Електричний струм в середовищах

Там де можуть знаходиться вільні носії електричних зарядів, там можливий електричний струм. Елементарна частинка – електрон, має негативний заряд за знаком, ця частка настільки мала, що здатна проникати куди завгодно. Крім неї є й інші частинки, наприклад фотон. Можна сміливо стверджувати, що існування електричного струму можливо скрізь. Ми живемо в світі електричних струмів і магнітних явищ.

Провідники електрики

У фізиці розрізняють речовина і вакуум, тобто така частина простору, в якій відсутня речовина, але можуть бути присутніми елементарні частинки, наприклад, електрони або фотони, які можуть реагувати на електромагнітні поля.

Які речовини бувають? Перш за все нас цікавлять їх електричні властивості, тобто наявність вільних носіїв зарядів.

Перш за все слід зазначити метали і їх сплави, в яких з надлишком присутні вільні носії зарядів – електрони. Також сюди можна віднести таку речовину як графіт, вуглець в твердому кристалізований вигляді. Такі речовини називаються провідниками і їх використовують для створення електричних ланцюгів, а також в якості нагрівальних елементів. Звичайна лампа розжарювання, яка застосовується для освітлення, є відмінним прикладом струму в металі. Існують дуже мініатюрні провідники, наприклад, в стільникових телефонах. У них також існує ток в металах. У провідниках електричний струм називають струмом провідності.

 

Наступний клас речовин, в яких можливе існування електричного струму – це розчини і розплави. Сюди відносяться всі електроліти, наприклад водний розчин кухонної солі (NaCl), соляна і сірчана кислоти, луги і т.п. Під расплавами розуміється рідка фаза речовини, наприклад, ту ж саму кухонну сіль можна розплавити і пропустити через неї електричний струм. Якщо мідний дріт, який є хорошим провідником, розплавити, то в ньому вже буде не ток провідності, а струм в розплаві. Такий струм так і називають – електричний струм в розчинах і розплавах.

Крім твердого та рідкого фазових станів речовини є ще і два його стану. Це газоподібна фаза, і стан плазми. Атмосферне повітря є поганим провідником електричного струму, а просто іменується ізолятором. У звичайному стані гази майже завжди є діелектриками, тому що не мають вільних носіїв зарядів. Однак, в газовому середовищі можливе протікання струму і такий струм називається – електричним струмом в газах. Зазвичай такий струм супроводжується іонізацією, що може привести газ в стан плазми.

Слід пам’ятати, що полум’я вогню – це частково іонізований газ, і тому в ньому можливе протікання електричного струму. Полум’я вогню проводить струм і про це потрібно пам’ятати при роботі з електрообладнанням. Також слід розрізняти види плазми. Один вид – високотемпературна (дуга, вогонь), інший вид – низькотемпературна (струми Тесла, невеликі іскри при розрядах).

Струм в напівпровідниках

Ще один клас речовин – це напівпровідники. Це речовини мають кристалічну структуру, в які вносяться домішки, атоми інших речовин. В результаті основне кристалічна речовина, наприклад кремній, будучи ізолятором через домішок змінює свої електричні властивості. Залежно від того, яка домішка внесена і скільки, нове композитне речовина буде по різному реагувати на електричне поле. Такі речовини називаються напівпровідниками, тому як через домішок в них утворюється або надлишок вільних зарядів, або їх недолік. Цілий клас пристроїв базується на напівпровідниках – це електроніка і мікроелектроніка. Струм в таких речовинах називається – електричним струмом в напівпровідниках. Напівпровідники займають проміжне положення по характеристикам провідності і опору між провідниками і ізоляторами.

 

Є ще тільки клас не-речовини, в якому може існувати електричний струм. Це ток перенесення, або струм в вакуумі. За великим рахунком 100% вакууму не існує в реальності, тому як обов’язково знайдуться якісь частинки у вигляді протонів і нейтронів, які залетять в цей вакуум. Навіть один протон – це вже «недороблений» атом водню.

У космічному просторі, між Сонцем і Землею завжди існує електричний струм переносу. Перш за все – це потік частинок мають електричний заряд. Джерелом таких зарядів є Сонце. У той же самий час Земля має електричний заряд і рухається по екліптиці, а значить має місце зміна заряду в точці простору за одиницю часу.

Такий струм називається – струмом перенесення, або інакше конвенційним струмом. Доступним прикладом такого струму є електронна лампа, в якій з нагрітого катода вилітають вільні електрони і практично в вакуумі рухаються до анода. Таке явище називається термоелектронної емісією.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Гармата