<<
>>

§ 3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ


Электрический ток проводят твердые, жидкие и газообразные тела. Чем эти проводники отличаются друг от друга?
По способности веществ проводить электрический ток их можно разделить на несколько групп.
К одной группе относятся вещества, которые содержат много свободных заряженных частиц, и поэтому в них легко создать электрический ток. Их называют проводниками.
К другой группе относятся вещества, в которых мало свободных заряженных частиц. Поэтому сила тока в них даже при большой разности потенциалов очень мала. Эти вещества называют изоляторами или диэлектриками.
Деление веществ на проводники и изоляторы условно. В природе нет идеальных изоляторов. Даже лучшие из известных изоляторов имеют некоторое, небольшое по сравнению с проводниками число свободных заряженных частиц. В диэлектриках концентрация свободных зарядов не превышает 1017 м-3, а в металлах концентрация свободных электронов порядка 1028 м-3.
Проводники
К проводникам прежде всего следует отнести все металлы, среди которых наилучшей электропроводностью обладают серебро, медь, алюминий. Металлические проводники находят широчайшее применение в передаче электроэнергии от источников тока к потребителям. Эти проводники используются также в генераторах, электродвигателях, трансформаторах, электроизмерительных приборах и т. д.
Наряду с металлами хорошими проводниками являются водные растворы или расплавы электролитов и ионизованный газ — плазма. При определенных условиях и в вакууме может существовать электрический ток. Так, в вакуумных электронных приборах электрический ток образуют потоки электронов, поступающие из специальных устройств.
Диэлектрики
К числу хороших изоляторов относятся янтарь, фарфор, резина, стекло, парафин. Жидкими диэлектриками являются керосин, минеральное (трансформаторное) масло, лаки, чистая (дистиллированная) вода и др.
Лучший изолятор — вакуум. Неионизованные газы, в том числе и воздух, также хорошие изоляторы.
Однако при некоторых условиях, например в сильном электрическом поле, происходит расщепление молекул диэлектрика на ионы, и вещество, которое при отсутствии электрического поля или в слабом поле было диэлектриком, становится проводником. Напряженность электрического поля, при которой начинается ионизация молекул диэлектрика, называется пробивной напряженностью (электрической прочностью) диэлектрика. Поэтому при использовании диэлектриков в электрических установках наибольшее значение напряженности электрического поля выбирают равным допускаемой напряженности. Допускаемая напряженность обычно в несколько раз меньше пробивной.
В качестве примера приведем значения пробивной напряженности для некоторых диэлектриков: воздух — 3000 кВ/м, масло трансформаторное — 10 ООО кВ/м, фарфор — 8000...15 000 кВ/м, слюда — 80 000...200 000 кВ/м.
Полупроводники
Кроме проводников и диэлектриков имеется группа веществ (в основном твердых), проводимость которых занимает промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Эти вещества не настолько хорошо проводят электрический ток, чтобы их назвать проводниками, и не настолько плохо, чтобы их отнести к диэлектрикам. Поэтому они получили название полупроводников. К ним относятся кремний, германий, селен и многие другие вещества. Существуют и жидкие полупроводники.
Для полупроводников характерно резкое изменение электропроводности с изменением температуры. При низких температурах число свободных зарядов в них мало и по своим свойствам эти вещества близки к диэлектрикам. С повышением температуры число свободных носителей заряда увеличивается настолько, что эти вещества уже можно отнести к хорошим проводникам.
Электропроводность полупроводников зависит также от падающего на них света, напряженности и направления электрического поля и особенно резко изменяется при введении в их состав незначительного количества примесей.
До недавнего времени полупроводники не играли заметной практической роли. В электротехнике и радиотехнике применяли исключительно различные проводники и диэлектрики. Положение существенно изменилось, можно даже сказать, что в радиотехнике произошла революция, когда сначала теоретически, а затем экспериментально была открыта и изучена легко осуществимая возможность управления электрической проводимостью полупроводников.
Полупроводники нашли широкое применение в электротехнике, радиотехнике, в электронно-вычислительных машинах, автоматике и т. д.
Для передачи электрической энергии по проводам применяют проводники.
Полупроводники применяют в качестве элементов, пре-образующих ток в радиоприемниках, вычислительных машинах и т. д.
<< | >>
Источник: Г. Я. Мя кишев, А. 3. Синяков, Б.А.Слободсков. ФИЗИКАЭЛЕКТРОДИНАМИКА 10. 2010

Еще по теме § 3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ:

  1. Невидимые лучи
  2. 1.2 Характеристика электромембранного процесса обессоливания  
  3. § 15. Метод естествознания
  4. Воздействия электрического тока на человека
  5. Свойства электрических полей
  6. 2.2 Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца
  7. 2.6 Трехфазный ток. Генерация, передача, распределение и потребление электрической энергии
  8. Формирование частных теоретических схем и законов
  9. Лекарственные средства
  10. Вещества для опытов с кристаллами
  11. § 2.5. ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
  12. § 3.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
  13. § 6.2. ТРИ КЛАССА МАГНИТНЫХ ВЕЩЕСТВ
  14. Лекция 2. Примесная проводимость
  15. 4.3 Исследование физических свойств минералов
  16. В последнее время сформировались основы отдельной области науки об углях – физики угля.
  17. 24.3. Влияние различных факторов на электрофизические свойства ТГИ
  18. ПОСТУПЛЕНИЕ В КРОВЬ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