Проводит электрический ток солнце

Объясните простым языком, что такое электричество, почему оно передается по проводам и больно бьется?

Если объяснять простым языком, то электрический ток — это направленное движение заряженных частиц (электронов, ионов), которое создается изменением электрического поля (напряжением).

Пришла в голову такая аналогия, которая немного проливает свет на суть электрического тока. Представьте большое сборище голодных солдат (электронов). И вдруг командир им начал кричать: «Там много вкусной и бесплатной еды!» (изменение электрического поля, создание напряжения). И для этого им построили специальную дорогу (электрический провод). После этого солдаты стройно побегут по этой дороге в поисках бесплатной еды, снося все преграды, нагревая поверхность дороги трением своих сапог, то есть будут совершать при этом работу. Эту дорогу построили так, что она ведет обратно в военную часть. И вот наши солдаты снова вернулись в часть, совершив работу на своём пути. Они готовы бежать снова и снова по этому порочному кругу, пока командиру будет хватать сил и энергии кричать «там много еды!» (то есть своим криком он создает напряжение, которое и приводит в движение солдат). Немного глупо, но представим просто таких солдат, чтобы понять электрический ток.

Так и электроны бегают по этому порочному кругу от источника тока по электрическим проводам обратно к источнику благодаря напряжению, которое создается разными путями (вращение генератора, солнечный свет падает на солнечную панель, химическая реакция в аккумуляторе и т.д.). Ну если быть точнее про напряжение: генератор/батарейка/солнечная панель под действием энергии (вращение турбины, химическая реакция, солнечный свет) перебрасывает электроны с одного своего полюса на другой. Тем самым создается избыток электронов на одном конце и недостаток на другом. Вот они и спешат установить равновесие, гуляя строем по проводам — сначала уходят от источника тока с одного его полюса, а потом возвращаясь к другому полюсу, выполнив нужную работу. Как только прекращается вращение генератора, иссякает химическая реакция в батарейке, то снижается и напряжение, уменьшается электрический ток, прекращается работа тока (горение лампочки, нагревание чайника и т.д).

А сейчас пришла в голову более простая аналогия: это ведь еще можно сравнить с обычным водяным насосом, который качает воду по замкнутому шлангу. Где вода — это электроны, движение воды — это электрический ток, шланг — провод, а насос — это источник тока.

Почему именно по проводам? Провод состоит из металлической жилы. Металлы состоят из атомов, которые находятся в виде металлических решеток, которые очень легко пропускают электроны (это как дороги построенные для солдат или как шланги из аналогии). Поэтому металлы проводят электрический ток.

Источник

Электрическое Солнце?

Серьёзные научные дискуссии помогают нам в поиске истины. Выслушивая альтернативные точки зрения, мы расширяем собственное мировоззрение, открываем новые аспекты проблем и нестандартные подходы к их решению, находим неожиданные аргументы «за» и «против». Что может быть лучше хорошего оппонента? Читателю, который с этим согласился, надеемся, будет интересен предлагаемый ниже альтернативный взгляд на устройство Вселенной.

Как утверждает традиционная астрономия, движение космических тел в пределах нашей Солнечной системы управляется исключительно законами гравитации. Немецкий астроном Кеплер (1571-1630 гг.) открыл три закона, которым подчиняется движение планет, ещё в начале XVII века — в то время, когда феномен электричества практически не был изучен. Лишь 150 лет спустя Бенджамин Франклин провёл свой знаменитый эксперимент с воздушным змеем и грозовой тучей.

ВОТ ВАМ МОДЕЛЬ

В традиционной науке укоренилась идея о том, что Солнечной системой управляет гравитация. К тому же большинство современных учёных убеждены в том, что солнечное излучение представляет собой по большей части поток фотонов, что космос — это идеальный вакуум, что причиной землетрясений являются движения тектонических плит, что в истоке погодных явлений лежит разница в температурах и/или атмосферном давлении, что между человеческой деятельностью и космическими явлениями не существует практически никакой связи.

Для объяснения природных явлений за последние несколько столетий наука создала тщательно продуманную концептуальную систему. Согласно официальной астрономии, мы живём во Вселенной, напоминающей часовой механизм, в которой все события предсказуемы и движения небесных тел остаются неизменными.

