Elettroni liberi nei metalli. Da dove viene l'elettricità? Da dove vengono gli elettroni

Elettricità(dal greco elektron ambra, poiché l'ambra attira i corpi di luce), o la corrente iniziò ad essere utilizzata solo nel 1800, quando un fisico italiano Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta ha inventato la prima batteria al mondo e quindi ha fornito la prima fonte di elettricità permanente affidabile.

Ma come nasce l'elettricità?

Tutto intorno è costituito da minuscole particelle che non sono visibili all'occhio umano: atomi. Un atomo è costituito da particelle più piccole: al centro c'è il nucleo e gli elettroni ruotano attorno ad esso. Il nucleo è formato da neuroni e protoni. Gli elettroni che ruotano attorno al nucleo hanno carica negativa (-), mentre i protoni che sono nel nucleo hanno carica positiva (+). Di solito il numero di elettroni in un atomo è uguale al numero di protoni nel nucleo, quindi l'atomo non ha carica: è neutro.

Ci sono alcuni atomi a cui potrebbe mancare un elettrone. Hanno una carica positiva (+) e iniziano ad attrarre elettroni (-) da altri atomi. E in questi, altri atomi, gli elettroni volano fuori dalle loro orbite, cambiano la traiettoria del movimento. Il movimento degli elettroni da un atomo all'altro produce energia. Questa energia si chiama elettricità.

Da dove viene l'elettricità nelle nostre case?

Otteniamo elettricità da grandi centrali elettriche. Le centrali elettriche hanno generatori - grandi macchine che funzionano con una fonte di energia. Di solito la fonte è energia termica, che si ottiene riscaldando l'acqua (vapore). E per riscaldare l'acqua utilizzare carbone, petrolio, gas naturale o combustibile nucleare. Il vapore che si genera quando l'acqua viene riscaldata aziona le enormi pale della turbina, che a loro volta avviano il generatore.

L'energia si ottiene sfruttando la forza dell'acqua che cade da grandi altezze: da dighe o cascate (energia idroelettrica).

Come fonte di energia per i generatori, puoi usare la potenza del vento o il calore del sole, ma non si fa spesso ricorso.

Inoltre, un generatore funzionante, utilizzando un enorme magnete, crea un flusso di cariche elettriche (corrente), che passa attraverso fili di rame. Per trasmettere elettricità su lunghe distanze, è necessario aumentare la tensione. Per fare ciò, utilizzare un trasformatore, un dispositivo in grado di aumentare e diminuire la tensione. Ora l'elettricità ad alta potenza (fino a 10.000 volt o più) si sta muovendo lungo enormi cavi che si trovano in profondità nel sottosuolo o in alto nell'aria verso la sua destinazione. Prima di entrare in appartamenti e case, l'elettricità passa attraverso un altro trasformatore, che ne abbassa la tensione. Ora l'elettricità pronta per l'uso viaggia attraverso i cavi fino alle strutture richieste. La quantità di energia elettrica utilizzata è regolata da appositi contatori collegati a fili che attraversano pareti e pavimenti. fornire elettricità a ciascuno stanza in una casa o appartamento. Grazie all'elettricità, all'illuminazione e alla televisione, funzionano vari elettrodomestici.

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- In Europa ora nessuno suona il pianoforte,
gioca con l'elettricità.
- Non puoi giocare con l'elettricità: ti ucciderà con una scossa elettrica.
-E giocano con i guanti di gomma...
-E! Puoi indossare guanti di gomma!
"Mimino"

Strano... Giocano con l'elettricità, ma per qualche motivo uccide con una specie di corrente... Da dove viene la corrente nell'elettricità? E qual è questa corrente? Ciao caro! Scopriamolo.

