विद्युत प्रवाहाचे वाहक

आज विजेची व्याख्या सामान्यतः "विद्युत शुल्क आणि संबंधित विद्युत चुंबकीय क्षेत्र" अशी केली जाते. विद्युत शुल्कांचे अस्तित्व इतर शुल्कांवरील त्यांच्या जोरदार कृतीद्वारे प्रकट होते. प्रत्येक चार्जच्या सभोवतालच्या जागेत विशेष गुणधर्म असतात: विद्युत शक्ती त्यामध्ये कार्य करतात, जे जेव्हा या जागेत इतर शुल्क सादर केले जातात तेव्हा प्रकट होतात. अशी जागा आहे इलेक्ट्रिक फील्ड सक्ती करा.

शुल्क स्थिर असताना, त्यांच्या दरम्यानच्या जागेत गुणधर्म असतात इलेक्ट्रिक (इलेक्ट्रोस्टॅटिक) फील्ड… पण जेव्हा आरोप हलत असतात तेव्हा त्यांच्या आजूबाजूलाही असतात चुंबकीय क्षेत्र… आम्ही विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्र गुणधर्मांचा स्वतंत्रपणे विचार करतो, परंतु प्रत्यक्षात विद्युत प्रक्रिया नेहमीच अस्तित्वाशी संबंधित असतात. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड.

सर्वात लहान विद्युत शुल्क घटक म्हणून समाविष्ट केले आहे अणू... अणू हा रासायनिक घटकाचा सर्वात लहान भाग आहे जो त्याचे रासायनिक गुणधर्म धारण करतो. अणू एक अतिशय जटिल प्रणाली आहे. त्याचे बहुतेक वस्तुमान कोरमध्ये केंद्रित आहे. विद्युत चार्ज केलेले प्राथमिक कण काही विशिष्ट कक्षांमध्ये नंतरच्या भोवती फिरतात - इलेक्ट्रॉन.

गुरुत्वाकर्षण शक्ती ग्रहांना सूर्याभोवती कक्षेत फिरत ठेवतात आणि इलेक्ट्रॉन विद्युत शक्तींद्वारे अणूच्या केंद्रकाकडे आकर्षित होतात. हे अनुभवावरून ज्ञात आहे की केवळ विरुद्ध शुल्क एकमेकांना आकर्षित करतात. म्हणून, अणू आणि इलेक्ट्रॉनच्या केंद्रकावरील शुल्क चिन्हात भिन्न असणे आवश्यक आहे. ऐतिहासिक कारणास्तव, न्यूक्लियसचे शुल्क सकारात्मक आणि इलेक्ट्रॉनचे शुल्क ऋण मानण्याची प्रथा आहे.

असंख्य प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की प्रत्येक मूलद्रव्याच्या अणूंच्या इलेक्ट्रॉनमध्ये समान विद्युत चार्ज आणि समान वस्तुमान असते. त्याच वेळी, इलेक्ट्रॉनिक चार्ज प्राथमिक आहे, म्हणजे, सर्वात लहान संभाव्य विद्युत शुल्क.

अणूच्या आतील कक्षेत आणि बाह्य कक्षामध्ये स्थित इलेक्ट्रॉन्समध्ये फरक करण्याची प्रथा आहे. आतील इलेक्ट्रॉन्स त्यांच्या कक्षेत अंतरावरणू शक्तींद्वारे तुलनेने घट्ट धरलेले असतात. परंतु बाह्य इलेक्ट्रॉन तुलनेने सहजपणे अणूपासून वेगळे होऊ शकतात आणि काही काळ मोकळे राहू शकतात किंवा दुसर्‍या अणूला जोडू शकतात. अणूचे रासायनिक आणि विद्युत गुणधर्म त्याच्या बाह्य कक्षेतील इलेक्ट्रॉन्सद्वारे निर्धारित केले जातात.