Проблема в том, что модель часового механизма Вселенной грешит целым рядом нестыковок и не в состоянии объяснить многие феномены. В частности, за последние несколько лет мы наблюдали учащение необычных и экстремальных явлений, которые не могут быть объяснены преобладающими догмами. Это, в частности, постоянные погодные аномалии, провалы грунтов и многокилометровые трещины в земле. Каждый раз, наблюдая подобное явление, официальная наука просто пытается подгонять наблюдаемые факты под существующие теории, даже когда эти теории пасуют. Если это не помогает, представители официальной науки выступают с запутанными объяснениями, парадоксальными заявлениями или теориями, настолько сложными и абстрактными, что их практически невозможно понять и проверить. В других случаях официальная наука просто игнорирует неудобные факты, которые противоречат преобладающей парадигме, а то и угрожают сотрясти её до основания.

НОВЫЙ БАЗИС

В то время как СМИ и большая часть научного сообщества вбивали образ часового механизма Вселенной в наши головы, небольшая группа выдающихся учёных видела изъяны, присущие общепринятым теориям, и начала искать более обоснованные модели, способные объяснить больше фактов. Учёные пытались понять природу Вселенной, признав в качестве её базиса электричество и плазму.

Зарождение этого научного движения можно проследить с конца XIX века, когда журнал Scientific American сообщил, что профессор Цольнер из Лейпцига приписывал самосвечение комет феномену электрического возбуждения. Цольнер высказал предположение, что ядра комет подвержены силам гравитации, в то время как испарения, исходящие от них и состоящие из крошечных частиц, находятся под воздействием свободного солнечного электричества.

Затем в журнале English Mechanic and World of Science от 11 августа 1882 г. было сказано: «Похоже, физики начинают всё больше подозревать, что как самосвечение комет, так и явления, связанные с кометными хвостами, принадлежат к разряду электрических» .

В 1896 г. в статье, опубликованной журналом Nature, утверждалось, что учёные уже давно подозревают, что феномен кометных хвостов каким-то образом связан с электрическим отталкиванием Солнца, что было частично подтверждено недавними физическими исследованиями на эту тему.

Школа «электрической плазмы» проводила свои исследования десятилетиями — без большой огласки и практически без финансовой поддержки. Основателями родившейся в итоге плазменной космологии считаются Ирвинг Ленгмюр, лауреат Нобелевской премии по химии 1932 г., Кристиан Биркланд, семикратный номинант на Нобелевскую премию, и Ханнес Альфвен, лауреат Нобелевской премии по физике 1970 г. Они провели множество лабораторных экспериментов, изучая свойства плазмы, и экстраполировали их результаты (пользуясь свойством масштабируемости) на космологические феномены.

ВОСХОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ

В результате всех этих исследований появилась теория электрического Солнца (она же — теория электрических звёзд, гипотеза электрического Солнца, электрическая модель Солнца) о том, что Солнце и звёзды черпают свою энергию не из происходящих в их недрах термоядерных реакций, а в ходе набора электрического заряда из окружающего космического пространства.

Считается, что первое упоминание концепции электрического Солнца появилось в статье Ральфа Юргенса, опубликованной в августе 1972 г., хотя сам Юргенс признавал приоритет Мелвина Кука, писавшего о плазменной космологии в монографии 1958 г., и то, что его вдохновила монография Иммануила Великовского 1946 г. «Космос без гравитации» (несмотря на то, что сам Великовский впоследствии отказался от этих взглядов и придерживался традиционных воззрений). Затем исследования и развитие теории электрического Солнца продолжили Вал Торнхилл и Дон Скотт.

В 1972 г. Ральф Юргенс писал: «Известные характеристики межпланетной среды наводят на мысль, что Солнце и планеты не только обладают электрическим зарядом, но и само Солнце представляет собой центр космического электрического разряда — вероятного источника его лучистой энергии» . Говоря об электрической природе космических тел и их взаимодействий, Юргенс пошёл дальше своих предшественников. Он представлял себе астрономические тела как заряженные объекты, погружённые во Вселенную, которую можно описать как наэлектризованную ткань. Заряды космических тел возникают, по мнению Юргенса, из-за разделения положительно заряженных ионов и электронов. (Имея разные массы, они по-разному реагируют на тяготение. — Прим. ред. )

В первой из своих статей Юргенс говорит о способности Солнца преобразовывать приходящий поток космических лучей, большей частью состоящий из протонов, влетающих в Солнечную систему со всех направлений с релятивистскими скоростями, в потенциал («катодное падение напряжения»), который и служит источником энергии для свечения звезды. Он оценил величину этого потенциала в 10 млрд вольт. Исходя из данных о потоке протонов солнечного ветра, наблюдаемом на орбите Земли, Юргенс подсчитал, что разряд Солнца создаёт ток величиной 1015 А.

