ровідники 1 роду (метали, в яких є вільні електрони) і 2 роду (розчини електролітів, в яких вільними зарядами є позитивно заряджені іони - катіони і негативно заряджені іони - аніони).
Напівпровідники при звичайній температурі мають мало вільних зарядів. Причому коли електрони в напівпровідниках стають вільними, то на їх місці утворюється дірка - надлишок позитивного заряду. Тому носіями заряду в напівпровідниках є електрони і дірки.
У діелектриках немає вільних носіїв зарядів, тому під дією електричного поля в них не виникає електричного струму, але виникає явище, зване поляризацією діелектрика - придбання діелектриком полярності за рахунок розділення в ньому позитивних і негативних зарядів під дією електричного поля. Поляризація існує в 3 варіантах: орієнтаційна, електронна та іонна.
Вказані відмінності добре описуються зонної теорією твердих тіл, або квантової теорією енергетичного спектра електронів у кристалі. Згідно теорії в кристалі існують заборонені та дозволені енергетичні зони для електронів. Нижні зони заповнені повністю електронам. Фізичні властивості кристалів визначаються верхніми зонами, містять електрони. Якщо між верхньою зоною і наступної дозволеної зоною заборонена зона вузька (енергетичний інтервал невеликий), то речовина є провідником, а якщо заборонена зона велика - то діелектриком.
3. Електричний струм
Основною характеристикою електричного струму є сила струму - кількість заряду, що перетинає поперечний переріз провідника за одиницю часу. Iср =? Q /? T або для миттєвої сили струму: I=dq / dt. Одиницею виміру сили струму є ампер (A). 1 ампер - сила струму, коли заряд 1 кулон проходить через поперечний переріз провідника за 1 секунду. Часто використовують міліампер (мА). 1 мА=0, 001 A. Зазвичай за направлення електричного струму в провіднику приймають напрямок руху позитивних зарядів.
Інший величиною, що характеризує електричний струм, є щільність струму - сила струму, що припадає на одиницю площі провідника. Вимірюється в амперах на квадратний метр: J=I / S.
Розрізняють:
- Постійний струм - електричний струм, параметри якого (сила і напрямок) не змінюються в часі. Джерелами постійного струму є генератори, які підтримують постійну різницю потенціалів на кінцях провідника.
- Змінний струм - електричний струм, параметри якого змінюються в часі за законом синуса або косинуса. Електричний струм, переданий у споживчому електромережі, являє собою синусоїдальне коливання частотою 50 Гц: I=Imax · cos (? T +? 0).
Основним законом, що описує постійний електричний струм, є закон Ома: сила струму в провіднику прямо пропорційна різниці потенціалів між його кінцями, або електричній напрузі (U): I=U / R.
Величина R називається електричним опором. Опір є властивістю провідників перешкоджати проходженню через нього електричного струму, при цьому електрична енергія перетворюється в теплову енергію. Опір виникає через зіткнення заряджених частинок (носіїв струму) з внутрішніми структурами провідника - атомами і молекулами. Одиницею виміру опору є Ом. Зворотній величина опору називається електричної електропровідністю (D).
Для багатьох речовин опір є постійною величиною, незалежної від сили струму. Опір провідника є функцією його розміру, форми, будови і температури. Величина опору дроти: R =? (1 / S) (5)
, Де l - довжина провідника, S - п...