Bene, in primo luogo, iniziamo con il motivo per cui è ancora possibile giocare con l'elettricità con i guanti di gomma, ma, ad esempio, con il ferro o il piombo: è impossibile, anche se quelli di metallo sono più forti? Il fatto è che la gomma non conduce l'elettricità, ma il ferro e il piombo lo fanno, e quindi provocano shock. Stop-stop... Stiamo andando nella direzione sbagliata, torniamo indietro... Sì... Devi iniziare dal fatto che tutto nel nostro Universo è costituito dalle particelle più piccole - atomi. Queste particelle sono così piccole che, ad esempio, un capello umano è diversi milioni di volte più spesso del più piccolo atomo di idrogeno. Un atomo è costituito (vedi Figura 1.1) da due parti principali: un nucleo caricato positivamente, che a sua volta è costituito da neutroni e protoni ed elettroni che ruotano in determinate orbite attorno al nucleo.

Figura 1.1 - La struttura dell'elettrone

La carica elettrica totale di un atomo è sempre (!) uguale a zero, cioè l'atomo è elettricamente neutro. Gli elettroni hanno un legame abbastanza forte con il nucleo atomico, tuttavia, se si applica una certa forza e si "estraggono" uno o più elettroni dall'atomo (attraverso il riscaldamento o l'attrito, ad esempio), l'atomo si trasformerà in uno ione caricato positivamente , poiché il valore della carica positiva del suo nucleo sarà maggiore dell'entità della carica totale negativa degli elettroni rimanenti. E viceversa: se uno o più elettroni vengono aggiunti all'atomo in qualsiasi modo (ma non raffreddando ...), l'atomo si trasformerà in uno ione caricato negativamente.

Gli elettroni che compongono gli atomi di qualsiasi elemento sono assolutamente identici nelle loro caratteristiche: carica, dimensione, massa.

Ora, se osservi la composizione interna di qualsiasi elemento, puoi vedere che non l'intero volume dell'elemento è occupato da atomi. Sempre, in qualsiasi materiale, sono presenti sia ioni caricati negativamente che ioni caricati positivamente, e il processo di conversione dello "ione ione-atomo caricato negativamente-ione caricato positivamente" avviene costantemente. Nel processo di questa trasformazione si formano i cosiddetti elettroni liberi, elettroni che non sono associati a nessuno degli atomi o degli ioni. Si scopre che varie sostanze il numero di questi elettroni liberi è diverso.

È anche noto dal corso di fisica che attorno a qualsiasi corpo carico (anche trascurabile come un elettrone) esiste un cosiddetto campo elettrico invisibile, le cui caratteristiche principali sono la forza e la direzione. È condizionalmente accettato che il campo sia sempre diretto dal punto di carica positiva al punto di carica negativa. Un tale campo si verifica, ad esempio, quando si sfrega un'ebanite o una bacchetta di vetro sulla lana, mentre durante il processo si può sentire una caratteristica crepa, il fenomeno di cui considereremo più avanti. Inoltre, su una bacchetta di vetro si formerà una carica positiva e su una di ebanite una carica negativa. Questo significherà solo il passaggio di elettroni liberi da una sostanza all'altra (da una bacchetta di vetro alla lana e dalla lana a una bacchetta di ebanite). Il trasferimento di elettroni significa un cambiamento di carica. Per valutare questo fenomeno, c'è uno speciale quantità fisica- la quantità di elettricità, chiamata ciondolo, e 1Cl \u003d 6,24 10 18 elettroni. In base a questo rapporto, la carica di un elettrone (o altrimenti chiamata carica elettrica elementare) è uguale a:

Quindi cosa c'entrano tutti questi elettroni e atomi con esso... Ma cosa c'entra. Se prendi un materiale con un alto contenuto di elettroni liberi e lo metti in un campo elettrico, tutti gli elettroni liberi si muoveranno nella direzione del punto positivo del campo e gli ioni - poiché hanno forti legami interatomici (interionici) - rimangono all'interno del materiale, sebbene in teoria dovrebbero spostarsi in quel punto del campo la cui carica è opposta alla carica dello ione. Questo è stato dimostrato con un semplice esperimento.