Затем Юргенс показал, что солнечную фотосферу можно сравнить с языками анодного свечения, возникающими в разрядной трубке. Языки формируются потому, что погружённое в межпланетную плазму «тело» Солнца, внешняя часть которого представляет собой слабосветящуюся область, называемую короной, не способно поддерживать электрический разряд в окружающем его «электрифицированном» пространстве. Юргенс отметил, что это может происходить по ряду причин, из которых он выделил три основные: 1) поверхность Солнца слишком мала для того чтобы поддерживать необходимый для разряда ток; 2) окружающая плазма слишком «холодна»; 3) катодное падение напряжения слишком велико. «Анодные языки», отрывающиеся от солнечной поверхности, увеличивают эффективную площадь поверхности, с которой происходит разряд.

Термин «электрическая звезда» впервые употребил сам Юргенс в 1972 г.: «. Интересно отметить, что расчётная плотность энергии космических лучей в нашей галактике сравнима с общей плотностью энергии электромагнитного излучения, включая свет звёзд. Именно такого соотношения можно ожидать, если принять теорию электрических звёзд» . А вот термин «электрическое Солнце», судя по всему, первым ввёл Эрл Мильтон в контексте модели Юргенса. Он пишет: «Я представляю себе электрическое Солнце следующим образом: космическое пространство, в котором находится Солнечная система, обладает более отрицательным удельным электрическим зарядом, чем Солнце. В процессе «горения» Солнце наращивает свой отрицательный заряд. Солнце будет светиться до тех пор, пока плотность его заряда не сравняется с плотностью заряда его галактического окружения» .

ДВЕ ЗВЕЗДЫ ЛУЧШЕ

В 2002 г. Кинва Ву с соавторами предложили модель двойной звёздной системы, состоящей из магнитного и немагнитного белых карликов и получающей энергию от электрических взаимодействий. В этой модели свечение возникает при резистивном нагреве атмосфер звёзд токами, индуцированными внутри двойной системы. Этот процесс напоминает систему Юпитер — Ио, но даёт гораздо большую мощность благодаря большим размерам второй звезды и большему магнитному полю первой.

Отметим, что существует теория, согласно которой Солнце является частью двойной звёздной системы. Вторым её элементом служит невидимая в телескопы звезда, названная Немезидой. Она вращается вокруг Солнца по чрезвычайно вытянутой эллиптической орбите, появляясь внутри Солнечной системы каждые 27 млн лет. Сторонники этой теории указывают, что именно с такой периодичностью вымирала фауна Земли — предположительно от столкновений нашей планеты с астероидами и кометами, захваченными гравитацией Немезиды.

Еще больше интересных материалов ищите на нашем портале Энерговектор.com или подписывайтесь на наш канал.

Портал Энерговектор — это всегда свежие новости, комментарии финансовых аналитиков, оперативные фото- и видеорепортажи. На портале также размещаются расширенные версии статей, публикуемых в газете Энерговектор, с дополнительными иллюстрациями и видеовставками. Мы придаём большое значение вопросам престижа энергетических профессий, развитию отечественного энергетического машиностроения и энергоинжиниринга, обмену опытом и новым «прорывным» технологиям.

Источник

Вещества проводящие электрический ток список

Что такое проводники и диэлектрики

Проводники — вещества, со свободными электрическими зарядами, способными направленно перемещаться под воздействием внешнего электрического поля. Такими особенностями обладают:

металлы и их расплавы;
природный углерод (каменный уголь, графит);
электролиты — растворы солей, кислот и щелочей;
ионизированный газ (плазма).

Главное свойство материалов : свободные заряды — электроны у твёрдых проводников и ионы у растворов и расплавов, перемещаясь по всему объёму проводника проводят электрический ток. Под воздействием приложенного к проводнику электрического напряжения создаётся ток проводимости. Удельное сопротивление и электропроводимость — основные показатели материала.

Свойства диэлектрических материалов противоположны проводникам электричества. Диэлектрики (изоляторы) — состоят из нейтральных атомов и молекул. Они не имеют способности к перемещению заряженных частиц под воздействием электрического поля. Диэлектрики в электрическом поле накапливают на поверхности нескомпенсированные заряды. Они образуют электрическое поле, направленное внутрь изолятора, происходит поляризация диэлектрика.

В результате поляризации, заряды на поверхности диэлектрика стремятся уменьшить электрическое поле. Это свойство электроизоляционных материалов называется диэлектрической проницаемостью диэлектрика.