अणूच्या केंद्रकावरील सकारात्मक शुल्काची परिमाण अणू विशिष्ट रासायनिक घटकाशी संबंधित आहे की नाही हे निर्धारित करते. अणू (किंवा रेणू) विद्युतदृष्ट्या तटस्थ असतो जोपर्यंत इलेक्ट्रॉनवरील ऋण शुल्काची बेरीज न्यूक्लियसवरील सकारात्मक शुल्काच्या बरोबरीची असते. परंतु अणू ज्याने एक किंवा अधिक इलेक्ट्रॉन गमावले आहेत ते न्यूक्लियसवरील अतिरिक्त सकारात्मक चार्जमुळे सकारात्मक चार्ज होतात. हे विद्युत शक्तींच्या (आकर्षक किंवा तिरस्करणीय) प्रभावाखाली फिरू शकते. असा अणू आहे सकारात्मक आयन… एक अणू ज्याने जास्तीचे इलेक्ट्रॉन पकडले आहेत नकारात्मक आयन.

अणूच्या केंद्रकात सकारात्मक चार्ज वाहक असतो प्रोटॉन… हा एक प्राथमिक कण आहे जो हायड्रोजन अणूचे केंद्रक म्हणून काम करतो. प्रोटॉनचा सकारात्मक चार्ज संख्यात्मकदृष्ट्या इलेक्ट्रॉनच्या ऋण शुल्काच्या बरोबरीचा असतो, परंतु प्रोटॉनचे वस्तुमान इलेक्ट्रॉनच्या वस्तुमानाच्या 1836 पट असते. अणूंच्या केंद्रकांमध्ये, प्रोटॉन व्यतिरिक्त, न्यूट्रॉन देखील असतात - कण ज्यांना विद्युत चार्ज नसतो. न्यूट्रॉनचे वस्तुमान इलेक्ट्रॉनच्या वस्तुमानाच्या 1838 पट असते.

अशाप्रकारे, अणू बनवणाऱ्या तीन प्राथमिक कणांपैकी फक्त इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉनवरच विद्युत चार्ज असतो. परंतु यापैकी फक्त ऋण चार्ज असलेले इलेक्ट्रॉन पदार्थाच्या आत सहज हलू शकतात आणि सामान्य स्थितीत सकारात्मक शुल्क फक्त अणूमध्येच फिरू शकतात. जड आयनांचे स्वरूप, म्हणजेच पदार्थाच्या अणूंचे हस्तांतरण.

इलेक्ट्रिक चार्जेसची क्रमबद्ध हालचाल तयार होते, म्हणजे, अशी हालचाल ज्याची अंतराळात प्रमुख दिशा असते. वीज… कण ज्यांच्या गतीने विद्युत प्रवाह निर्माण होतो — वर्तमान वाहक बहुतेक प्रकरणांमध्ये इलेक्ट्रॉन असतात आणि बरेचदा कमी - आयन असतात.

काही अयोग्यतेसाठी परवानगी देऊन, विद्युत शुल्काची निर्देशित हालचाल म्हणून विद्युत् प्रवाह परिभाषित करणे शक्य आहे. वर्तमान वाहक पदार्थामध्ये कमी किंवा जास्त मुक्तपणे हलवू शकतात.

तारांपासून असे पदार्थ म्हणतात जे विद्युत प्रवाह तुलनेने चांगले चालवतात. सर्व धातू कंडक्टर आहेत, विशेषतः चांदी, तांबे आणि अॅल्युमिनियम.

धातूंची चालकता त्यामध्ये काही बाह्य इलेक्ट्रॉन अणूंपासून वेगळे केले जातात या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले आहे. या इलेक्ट्रॉनच्या नुकसानीमुळे होणारे सकारात्मक प्रयोग क्रिस्टल जाळीमध्ये जोडलेले असतात - एक घन (आयनिक) सांगाडा, ज्याच्या मोकळ्या जागेत इलेक्ट्रॉन वायूच्या स्वरूपात मुक्त इलेक्ट्रॉन असतात.