Due diversi materiali (argento e oro) sono stati collegati tra loro e posti in un campo elettrico per diversi mesi. Se si osservava il movimento degli ioni tra i materiali, allora si sarebbe dovuto verificare un processo di diffusione nel punto di contatto e l'oro si sarebbe formato nella zona ristretta dell'argento e l'argento si sarebbe formato nella zona ristretta dell'oro, ma ciò non è avvenuto, che ha dimostrato l'immobilità degli ioni "pesanti". La Figura 2.1 mostra il movimento delle particelle positive e negative in un campo elettrico: gli elettroni caricati negativamente si muovono contro la direzione del campo e le particelle caricate positivamente si muovono nella direzione del campo. Tuttavia, questo è vero solo per le particelle che non sono incluse nel reticolo cristallino qualsiasi materiale e non sono interconnessi da legami interatomici.

Figura 1.2 - Movimento di una carica puntiforme in un campo elettrico

Il movimento avviene in questo modo, perché le cariche simili si respingono e le cariche opposte si attraggono: due forze agiscono sempre su una particella: una forza attrattiva e una forza repulsiva.

Quindi, è il movimento ordinato delle particelle cariche che viene chiamato corrente elettrica. Esiste Fatto divertente: inizialmente si credeva (prima della scoperta dell'elettrone) che la corrente elettrica fosse generata proprio da particelle positive, quindi la direzione della corrente corrispondeva al movimento delle particelle positive da “più” a “meno”, ma in seguito il contrario fu scoperto, ma si decise di lasciare la stessa direzione della corrente, e nell'ingegneria elettrica moderna questa tradizione rimane. Quindi in realtà è il contrario!

Figura 1.3 - La struttura dell'atomo

Un campo elettrico può, sebbene sia caratterizzato dall'intensità dell'intensità, ma viene creato attorno a qualsiasi corpo carico. Ad esempio, se tutti gli stessi bastoncini di vetro ed ebanite vengono strofinati contro la lana, si formerà un campo elettrico attorno a loro. Un campo elettrico esiste vicino a qualsiasi oggetto e colpisce altri oggetti, non importa quanto distanti si trovino.Tuttavia, con l'aumentare della distanza tra loro, l'intensità del campo diminuisce e il suo valore può essere trascurato, in modo che due persone in piedi fianco a fianco e con un po' di carica, sebbene creino campo elettrico, e tra di loro scorre una corrente elettrica, ma è così piccola che è difficile fissarne il valore anche con dispositivi speciali.

Quindi, è tempo di parlare di più di che tipo di caratteristica è: la tensione campo elettrico. Tutto parte dal fatto che nel 1785 l'ingegnere militare francese Charles Augustin de Coulomb, distratto dal disegnare mappe militari, dedusse una legge che descriveva l'interazione di due cariche puntuali:


Il modulo della forza di interazione di due cariche puntiformi nel vuoto è direttamente proporzionale al prodotto dei moduli di queste cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.

Non approfondiremo il motivo per cui è così, prenderemo semplicemente la parola del signor Coulomb e introdurremo alcune condizioni per il rispetto di questa legge:

  • cariche puntiformi - cioè la distanza tra corpi carichi è molto maggiore della loro dimensione - tuttavia, si può dimostrare che la forza di interazione di due cariche volumetricamente distribuite con distribuzioni spaziali sfericamente simmetriche non intersecanti è uguale alla forza di interazione di due cariche puntiformi equivalenti poste ai centri di simmetria sferica;
  • la loro immobilità. In caso contrario, entrano in vigore ulteriori effetti: il campo magnetico della carica in movimento e la corrispondente forza aggiuntiva di Lorentz che agisce su un'altra carica in movimento;
  • interazione nel vuoto.

Matematicamente, la legge è scritta come segue:

dove q 1, q 2 sono i valori delle cariche puntiformi interagenti,
r è la distanza tra queste cariche,
k è un coefficiente che descrive l'influenza dell'ambiente.
La figura seguente mostra una spiegazione grafica della legge di Coulomb.