Характеристики и физические свойства материалов

Параметры проводников определяют область их применения. Основные физические характеристики:

удельное электрическое сопротивление — характеризует способность вещества препятствовать прохождению электрического тока;
температурный коэффициент сопротивления — величина, характеризующая изменение показателя в зависимости от температуры;
теплопроводность — количество тепла, проходящее в единицу времени через слой материала;
контактная разность потенциалов — происходит при соприкосновении двух разнородных металлов, применяется в термопарах для измерения температуры;
временное сопротивление разрыву и относительное удлинение при растяжении — зависит от вида металла.

При охлаждении до критических температур удельное сопротивление проводника стремится к нулю. Это явление называется сверхпроводимостью.

Свойства, характеризующие проводник:

электрические — сопротивление и электропроводимость;
химические — взаимодействие с окружающей средой, антикоррозийность, способность соединения при помощи сварки или пайки;
физические — плотность, температура плавления.

Особенность диэлектриков — противостоять воздействию электротока. Физические свойства электроизоляционных материалов:

диэлектрическая проницаемость — способность изоляторов поляризоваться в электрическом поле;
удельное объёмное сопротивление;
электрическая прочность;
тангенс угла диэлектрических потерь.

Изоляционные материалы характеризуются по следующим параметрам:

электрические — величина пробивного напряжения, электрическая прочность;
физические — термостойкость;
химические — растворимость в агрессивных средствах, влагостойкость.

проводит ли стекло электрический ток? Почему?

Стекло при обычных условиях, т. е. в твердом состоянии, является изолятором, и эта его особенность широко используется. Например, металлические контакты — вводы — в приборах впаивают непосредственно в стекло. Однако в расплавленном состоянии стекло проводит электрический ток.

согласна с предыдущим ответом!

стекло не проводник и не диэлектрик, это полу проводник т. к. его свойства несовпадают ни с диэлектриками (пластичность, прочность, хорошая теплопроводность, горение) и проводниками (хорошая теплопроводность, стойкость к огню, остальные свойства могут быть разными в зависимости от вещества) но зато идентичны свойствам полупроводника. например при высокой температуре — проводник, при низкой — диэлектрик

Виды и классификация диэлектрических материалов

Изоляторы подразделяются на группы по нескольким критериям.

Классификация по агрегатному состоянию вещества:

твёрдые — стекло, керамика, асбест;
жидкие — растительные и синтетические масла, парафин, сжиженный газ, синтетические диэлектрики (кремний- и фторорганические соединения хладон, фреон);
газообразные — воздух, азот, водород.

Диэлектрики могут иметь природное или искусственное происхождение, иметь органическую или синтетическую природу.

К органическим природным изоляционным материалам относят растительные масла, целлюлоза, каучук. Они отличаются низкой термо и влагостойкостью, быстрым старением. Синтетические органические материалы — различные виды пластика.

К неорганическим диэлектрикам естественного происхождения относятся: слюда, асбест, мусковит, флогопит. Вещества устойчивы к химическому воздействию, выдерживают высокие температуры. Искусственные неорганические диэлектрические материалы — стекло, фарфор, керамика.

Почему диэлектрики не проводят электрический ток

Низкая проводимость обусловлена строением молекул диэлектрика. Частицы вещества тесно связаны друг с другом, не могут покинуть пределы атома и перемещаться по всему объёму материала. Под воздействием электрического поля частицы атома способны слегка расшатываться — поляризоваться.

В зависимости от механизма поляризации, диэлектрические материалы подразделяются на:

неполярные — вещества в различном агрегатном состоянии с электронной поляризацией (инертные газы, водород, полистирол, бензол);
полярные — обладают дипольно-релаксационной и электронной поляризацией (различные смолы, целлюлоза, вода);
ионные — твёрдые диэлектрики неорганического происхождения (стекло, керамика).

Диэлектрические свойства вещества непостоянны. Под воздействием высокой температуры или повышенной влажности электроны отрываются от ядра и приобретают свойства свободных электрических зарядов. Изоляционные качества диэлектрика в этом случае понижаются.

Надёжный диэлектрик — материал с малым током утечки, не превышающим критическую величину и не нарушающим работу системы.

Процессы в электропроводниках

Во время протекания электричества проводник попадает под определённое воздействие. Самое главное — это повышение температуры. А также выделяют некоторые химические реакции, которые могут изменить физические свойства вещества. Более всего такому влиянию подвергаются проводники второго рода. В них протекает химическая реакция, которую называют электролизом.

