Zat apa yang menghantarkan listrik

Seperti yang Anda ketahui, pergerakan teratur pembawa muatan listrik disebut arus listrik. Elektron dapat bertindak sebagai pembawa muatan—dalam logam, semikonduktor, dan gas; ion — dalam elektrolit dan gas; dan dalam semikonduktor, lubang juga bertindak sebagai pembawa muatan listrik—ikatan valensi tidak terisi dalam atom yang besarnya sama dengan muatan elektron, tetapi dengan muatan positif.

Mengajukan pertanyaan zat apa yang melakukan listrik, pertama-tama kita harus berspekulasi tentang apa yang menyebabkan arus, yaitu tentang keberadaan partikel bermuatan dalam zat tertentu. Kami tidak akan mempertimbangkan arus bias di sini, karena ini bukan arus konduksi dan oleh karena itu tidak relevan secara langsung dengan pertanyaan ini.

Benar, logam adalah konduktor utama arus listrik di semua teknik kelistrikan modern. Logam dicirikan oleh koneksi elektron valensi yang lemah, yaitu elektron dari tingkat energi terluar atom, dengan inti atom ini.

Dan justru karena kelemahan ikatan ini, ketika perbedaan potensial terjadi pada konduktor karena suatu alasan (medan listrik eddy atau tegangan yang diberikan), elektron-elektron ini mulai bergerak dalam longsoran salju ke satu arah atau lainnya, elektron konduksi bergerak di dalam kisi kristal, sebagai gerakan «gas elektronik».

Perwakilan khas dari konduktor logam: tembaga, aluminium, tungsten.

Lebih jauh ke bawah daftar — semikonduktor… Semikonduktor, dalam kemampuannya menghantarkan arus listrik, menempati posisi perantara antara konduktor seperti kabel tembaga dan dielektrik seperti Plexiglas. Di sini, satu elektron terikat pada dua atom sekaligus - atom berada dalam ikatan kovalen satu sama lain - oleh karena itu, agar setiap elektron individu dianggap mulai bergerak, menciptakan arus, pertama-tama ia harus menerima energi untuk menyadari kemampuannya untuk pergi. atom Anda

Misalnya, semikonduktor dapat dipanaskan dan beberapa elektron akan mulai meninggalkan atomnya, yaitu akan terjadi syarat adanya arus - pembawa bebas - elektron dan lubang - akan muncul di kisi kristal (di tempat elektron pergi, pertama-tama tetap ada ruang kosong dengan muatan positif - lubang, yang kemudian ditempati oleh elektron dari atom lain) . Perwakilan terkemuka dari semikonduktor murni adalah: germanium, silikon, boron. Kami tidak melihat hubungan di sini.

Elektrolit juga mampu menghantarkan arus karena adanya pembawa muatan gratis di dalamnya. Tetapi elektrolit adalah konduktor jenis kedua. Pembawa muatan bebas dalam elektrolit adalah ion (ion positif disebut kation, ion negatif disebut anion).

Kation dan anion terbentuk di sini karena proses disosiasi elektrolitik (pemecahan molekul menjadi beberapa bagian - menjadi ion terpisah) asam, basa, basa dalam larutan atau lelehannya. Bersamaan dengan disosiasi, ion berasosiasi kembali dengan molekul – ini disebut kesetimbangan dinamis dalam elektrolit. Contoh elektrolit adalah larutan asam sulfat 40% dalam air.

Akhirnya, plasma - gas terionisasi - adalah keadaan agregasi materi keempat.Dalam plasma, muatan listrik dibawa oleh elektron, serta oleh kation dan anion yang terbentuk ketika gas dipanaskan atau ketika terkena sinar-X, ultraviolet , atau radiasi lainnya ( atau di bawah aksi pemanasan dan radiasi) . Plasma semi-netral, yaitu, di dalamnya dalam volume kecil muatan total di mana-mana sama dengan nol. Namun karena mobilitas partikel gas, plasma masih mampu menghantarkan listrik.

Pada prinsipnya, plasma melindungi medan listrik eksternal, karena muatan dipisahkan di dalamnya oleh medan ini, tetapi karena adanya gerakan termal pembawa muatan, pada skala kecil kuasi-netralitas plasma dilanggar. dan plasma secara praktis memperoleh kemampuan untuk menghantarkan arus listrik . Semua ruang antarbintang di alam semesta dipenuhi dengan plasma, dan bintang-bintang itu sendiri terbuat dari plasma.