Quais substâncias conduzem eletricidade

Como você sabe, o movimento ordenado dos portadores de carga elétrica é chamado de corrente elétrica. Os elétrons podem atuar como portadores de carga — em metais, semicondutores e gases; íons — em eletrólitos e gases; e nos semicondutores, os buracos também atuam como portadores de carga elétrica — ligações de valência não preenchidas em átomos iguais em magnitude à carga do elétron, mas com carga positiva.

Fazendo a pergunta sobre quais substâncias conduzem eletricidade, teremos que especular sobre o que causa a corrente em primeiro lugar, ou seja, sobre a presença de partículas carregadas em certas substâncias. Não consideraremos a corrente de polarização aqui, pois não é uma corrente de condução e, portanto, não é diretamente relevante para esta questão.

Certo, os metais são os principais condutores de corrente elétrica em toda a engenharia elétrica moderna. Os metais são caracterizados por uma ligação fraca dos elétrons de valência, ou seja, os elétrons dos níveis energéticos externos dos átomos, com os núcleos desses átomos.

E justamente pela fragilidade dessas ligações, quando ocorre uma diferença de potencial no condutor por algum motivo (campo elétrico parasita ou tensão aplicada), esses elétrons começam a se mover em uma avalanche em uma direção ou outra, os elétrons de condução se movem dentro do rede cristalina, como movimento de «gás eletrônico».

Representantes típicos de condutores metálicos: cobre, alumínio, tungstênio.

Mais abaixo na lista - semicondutores… Os semicondutores, em sua capacidade de conduzir corrente elétrica, ocupam uma posição intermediária entre condutores como fios de cobre e dielétricos como o Plexiglas. Aqui, um elétron está ligado a dois átomos ao mesmo tempo - os átomos estão em ligações covalentes entre si - portanto, para que qualquer elétron individual considerado comece a se mover, criando uma corrente, ele deve primeiro receber energia para realizar sua capacidade de sair o átomo que você é

Por exemplo, um semicondutor pode ser aquecido e alguns elétrons começarão a deixar seus átomos, ou seja, haverá condição para a existência de corrente — portadores livres — elétrons e buracos — aparecerão na rede cristalina (no local onde o elétron saiu, primeiro permanece um espaço vazio com carga positiva — um buraco, que é então ocupado por um elétron de outro átomo) . Representantes proeminentes de semicondutores puros são: germânio, silício, boro. Não estamos olhando para relacionamentos aqui.

Os eletrólitos também são capazes de conduzir corrente devido à presença de portadores de carga livres neles. Mas os eletrólitos são condutores do segundo tipo. Os portadores de carga livre em eletrólitos são íons (íons positivos são chamados de cátions, íons negativos são chamados de ânions).

Cátions e ânions são formados aqui devido ao processo de dissociação eletrolítica (quebra de moléculas em partes - em íons separados) de ácidos, bases, bases em suas soluções ou fusões. Simultaneamente com a dissociação, os íons se reassociam com as moléculas - isso é chamado de equilíbrio dinâmico no eletrólito. Um exemplo de um eletrólito é uma solução de 40% de ácido sulfúrico em água.

Finalmente, plasma - um gás ionizado - é o quarto estado de agregação da matéria. No plasma, a carga elétrica é transportada por elétrons, bem como por cátions e ânions formados quando o gás é aquecido ou quando é exposto a raios X, ultravioleta , ou outra radiação (ou sob a ação de aquecimento e radiação). O plasma é quase neutro, ou seja, dentro dele em pequenos volumes a carga total é igual a zero em todos os lugares. Mas devido à mobilidade das partículas de gás, o plasma ainda é capaz de conduzir eletricidade.

Em princípio, o plasma protege o campo elétrico externo, uma vez que as cargas são separadas nele por este campo, mas devido ao fato de o movimento térmico dos portadores de carga estar presente, em pequenas escalas a quase neutralidade do plasma é violada eo plasma adquire praticamente a capacidade de conduzir corrente elétrica. Todo o espaço interestelar do universo é preenchido com plasma, e as próprias estrelas são feitas de plasma.