Электрический ток

Ионы веществ около электрических полюсов получают необходимый заряд и восстанавливают исходное состояние, которое было у них до образования щелочи, кислоты или соли. С помощью электролиза химики и физики могут получать чистые химические вещества из природного сырья. Таким образом создают алюминий и другие виды металлов.

Вещества первого и второго рода участвуют в других процессах, кроме проводимости электричества. К примеру, во время взаимодействия кислоты со свинцом возникает химическая реакция, которая вызывает выделение тока. По такому принципу работают все аккумуляторы. Проводники первой группы при контакте друг с другом могут изменяться. Медь и алюминий при эксплуатации нужно покрывать специальной оболочкой, иначе оба металла просто расплавятся. Влажный воздух приведёт к тому, что произойдёт электрохимическая реакция. Поэтому проводники покрывают слоем лака или другого защитного материала.

Такие вещества были открыты в 20 веке. Керамика из кислорода, бария, меди и лантана при обычных условиях не проводит ток, но после нагревания становится сверхпроводником. На практике выгодно использовать вещества, которые могут пропускать электричество при 58 градусах по Кельвину и выше — температуре, превышающей отметку кипения азота.

Жидкость и газы, проводящие ток, используют реже твёрдых веществ. Но и они необходимы для изготовления современных электрических приборов.

Какие вещества проводят электрический ток

Как известно, электрическим током называется упорядоченное движение носителей электрического заряда. Такими носителями заряда могут выступать электроны — в металлах, в полупроводниках и в газах; ионы — в электролитах и в газах; а в полупроводниках носителями электрического заряда выступают еще и дырки — незаполненные валентные связи в атомах, равные по модулю заряду электрона, но имеющие положительный заряд.

Задаваясь вопросом о том, какие же вещества проводят электрический ток, нам придется порассуждать о том, благодаря чему в первую очередь возникает ток, а именно — о наличии в тех или иных веществах заряженных частиц. Ток смещения рассматривать здесь не будем, поскольку он не является током проводимости, и поэтому не относится напрямую к данному вопросу.

По праву главными проводниками электрического тока во всей современной электротехнике выступают металлы. Для металлов характерна слабая связь валентных электронов, то есть электронов внешних энергетических уровней атомов, с ядрами этих атомов.

И как раз благодаря слабости данных связей, при возникновении по какой-нибудь причине в проводнике разности потенциалов (вихревое электрическое поле или приложенное напряжение), электроны эти начинают лавинообразно перемещаться в ту или иную сторону, возникает движение электронов проводимости внутри кристаллической решетки, словно движение «электронного газа».

Характерные представители металлических проводников: медь, алюминий, вольфрам.

Далее по списку — полупроводники. Полупроводники, по способности проводить электрический ток, занимают промежуточное положение между проводниками вроде медных проводов и диэлектриками вроде оргстекла. Здесь один электрон связан сразу с двумя атомами — атомы находятся в ковалентных связях друг с другом — поэтому для того чтобы каждый отдельно рассматриваемый электрон начал двигаться создавая ток, ему сначала необходимо получить энергию для реализации возможности покинуть свой атом.

Например, полупроводник можно нагреть, и некоторые из электронов начнут покидать свои атомы, то есть возникнет условие для существования тока — в кристаллической решетке появятся свободные носители заряда — электроны и дырки (на месте откуда электрон ушел, сначала остается вакантное пустое место с положительным зарядом — дырка, которое затем занимается электроном из другого атома). Яркими представителями чистых полупроводников являются: германий, кремний, бор. Соединения здесь не рассматриваем.

Диэлектрики

В диэлектриках свободные носители заряда отсутствуют. Протекание электрического тока в таких веществах невозможно при стандартных внешних условиях. Наиболее популярными материалами, которые не проводят электрический ток является слюда, керамика, резина и каучуки.

Также к ним можно отнести воздух и определенные виды газов, но для них, определяющим будет являться степень загрязнения. При наличии достаточного количества свободных ионов, диэлектрические свойства они утрачивают. Таким образом нельзя слепо полагаться что какое-либо вещество является абсолютным диэлектриком и не проводит электричество. При определенных обстоятельства большая часть веществ, заведомо считающихся диэлектриками могут приобретать свойства полупроводников.

Так, например, оксид железа, который в обычных условиях препятствует протеканию электрического тока, при повышении давления и температуры переходит в состояние проводимости, при этом внутренняя его структура не нарушается.

