Электропроводимость веществ

Главная » Каталог статей » Электропроводимость веществ

Все вещества по способности проводить электрический ток условно делят на проводники и диэлектрики.Промежуточное положение между ними занимают полупроводники.Под проводниками понимают вещества,в которых имеются свободные носители зарядов,способные перемещаться под действием электрического поля.Проводниками являются металлы,растворы или расплавы солей,кислот и щелочей.                                                                                 Металлы,благодаря своим уникальным свойствам электропроводимости,имеют большое распространение в электротехнике.Для передачи электроэнергии используют в основном медные и алюминиевые провода,в исключительных случаях-серебряные.С 2001г. электропроводку положено выполнять только медными проводами.Алюминиевые провода пока применяют из-за их дешевизны,а также в тех случаях,когда их использование вполне оправданно и не представляет опасности.Алюминиевые провода разрешены для питания стационарных потребителей с известной заранее,гарантированной мощностью,например,насосов,кондиционеров,вентиляторов,бытовых розеток с нагрузкой до 1 кВт,а также для наружной электропроводки (воздушных линий,подземных кабелей и т.п.).В жилищах допустимы только провода на основе меди.                                                                             Металлы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение.Частицы в кристаллах расположены в определенном порядке,образуя пространственную (кристаллическую) решетку.В узлах кристаллической решетки находятся положительные ионы,а в пространстве между ними движутся свободные электроны,которые не связаны с ядрами своих атомов.Поток свободных электронов называют электронным газом.В обычных условиях металл электрически нейтрален,т.к. общий отрицательный заряд всех свободных электронов по обсолютному значению равен положительному заряду всех ионов решетки.Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны.Их концентрация достаточно велика.Эти электроны учавствуют в беспорядочном тепловом движении.Под влиянием электрического поля свободные электроны начинают упорядоченное передвижение по проводнику.Тот факт,что электроны в металлах служат носителями электрического тока,доказал на простом опыте  немецкий физик Карл Рикке еще в 1899 г.Он взял три цилиндра одинакового радиуса: медный,алюминиевый и медный,расположил их друг за другом,прижал торцами и включил в трамвайную линию,а потом в течение более года прпускал через них электрический ток.После этого он исследовал места контакта металлических цилиндров и не обнаружил в меди атомов алюминия,а в алюминии-атомов меди,т.е. диффузии не было.Из этого он сделал вывод,что при прохождении по проводнику электрического тока ионы остаются неподвижными,а перемещаются лишь свободные электроны,которые одинаковы у всех веществ и не связаны с различием их физико-химических свойств.                                                                         Итак,электрический ток в металлических проводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля.Скорость этого движения невелика-несколько миллиметров в секунду,а иногда и еще меньше.Но,как только в проводни ке возникает электрическое поле,оно с огромной скоростью,близкой к скорости света в вакууме (300 000 к/с),распространяется по всей длине проводника.Однолвременно с распростронением электрического поля все электроны начинают двигаться в одном направлении по всей длине проводника.Так,например,при замыкании цепи электрической лампы в упорядоченное движение приходят и электроны,имеющиеся в спирали лампы.                                                                                                       Когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике,то имеют в виду скорость распространения по проводнику электрического поля.Электрический сигнал,посланный,например,по проводам из Москвы во Владивосток (расстояние примерно 8000 км),приходит туда примерно через 0,03 с.                                                     Диэлектриками или изоляторами называют вещества,в которых нет свободных носителей зарядов,и по этому они не проводят электрический ток.Такие вещества относят к идеальным диэлектрикам.Например,стекло,фарфор,фаянс и мрамор-хорошие изоляторы в холодном состоянии.Кристаллы этих материалов имеют ионную структуру,т.е. состоят из положительно и отрицательно заряженных ионов.Их электрические заряды связаны в кристаллической решетке и не являются свободными,что делает эти материалы диэлектриками.                      В реальных условиях диэлектрики проводят электрический ток,не очень слабо.Для обеспечения их проводимости следует приложить очень высокое напряжение.Прводимость диэлектриков меньше,чем у проводников.Это связано с тем,что в обычных условиях заряды в диэлектриках связаны в устойчивые молекулы и они не в состоянии,как в проводниках,легко отрываться и становиться свободными.Электрический ток,проходящий через диэлектрики,пропорционален напряженности электрического поля.При некотором критическом значении напряженности электрического поля наступает электрический пробой.Величина называется электрической прочностью диэлектрика и измеряется в В/см.Многие диэлектрики благодаря их высокой электрической прочности используют главным образом как электроизоляционные материалы.                                                                Полупроводники при низких напряжениях электрический ток не проводят,а при увеличении напряжения становятся электропроводными.В отличие от проводников (металлов) их проводимость с повышением температуры возрастает.Это особенно заметно,например,у транзисторных радиоприемников,которые плохо работают в жаркую погоду.Для полупроводников характерна сильная зависимость электропроводности от внешних воздействий.Полупроводники широко применяют в различных электротехнических устройствах,поскольку их электропроводностью можно управлять.

Нет товаров для сравнения

Мы принимаем:

Яндекс.Метрика Россия,Москва,Московская область