Нынешнюю жизнь невозможно представить без секунды не использования электричества и различных электрических приборов.
Ток — это упорядоченное по направлению движение заряженных электрических частиц, основными с которых являются ионы и электроны. Ионы это отрицательные заряженные частицы, а электроны – положительные. За направление тока принимается направление передвижения позитивно заряженных частиц.
Все, что находится вокруг нас, это вещество, что имеет в составе молекулы, двигающихся в хаотичном порядке, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Атом состоит из ядра, в котором вокруг двигаются электроны в заданном направлении.
В зависимости от влияния факторов из внешней среды имеют разную структуру и по-разному двигаются все частицы.
Ион – это заряженная частица, атом, в котором изменилось соотношение протонов и электронов. Когда число электронов совпадает с числом протонов в ядре, то атом оказывается нейтральным. Ионы, при этом, подразделяются на:
- Анионы, что потеряли электроны.
- Катионы, что имеют лишние электроны, которые подсоединились к атому.
Что бы обеспечить протекания электричества нужно следующее:
- Наличие электрического поля, в котором должны быть разные потенциалов с местом протекания носителей зарядов. Присоединение электрического поля нужно для создания направленного движения свободных зарядов. Более того, нужно отметить, что постоянное воздействие чисто электрического поля через время может привести к выравниванию потенциалов. Поэтому, что бы подача тока не прекратилась, нужно, что бы на него воздействовали еще и другие силы не электрической природы.
- Наличие свободных заряженных частиц, что зависит от вещества, в котором он протекает, и его состояния.
Так же, для подачи электричества, необходимо наличие напряжения.
Действие электрического тока происходит в проводниках, полупроводниках и, иногда, в газах, например – люминесцентные лампочки.
Таким образом, основные носители электрического тока – это электроны, которые передвигаются от минуса к плюсу. Но, раньше, из-за проведения исследований без изучения истинной природы тока, считалось, что ток двигается от положительного иона к отрицательному иону.
Среда, в которой передвигается ток, делится на следующие виды:
- Проводник или полупроводник.
- Диэлектрик.
В проводниках происходит постоянное свободное движение электрических зарядов. Это происходит из-за того, что металл состоит из атомов, в которых постоянно происходит какое-то движение или колебание, несмотря на то, что сами атомы не двигаются.
Почему тогда в атоме происходит движение? Под влиянием различных факторов, электроны начинают переходить в ионы с положительным зарядом, и двигаться в хаотичном порядке.
Если на электроны будет влиять электрическое поле, то они начнут двигаться не хаотично, а упорядочено. Таким образом, от данного воздействия, они начнут передвигаться от отрицательного потенциала к положительному потенциалу.
В полупроводниках заряды находятся в защищенной зоне, нет свободных носителей в стандартном состоянии. Но, опять-таки, если начнется воздействие внешних стимулирующих факторов, они начинают передвигаться, превращаясь в ионы с положительным зарядом.
Таким образом, начинается свободное их передвижение. При обычном нагревании полупроводника, движение будет происходить в хаотичном порядке.
В случае подсоединения к проводнику электродвижущей силы, направление станет упорядочено, положительные силы будут передвигаться к электрическому потенциалу с меньшим зарядом, а отрицательные силы, наоборот, к более сильному заряду.
Что касается вакуума, то в нем нет вещества или имеется очень малое его количество, в связи с чем, отсутствуют какие-либо заряды. Подача тока в вакууме началась с использования электрических вакуумных ламп, а вскоре – транзисторов.
Это происходило с помощью того, что в вакуум помещали электроды, один из которых начинают нагревать, в связи с чем, происходит движения электрического тока. Данный процесс получил название «термоэлектронная эмиссия», когда электроны испускаются с нагретой поверхности.
Данный процесс можно наблюдать, как раз, при использовании вакуумных ламп. При этом, нужно запомнить, что ток будет проходить только тогда, когда нагревается катод. При нагревании анода эффекта никакого не будет.
Так как газ состоит из разных атомов и молекул, то, опять-таки, под воздействием стимулирующих факторов, электроны будут отсоединяться от атома и переходить в свободно двигающиеся заряды.
Данный процесс имеет название «ионизация». Она может воздействовать при нагревании газа, присоединения электрического поля, влияния ультрафиолетовых лучей и другого.
В жидкое вещество так же можно положить два электрода с подсоединенным источником питания. Ток не будет протекать, если вода дистиллированная и не имеет никаких добавок. Но, при добавлении каких-либо примесей, сразу начнется движение электрического тока.
Таким образом, дистиллированная вода превращается в электролит, который может передавать ток.
При добавлении в чистую воду медного купороса, происходит электролиз – это разложение вещества на части при прохождении через раствор электрического тока. Таким образом, электрический ток в жидком веществе появляется за счет передвижения положительных и отрицательных зарядов.
В конце концов, хотелось бы отметить, что для прохода электричества нужно наличие электронов и ионов. Что бы упорядочить их передвижение, нужно подсоединять электрическое поле.
Для этого необходимо подсоединить два электрода в нужную среду и подсоединить к концам тела напряжение. Так же, существует следующие виды воздействия тока:
- Тепловое, когда происходит нагревание проводника, по которому идет ток.
- Химическое, когда происходят изменения в химическом составе проводника.
- Магнитное, когда происходит силовое воздействие на проводник.
Для более подробной информации об электричестве, можно посмотреть разные видеоролики, которые представлены в интернете.