Подводя итоги, отметим что качественное различие веществ, пропускающих или препятствующих протеканию электрического тока является их проводящее состояние. Для металлов оно является постоянным, а для диэлектриков и полупроводников возбужденной фазой. Количественное определение проводимости выражается через удельное электрическое сопротивление.

При появлении в нашей жизни электричества, мало кто знал о его свойствах и параметрах, и в качестве проводников использовали различные материалы, было заметно, что при одной и той же величине напряжения источника тока на потребителе было разное значение напряжения. Было понятно, что на это влияет вид материала применяемого в качестве проводника. Когда ученные занялись вопросом по изучению этой проблемы они пришли к выводу, что в материале носителями заряда являются электроны. И способность проводить электрический ток обосабливается наличием свободных электронов в материале. Было выяснено, что у некоторых материалов этих электронов большое количество, а у других их вообще нет. Таким образом существуют материалы, которые хорошо проводят электрический ток, а некоторые не обладают такой способностью. Исходя из всего выше сказанного, все материалы поделились на три группы:

Каждая из групп нашла широкое применение в электротехнике.

Проводники

Проводниками являются материалы, которые хорошо проводят электрический ток, их применяют для изготовления проводов, кабельной продукции, контактных групп, обмоток, шин, токопроводящих жил и дорожек. Подавляющее большинство электрических устройств и аппаратов выполнена на основе проводниковых материалов. Мало того, скажу, что вся электроэнергетика не могла б существовать не будь этих веществ. В группу проводников входят все металлы, некоторые жидкости и газы.

Так же стоит упомянуть, что среди проводников есть супер проводники, сопротивление которых практически равно нулю, такие материалы очень редки и дороги. И проводники с высоким сопротивлением — вольфрам, молибден, нихром и т.д. Такие материалы используют для изготовления резисторов, нагревательных элементов и спиралей осветительных ламп.

Но львиная доля в электротехнической сфере принадлежит рядовым проводникам: медь, серебро, алюминий, сталь, различные сплавы этих металлов. Эти материалы нашли самое широкое и огромное применение в электротехнике, особенно это касается меди и алюминия, так как они сравнительно дешевы, и их применение в качестве проводников электрического тока наиболее целесообразно. Даже медь ограничена в своем использовании, её применяют в качестве обмоточных проводов, многожильных кабелях, и более ответственных устройствах, еще реже встречаются медные шинопроводы. А вот алюминий считается королем среди проводников электрического тока, пускай он обладает более высоким удельным сопротивлением чем медь, но это компенсируется его весьма низкой стоимостью и устойчивостью к коррозии. Он широко применяется в электроснабжении, в кабельной продукции, в воздушных линиях, шинопроводах, обычных проводах и т.д.

Полупроводники

Полупроводники, что-то среднее между проводниками и полупроводниками. Главной их особенностью является их зависимость проводить электрический ток от внешних условий. Ключевым условием является, наличие различных примесей в материале, которые как раз-таки обеспечивают возможность проводить электрический ток. Так же при определенной компоновку двух полупроводниковых материалов. На основе этих материалов на данный момент, произведено множество полупроводниковых устройств: диоды, светодиоды, транзисторы, семисторы, тиристоры, стабисторы, различные микросхемы. Существует целая наука, посвященная полупроводникам и устройствам на их основе: электронная техника. Все компьютеры, мобильные устройства. Да что там говорить, практически вся наша техника содержит в себе полупроводниковые элементы.

К полупроводниковым материалам относят: кремний, германий, графит, гр афен, индий и т.д.

Диэлектрики

Ну и последняя группа материалов, это диэлектрики, вещества не способные проводить электрический ток. К таким материалам относят: дерево, бумага, воздух, масло, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, поливинилхлорид, резина и т.д. Диэлектрики получили широкое применение благодаря своим качествам. Их применяют в качестве изолирующего материала. Они предохраняют соприкосновение двух токоведущих частей, не допускают прямого прикосновения человека с этими частями. Роль диэлектриком в электротехнике не менее важна чем роль проводников, так как обеспечивают стабильную, безопасную работу всех электротехнических и электронных устройств. У всех диэлектриков существует предел, до которого они не способны проводить электрический ток, его называют пробивным напряжением. Это такой показатель, при котором диэлектрик начинает пропускать электрический ток, при этом происходит выделение тепла и разрушение самого диэлектрика. Это значение пробивного напряжения для каждого диэлектрического материала разное и приведено в справочных материалах. Чем он выше, тем лучше, надежней считается диэлектрик.

