptimi, susietas su chaotišku jų judėjimu skirtingomis kryptimis, vadinamas jų dreifu. Taigi, elektros srovė metaluose, remiantis šiuolaikinėmis pažiūromis, yra įkrautų dalelių dreifas.