सर्वात लहान बाह्य विद्युत क्षेत्र धातूमध्ये एक प्रवाह निर्माण करते, म्हणजेच, मुक्त इलेक्ट्रॉनांना त्यांच्यावर कार्य करणार्या विद्युत शक्तींच्या दिशेने मिसळण्यास भाग पाडते. धातू द्वारे दर्शविले जातात वाढत्या तापमानासह चालकता कमी होणे.

सेमीकंडक्टर विद्युत प्रवाह तारांपेक्षा खूपच खराब आहे. सेमीकंडक्टरच्या संख्येशी संबंधित पदार्थांची खूप मोठी संख्या आहे आणि त्यांचे गुणधर्म खूप वैविध्यपूर्ण आहेत. इलेक्ट्रॉनिक चालकता हे अर्धसंवाहकांचे वैशिष्ट्य आहे (म्हणजेच, त्यांच्यातील विद्युत् प्रवाह तयार होतो, जसे की, मुक्त इलेक्ट्रॉनच्या निर्देशित हालचालीद्वारे - आयन नव्हे) आणि धातूच्या विपरीत, वाढत्या तापमानासह चालकता वाढते. सर्वसाधारणपणे, सेमीकंडक्टर देखील बाह्य प्रभावांवर - रेडिएशन, दाब इत्यादींवर त्यांच्या चालकतेच्या मजबूत अवलंबनाद्वारे दर्शविले जातात.

डायलेक्ट्रिक्स (इन्सुलेटर) ते व्यावहारिकरित्या विद्युत प्रवाह चालवत नाहीत. बाह्य विद्युत क्षेत्रामुळे एनअणू, रेणू किंवा डायलेक्ट्रिक्सचे आयन यांचे ध्रुवीकरणअणू किंवा डायलेक्ट्रिक रेणू बनवणार्‍या लवचिकपणे बांधलेल्या शुल्काच्या बाह्य क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत विस्थापन. डायलेक्ट्रिक्समध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉनची संख्या फारच कमी आहे.

कंडक्टर, सेमीकंडक्टर आणि डायलेक्ट्रिक्समधील कठोर सीमा तुम्ही निर्दिष्ट करू शकत नाही. इलेक्ट्रिकल उपकरणांमध्ये, विद्युत शुल्काच्या हालचालीसाठी तारा एक मार्ग म्हणून काम करतात आणि ही हालचाल योग्यरित्या निर्देशित करण्यासाठी डायलेक्ट्रिक्सची आवश्यकता असते.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक नसलेल्या उत्पत्तीच्या शक्तींच्या कृतीमुळे विद्युत प्रवाह तयार होतो, ज्याला बाह्य शक्ती म्हणतात.ते वायरमध्ये एक विद्युत क्षेत्र तयार करतात, जे सकारात्मक शुल्कांना फील्ड फोर्सच्या दिशेने जाण्यास भाग पाडतात आणि नकारात्मक शुल्क, इलेक्ट्रॉन्स, उलट दिशेने.

धातूंमधील इलेक्ट्रॉनच्या अनुवादित गतीची संकल्पना स्पष्ट करणे उपयुक्त आहे. मुक्त इलेक्ट्रॉन्स अणूंच्या दरम्यानच्या जागेत, रेणूंच्या उलट थर्मल हालचालीमध्ये यादृच्छिक हालचालीच्या स्थितीत असतात. शरीराची थर्मल स्थिती रेणूंची एकमेकांशी टक्कर आणि रेणूंसह इलेक्ट्रॉनची टक्कर यामुळे होते.

इलेक्ट्रॉन रेणूंशी टक्कर घेतो आणि त्याच्या हालचालीची दिशा बदलतो, परंतु हळूहळू पुढे जात राहतो, एक अतिशय जटिल वक्र वर्णन करतो. चार्ज केलेल्या कणांची एका विशिष्ट दिशेने दीर्घकालीन हालचाल, त्यांच्या अव्यवस्थित हालचालींवर वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांवर प्रभाव टाकला जातो, याला त्यांचे प्रवाह म्हणतात. अशाप्रकारे, आधुनिक विचारांनुसार धातूंमधील विद्युत प्रवाह हा चार्ज केलेल्या कणांचा प्रवाह आहे.