Параметром, характеризующим способность проводить электрический ток является удельное сопротивление R, единица измерения [Ом] и проводимость, величина обратная сопротивлению. Чем выше этот параметр, тем хуже материал проводит электрический ток. У проводников он равен от нескольких десятых, до сотен Ом. У диэлектриков сопротивление достигает десятков миллионов ом.

Все три вида материалов нашли широкое применение в электроэнергетике и электротехнике. А так же тесно взаимосвязаны друг с другом.

Как работают электрические проводники и изоляторы

Электрические проводники — это материалы, которые проводят электричество; изоляторы не делают. Зачем? Способность вещества проводить электричество зависит от того, насколько легко электроны могут проходить через него. Протоны не двигаются, потому что, хотя они несут электрический заряд, они связаны с другими протонами и нейтронами в атомных ядрах. Валентные электроны похожи на внешние планеты, вращающиеся вокруг звезды. Их достаточно привлекают, чтобы оставаться на месте, но не всегда нужно много энергии, чтобы выбить их с места. Металлы легко теряют и приобретают электроны, поэтому они правят списком проводников. Органические молекулы в основном являются изоляторами, отчасти потому, что они удерживаются вместе ковалентными (общими электронными) связями, а также потому, что водородная связь помогает стабилизировать многие молекулы. Большинство материалов не являются ни хорошими проводниками, ни хорошими изоляторами. Они не легко проводят, но если будет поставлено достаточно энергии, электроны будут двигаться.

Некоторые материалы являются изоляторами в чистом виде, но будут проводить, если они легированы небольшим количеством другого элемента или если они содержат примеси. Например, большинство керамики являются отличными изоляторами, но если вы их допингуете, вы можете получить сверхпроводник. Чистая вода является изолятором, но грязная вода проводит слабо, а соленая вода с ее свободно плавающими ионами хорошо проводит.

Электрический ток в жидкостях

Как известно, химически чистая (дистиллированная) вода является плохим проводником. Однако при растворении в воде различных веществ (кислот, щелочей, солей и др.) раствор становится проводником, из-за распада молекул вещества на ионы. Это явление называется электролитической диссоциацией

, а сам раствор
электролитом
, способным проводить ток.

В отличие от металлов и газов прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах, что приводит к выделению на них химических элементов, входящих в состав электролита.

Первый закон Фарадея: масса вещества, выделяющегося на каком-либо из электродов, прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит

Электрохимический эквивалент вещества — табличная величина.

Второй закон Фарадея:

Протекание тока в жидкостях сопровождается выделением теплоты. При этом выполняется закон Джоуля-Ленца.

Электрический ток в металлах

При прохождении тока металлы нагреваются. В результате чего ионы кристаллической решетки начинают колебаться с большей амплитудой вблизи положений равновесия. В результате этого поток электронов чаще соударяется с кристаллической решеткой, а следовательно возрастает сопротивление их движению. При увеличении температуры растет сопротивление проводника.

Каждое вещество характеризуется собственным температурным коэффициентом сопротивления — табличная величина. Существуют специальные сплавы, сопротивление которых практически не изменяется при нагревании, например манганин и константан.

При температурах близких к абсолютному нулю (-273 0 C) удельное сопротивление проводника скачком падает до нуля. Сверхпроводимость — микроскопический квантовый эффект.

Электрический ток в газах

Газы в естественном состоянии не проводят электричества (являются диэлектриками), так как состоят из электрически нейтральных атомов и молекул. Проводником может стать ионизированный газ, содержащий электроны, положительные и отрицательные ионы.

Ионизация может возникать под действием высоких температур, различных излучений (ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного), космических лучей, столкновения частиц между собой.

Ионизированное состояние газа получило название плазмы

. В масштабах Вселенной плазма — наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы.

Прохождение электрического тока через газ называется газовым разрядом

В «рекламной» неоновой трубке протекает тлеющий разряд

. Светящийся газ представляет собой «живую плазму».

Между электродами сварочного аппарата возникает дуговой разряд
.

Дуговой разряд горит в ртутных лампах — очень ярких источниках света.
Искровой разряд
наблюдаем в молниях. Здесь напряженность электрического поля достигает пробивного значения. Сила тока около 10 МА!

Для
коронного разряда
характерно свечение газа, образуя «корону», окружающую электрод. Коронный разряд — основной источник потерь энергии высоковольтных линий электропередачи.

Характеристики электротехнических материалов

Главной характеристикой в электротехнике считается удельная электропроводность, измеряемая в См/м. Она служит коэффициентом пропорциональности между вектором напряжённости поля и плотностью тока. Обозначается часто греческой буквой гамма γ. Удельное сопротивление признано величиной, обратной электропроводности. В результате формула, упомянутая выше, обретает вид: плотность тока прямо пропорциональна напряжённости поля и обратно пропорциональна удельному сопротивлению среды. Единицей измерения становится Ом м.