Figura 1.4 - Interazione delle cariche puntuali. Legge di Coulomb

Pertanto, la forza di interazione tra due cariche puntiformi aumenta all'aumentare di queste cariche e diminuisce all'aumentare della distanza tra le cariche e un aumento della distanza di un fattore due porta a una diminuzione della forza di un fattore di quattro. Tuttavia, una tale forza sorge non solo tra due cariche, ma anche tra una carica e un campo (e ancora una corrente elettrica!). Sarebbe logico supporre che lo stesso campo eserciti su cariche diverse influenza diversa. Quindi il rapporto tra la forza di interazione tra il campo e la carica e l'entità di questa carica è chiamato intensità del campo elettrico. A condizione che la carica e il campo siano stazionari e non cambino le loro caratteristiche nel tempo.

dove F è la forza di interazione,
q è l'addebito.
Inoltre, come accennato in precedenza, il campo ha una direzione, e questo deriva proprio dal fatto che la forza di interazione ha una direzione (è una quantità vettoriale: le cariche omonime si attraggono, le cariche opposte si respingono).
Dopo aver scritto questo tutorial, ho chiesto al mio amico di leggerlo, valutarlo, per così dire. Inoltre, gli ho posto una domanda interessante secondo me proprio sull'argomento di questo materiale. Immagina la mia sorpresa quando ha risposto in modo errato. Prova a rispondere anche a questa domanda (si trova nella sezione compiti alla fine della lezione) e argomenta il tuo punto di vista nei commenti.
E infine, poiché il campo può spostare una carica da un punto all'altro dello spazio, ha energia e quindi può funzionare. Questo fatto ci sarà utile in futuro quando si considerano i problemi del lavoro. corrente elettrica.
Questo conclude la prima lezione, ma abbiamo ancora una domanda senza risposta, perché, nei guanti di gomma, la corrente non uccide. Lasciamolo come un intrigo per prossima lezione. Grazie per l'attenzione, a presto!

  • La presenza di elettroni liberi in una sostanza è una condizione per il verificarsi di una corrente elettrica.
  • Per il verificarsi di una corrente elettrica, è necessario un campo elettrico, che esiste solo attorno ai corpi che hanno una carica.
  • La direzione del flusso di corrente elettrica è opposta alla direzione del movimento degli elettroni liberi - la corrente scorre da "più" a "meno" e gli elettroni viceversa - da "meno" a "più".
  • La carica dell'elettrone è 1.602 10 -19 C
  • Legge di Coulomb: il modulo della forza di interazione di due cariche puntiformi nel vuoto è direttamente proporzionale al prodotto dei moduli di queste cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.

  • Supponiamo che nella città eroica di Mosca ci sia un certo sbocco, lo sbocco più comune che hai a casa. Supponiamo anche di aver allungato i fili da Mosca a Vladivostok e collegato una lampadina a Vladivostok (di nuovo, la lampada è del tutto normale, la stessa ora illumina la stanza per me e per te). In totale, quello che abbiamo: una lampadina collegata alle estremità di due fili a Vladivostok e una presa a Mosca. Ora inseriamo i fili "Mosca" nella presa. Se non prendiamo in considerazione molte condizioni diverse e assumiamo solo che la lampadina di Vladivostok abbia preso fuoco, allora proviamo a indovinare se gli elettroni che sono attualmente nella presa di Mosca arriveranno al filamento della lampadina in Vladivostok? Cosa succede se colleghiamo la lampadina non alla presa, ma alla batteria?

È sempre così: se il giardiniere si rallegra della pioggia, allora il turista maledice questo acquazzone scoppiato inopportunamente. Il sole splende caldo - e ancora una volta, qualcuno si sente bene, ma qualcuno no. Purtroppo, non esiste un ideale al mondo ed è impossibile accontentare tutti.

Prima della scoperta del neutrone, i fisici lo pensavano nucleo atomicoè formato da protoni ed elettroni. Ciò ha sconvolto notevolmente i teorici: i loro calcoli non hanno portato a termine i loro calcoli. Ma d'altra parte, gli sperimentatori che hanno studiato il decadimento radioattivo beta dei nuclei erano completamente calmi. Non avevano bisogno di scervellarsi sulla provenienza degli elettroni.

Il neutrone ha capovolto tutto con il suo aspetto. Ora i teorici si rallegravano, perché il modello neutrone-protone della struttura del nucleo eliminava tutte le loro difficoltà. Ma la gioia svanì e svanì da uno sguardo in direzione di coloro che erano impegnati nello studio della radioattività. Pretesero una risposta a un'unica, ma estremamente difficile domanda: da dove vengono gli elettroni nel decadimento beta dei nuclei, se non ci sono?

