Quelles substances conduisent l'électricité

Comme vous le savez, le mouvement ordonné des porteurs de charge électrique est appelé courant électrique. Les électrons peuvent jouer le rôle de porteurs de charge dans les métaux, les semi-conducteurs et les gaz ; ions — dans les électrolytes et les gaz ; et dans les semi-conducteurs, les trous agissent également comme porteurs de charges électriques - des liaisons de valence non remplies dans des atomes d'une amplitude égale à la charge de l'électron, mais avec une charge positive.

Poser la question de savoir quelles substances conduisent électricité, nous devrons spéculer sur ce qui cause le courant en premier lieu, à savoir sur la présence de particules chargées dans certaines substances. Nous ne considérerons pas le courant de polarisation ici, car ce n'est pas un courant de conduction et n'est donc pas directement pertinent pour cette question.

À droite, les métaux sont les principaux conducteurs de courant électrique dans toute l'électrotechnique moderne. Les métaux sont caractérisés par une faible connexion des électrons de valence, c'est-à-dire les électrons des niveaux d'énergie externes des atomes, avec les noyaux de ces atomes.

Et précisément à cause de la faiblesse de ces liaisons, lorsqu'une différence de potentiel se produit dans le conducteur pour une raison quelconque (champ électrique de Foucault ou tension appliquée), ces électrons commencent à se déplacer en avalanche dans un sens ou dans un autre, les électrons de conduction se déplacent à l'intérieur du réseau cristallin, comme mouvement « à gaz électronique ».

Représentants typiques des conducteurs métalliques: cuivre, aluminium, tungstène.

Plus bas dans la liste — semi-conducteurs… Les semi-conducteurs, dans leur capacité à conduire le courant électrique, occupent une position intermédiaire entre les conducteurs tels que les fils de cuivre et les diélectriques tels que le plexiglas. Ici, un électron est lié à deux atomes à la fois - les atomes sont en liaison covalente les uns avec les autres - donc, pour qu'un électron individuel considéré commence à se déplacer, créant un courant, il doit d'abord recevoir de l'énergie pour réaliser sa capacité à partir l'atome que tu es

Par exemple, un semi-conducteur peut être chauffé et certains des électrons commenceront à quitter leurs atomes, c'est-à-dire qu'il y aura condition d'existence du courant - des porteurs libres - des électrons et des trous - apparaîtront dans le réseau cristallin (à l'endroit où l'électron est parti, il reste d'abord un espace vide avec une charge positive - un trou, qui est ensuite occupé par un électron d'un autre atome) . Les représentants éminents des semi-conducteurs purs sont: le germanium, le silicium, le bore. Nous n'examinons pas les relations ici.

Les électrolytes sont également capables de conduire le courant en raison de la présence de porteurs de charge libres en eux. Mais les électrolytes sont des conducteurs de seconde espèce. Les porteurs de charge libres dans les électrolytes sont des ions (les ions positifs sont appelés cations, les ions négatifs sont appelés anions).

Les cations et les anions se forment ici en raison du processus de dissociation électrolytique (décomposition des molécules en parties - en ions séparés) des acides, des bases, des bases dans leurs solutions ou fondus. Simultanément à la dissociation, les ions se réassocient aux molécules - c'est ce qu'on appelle l'équilibre dynamique dans l'électrolyte. Un exemple d'électrolyte est une solution à 40% d'acide sulfurique dans l'eau.

Enfin, le plasma - un gaz ionisé - est le quatrième état d'agrégation de la matière. Dans le plasma, la charge électrique est portée par les électrons, ainsi que par les cations et les anions formés lorsque le gaz est chauffé ou lorsqu'il est exposé aux rayons X, ultraviolets , ou d'autres rayonnements (ou sous l'action d'un chauffage et d'un rayonnement) . Le plasma est quasi-neutre, c'est-à-dire qu'à l'intérieur de lui, dans de petits volumes, la charge totale est partout égale à zéro. Mais en raison de la mobilité des particules de gaz, le plasma est toujours capable de conduire l'électricité.

En principe, le plasma protège le champ électrique externe, puisque les charges y sont séparées par ce champ, mais du fait que le mouvement thermique des porteurs de charge est présent, à petite échelle, la quasi-neutralité du plasma est violée et le plasma acquiert pratiquement la capacité de conduire un courant électrique. Tout l'espace interstellaire de l'univers est rempli de plasma, et les étoiles elles-mêmes sont faites de plasma.