Рассматриваемое понятие сохраняет актуальность не только для твёрдых сред. К примеру, ток проводят жидкости-электролиты и ионизированные газы. Следовательно, в каждом случае допустимо ввести понятие удельного сопротивления, ведь через среду проходит электрический заряд. Найти в справочниках значения, к примеру, для сварочной дуги сложно по простой причине – подобными задачами не занимаются в достаточной степени. Это не востребовано. С момента обнаружением Дэви накала платиновой пластины электрическим током до внедрения в обиход лампочек накала прошло столетие – по схожей причине не сразу осознали важность, значимость открытия.

В зависимости от значения величины удельного сопротивления материалы делятся:

У проводников – менее 1/10000 Ом м.
У диэлектриков – свыше 100 млн. Ом м.
Полупроводники по значениям удельного сопротивления находятся между диэлектриками и проводниками.

Эти значения характеризуют исключительно способность тела сопротивляться прохождению электрического тока и не влияют на прочие аспекты (упругость, термостойкость). К примеру, магнитные материалы бывают проводниками, диэлектриками и полупроводниками.

Электрический ток в вакууме

А возможно ли распространение электрического тока в вакууме (от лат. vacuum — пустота)? Поскольку в вакууме нет свободных носителей зарядов, то он является идеальным диэлектриком. Появление ионов привело бы к исчезновению вакуума и получению ионизированного газа. Но вот появление свободных электронов обеспечит протекание тока через вакуум. Как получить в вакууме свободные электроны? С помощью явления термоэлектронной эмиссии

— испускания веществом электронов при нагревании.

Вакуумный диод, триод, электронно-лучевая трубка (в старых телевизорах) — приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии. Основной принцип действия: наличие тугоплавкого материала, через который протекает ток — катод

, холодный электрод, собирающий термоэлектроны —
анод
.

Какие металлы лучше всего проводят электрический ток и где они используются

Какие металлы лучше всего проводят электрический ток и где они используются

Какой металл лучше всего проводит тепло и электрический ток? Металлы с наивысшей электропроводностью, а также назначение меди, серебра и других токопроводящих материалов.

какой металл лучше проводит, какой металл лучше проводит ток, какой металл лучше проводит электрический, какой металл лучше проводит тепло, какой металл лучше всего проводит электрический ток, какой металл лучше других проводит электрический ток

В этой статье мы рассмотрим, какой металл лучше всего проводит электрический ток. Сразу отметим, что чистые металлы являются более хорошими проводниками по сравнению со сплавами, потому что примеси препятствуют свободному движению электронов.

Наивысшей электропроводностью обладает чистое серебро. Медь немного уступает серебру, но ее большое преимущество – в более низкой стоимости. Благодаря этому в промышленных масштабах используется именно медь.

Золото – хороший проводник, к тому же оно не подвержено окислению. А высокая пластичность позволяет вытянуть сколь угодно тонкую проволоку. Поэтому золото применяется в микроэлектронике. Но недостатком металла является еще более высокая, чем у серебра, стоимость.

Какой металл лучше других проводит электрический ток из числа недорогих материалов? Алюминий. Он уступает предыдущим трем материалам по показателю электропроводности. Но все же он является сильным проводником и устойчив к коррозии. Недостаток алюминия – его повышенная ломкость.

Главное назначение этих материалов – элементы силовых установок, линий электропередач и всех механизмов, связанных с потреблением или передачей электрического тока.

Чаще всего применяются медь и алюминий, а также сплавы: бронзы, латунь. Рассмотрим, какие материалы подходят для производства той или иной продукции.

Используется только электролитических марок М I, М 0. Она бывает твердой и мягкой.

Твердая за счет наклепа подходит для коллекторов, проводов.
Мягкая, после отжига, подходит для производства обмоточных проводов, потому что имеет высокую гибкость.

Из нее создаются сложнопрофильные токоведущие детали, которые должны обладать повышенной твердостью и стойкостью к электрическим разрядам.

Подходит для изготовления проводов для линий электропередач, обмоточных и монтажных проводов.

Золото и серебро

Эти дорогие материалы используются в производстве электроники, где их расход относительно небольшой.

Ниже представлена таблица с показателями электропроводности. В ней же видно, какой металл лучше всего проводит тепло.

Источник