電流導體

每個經常使用電器的人都會面臨：

1. 承載電流的電線；

2、具有絕緣性能的電介質；

3. 結合了前兩種物質的特性並根據施加的控制信號改變它們的半導體。

這些基團中每一個的顯著特徵是導電性。

什麼是導體

導體包括那些在其結構中具有大量自由的、未連接的電荷的物質，這些電荷可以在施加的外力的影響下開始移動。它們可以是固體、液體或氣體。

如果你拿兩根有電位差的電線並在它們裡面連接一根金屬線，那麼電流就會流過它。它的載流子將是不受原子鍵阻礙的自由電子。他們的特點 電導率 或任何物質通過自身傳遞電荷的能力——電流。

電導率的值與物質的電阻成反比，用相應的單位來衡量：西門子（厘米）。

1 厘米 = 1/1 歐姆。

在自然界中，電荷載體可以是：

• 電子;

• 離子；

• 洞。

根據這一原理，電導率分為：

• 電子的;

• 離子;

• 一個洞。

電線的質量使您可以估計其中流動的電流對所施加電壓值的依賴性。通常通過指定這些電量的測量單位來稱呼它——伏安特性。

導電線

這種類型最常見的代表是金屬。它們的電流完全是通過移動電子流產生的。

在金屬內部，它們以兩種狀態存在：

• 與原子凝聚力有關；

• 免費。

被原子核的吸引力保持在軌道上的電子通常不參與在外部電動勢的作用下產生的電流。自由粒子的行為不同。

如果沒有對金屬線施加 EMF，則自由電子會隨機、隨機地向任何方向移動。這種運動是由於熱能。它的特點是每個粒子在任何給定時刻的運動速度和方向都不同。

當強度為 E 的外部場的能量施加到導體上時，與所施加場方向相反的力將同時作用於所有電子，並分別作用於所有電子。它產生了嚴格定向的電子運動，換句話說，產生了電流。

金屬的電流-電壓特性是一條直線，符合歐姆定律對一個部分和一個完整電路的運行。

除純金屬外，其他物質也具有導電性。他們包括：

• 合金；

• 碳的一些變體（石墨、煤）。

所有上述物質，包括金屬，都被歸類為第一類導體。它們的導電性與由於電流通過而引起的物質質量轉移無關，而僅由電子運動引起。

如果將金屬和合金置於溫度極低的環境中，它們就會進入超導狀態。

離子導體

此類包括由於帶電離子的運動而產生電流的物質。它們被歸類為 II 類導體。它：

• 鹼溶液、酸式鹽；

• 各種離子化合物的熔體；

• 各種氣體和蒸汽。

液體中的電流

導電液體，其中 電解 — 物質的轉移以及電荷及其在電極上的沉積通常稱為電解質，而該過程本身稱為電解。

它是在外部能量場的作用下發生的，是由於對陽極電極施加正電勢而對陰極施加負電勢。

液體中的離子是由於電解質解離現象而形成的，電解質解離現象包括具有中性特性的物質的一些分子的分離。一個例子是氯化銅，它在水溶液中分解成銅離子（陽離子）和氯（陰離子）。

CuCl2꞊Cu2++2Cl-

在施加於電解質的電壓的作用下，陽離子開始嚴格地向陰極移動，而陰離子則向陽極移動。以此方式，獲得不含雜質的化學純銅，其沉積在陰極上。

除了液體，自然界中還有固體電解質。它們被稱為超離子導體（super-ion），它們具有晶體結構和化學鍵的離子性質，由於同種離子的移動而導致高導電性。

電解液的電流-電壓特性如圖所示。

氣體中的電流

在正常情況下，氣體介質具有絕緣特性，不導電。但在各種干擾因素的影響下，介電特性會急劇下降並引起介質電離通過。

它是由移動電子轟擊中性原子引起的。結果，一個或多個束縛電子從原子中被擊出，原子獲得正電荷，成為離子。同時，氣體內部形成額外數量的電子，繼續電離過程。

通過這種方式，通過正負粒子的同時運動在氣體內部產生電流。

真誠的釋放

當加熱或增加氣體內部施加的電磁場強度時，首先會彈出火花。根據這一原理，形成了自然閃電，它由通道、火焰和排氣火炬組成。

在實驗室條件下，可以在驗電器的電極之間觀察到火花。每個成年人都知道內燃機火花塞中火花放電的實際應用。

電弧放電

火花的特點是外場的所有能量都會立即通過它消耗掉。如果電壓源能夠維持流過氣體的電流，則會發生電弧。

電弧的一個例子是以各種方式焊接金屬。對於它的流動，使用了從陰極表面發射的電子。

冠狀彈射

這種情況發生在電磁場強度高、不均勻的氣體環境中，表現在330kV及以上的高壓架空輸電線路上。

它在導體和電源線的緊密間隔平面之間流動。在電暈放電中，電離是通過在其中一個電極附近發生電子碰撞的方法發生的，該電極具有增強的區域。

輝光放電

用於特種氣體放電燈管、穩壓器中的氣體內部，通過降低排氣間隙中的壓力而形成。

當氣體中的電離過程達到一個很大的值並且在其中形成相等數量的正負電荷載流子時，則這種狀態稱為等離子體。等離子環境中會出現輝光放電。

圖中顯示了電流在氣體中流動的電流-電壓特性。它由以下部分組成：

1. 受養人；

2、自放電。

第一個特徵是在外部電離器的影響下會發生什麼，並在它停止工作時熄滅。自噴射在所有條件下繼續流動。

孔線

他們包括：

• 鍺;

• 硒;

• 矽;

• 某些金屬與碲、硫、硒和某些有機物的化合物。

它們被稱為半導體，屬於第 1 組，也就是說，它們在電荷流動過程中不形成物質轉移。為了增加它們內部自由電子的濃度，有必要花費額外的能量來分離束縛電子。它被稱為電離能。

電子-空穴結在半導體中運行。正因為如此，當向其施加相反的外場時，半導體在一個方向上通過電流並在相反方向上阻塞。

半導體的電導率為：

1. 自己的；

2.雜質。

第一種類型是固有的結構，其中載流子出現在原子從其物質（空穴和電子）電離的過程中。他們的定力是相互平衡的。

第二種半導體是通過結合具有雜質導電性的晶體而產生的。它們具有三價或五價元素的原子。

導電半導體有：

• 電子 n 型 «負»;

• 孔 p 型 «正»。

普通的伏安特性 半導體二極管 如圖所示。

各種電子設備和裝置都是在半導體的基礎上工作的。

超導體

在非常低的溫度下，來自某些類別的金屬和合金的物質會進入一種稱為超導性的狀態。對於這些物質，對電流的電阻幾乎降低到零。

這種轉變是由於熱特性的變化而發生的。關於在沒有磁場的情況下過渡到超導狀態期間吸收或釋放熱量，超導體分為 2 種類型：1 號和 2 號。

當為兩個相鄰電子創建束縛態時，由於庫珀對的形成而發生導線的超導現象。創建的對具有雙電子電荷。

處於超導狀態的金屬中的電子分佈如圖所示。

超導體的磁感應強度取決於電磁場的強度，而後者的值又受物質溫度的影響。

導線的超導性能受限於它們的極限磁場和溫度的臨界值。

因此，電流的導體可以由完全不同的物質製成，並且具有彼此不同的特性。它們總是受到環境條件的影響。因此，電線特性的限制始終由技術標準決定。