È davvero necessario abbandonare ancora una volta un quadro così meravigliosamente semplice della struttura del nucleo e fare un passo indietro? È davvero possibile, dopo aver finalmente visto gli orizzonti chiari, sprofondare di nuovo in un abisso spaventoso di fatti incomprensibili che non vanno d'accordo tra loro?

La domanda a bruciapelo: da dove vengono gli elettroni nel nucleo? - ha costretto i fisici a fare un enorme passo avanti. Forse non meno grave del passaggio con il riconoscimento degli elettroni.

Ventitré secoli fa, Democrito dotò il mondo degli atomi della proprietà dell'indivisibilità, dell'immutabilità. Alla fine del 19° secolo, i fisici strapparono questa etichetta agli atomi e, senza esitazione, la superarono di particelle elementari! Era molto difficile per i fisici immaginare i mattoni della materia senza la solita etichetta calma e affidabile.

Fondatore meccanica quantistica W. Heisenberg fu il primo a risolvere l'enigma del nucleo. Suggerì che il neutrone nel nucleo a volte potesse trasformarsi in un protone più un elettrone e un neutrino. Il protone rimane nel nucleo e il resto delle particelle "in aumento" lo lascia. Esternamente, una tale trasformazione sembra un decadimento beta radioattivo.

Ecco da dove vengono gli elettroni! Per la prima volta, i ricercatori del micromondo hanno scoperto la mutua convertibilità delle particelle elementari.

Il neutrone, come si è scoperto in seguito, vive fuori dal nucleo per non più di 12 minuti, decadendo in un protone, un elettrone e un neutrino. Niente del genere accade con un protone libero. Ma nel nucleo radioattivo la situazione energetica è tale che anche un protone stabile può trasformarsi in neutrone, positrone e neutrino. Con il nome della particella elementare - positrone - questo evento nella vita di un nucleo radioattivo iniziò a essere chiamato decadimento del positrone.

Cos'è questa nuova particella: il positrone?

È nuovo e sembra esserci familiare da molto tempo. Questa è una copia esatta di un elettrone, solo con il segno opposto della carica elettrica. Sembrerebbe che non ci sia nulla da menzionare al riguardo, se bastano solo poche parole sul decadimento dei positroni dei nuclei.

Ma no. Questa particella gioca un ruolo speciale nella storia della fisica delle particelle elementari. La scoperta del positrone ha aperto le porte al mondo delle antiparticelle. Ci ha mostrato un'altra proprietà della materia: la sua capacità di trasformarsi da una forma pesante in una forma di energia!

Tutto iniziò con il fatto che nel 1931 un giovane fisico teorico dell'Università di Cambridge, Paul Dirac, ricevette un'equazione che descriveva il moto di un elettrone. Scoprì presto che questa equazione ha due soluzioni, cioè, oltre all'elettrone, è adatta per descrivere un'altra particella. Si è scoperto che questa particella dovrebbe essere completamente analoga a un elettrone, ma con una carica elettrica positiva.

A quel tempo - e questo accadeva più di quarant'anni fa - nessuno aveva sentito parlare di antiparticelle, e l'unica particella carica positivamente nota ai fisici era il protone. Ma il protone, a causa della sua grande massa, non corrispondeva alla seconda soluzione dell'equazione di Dirac.

All'inizio sembrava che si trattasse di una curiosità puramente matematica. Ma tutti i tentativi di escludere la seconda soluzione non hanno portato a nulla. Una delle due cose: o la teoria di Dirac è sbagliata, o esiste in natura un elettrone caricato positivamente.

La previsione di Dirac era così insolita che anche i più grandi scienziati non l'accettarono immediatamente. Landau, ad esempio, dichiarò solo tre decenni dopo: "Chi sostiene che Dirac abbia fatto per la scienza in pochi anni più di quanto tutti i presenti in questa stanza abbiano fatto in tutta la loro vita?"

Un anno dopo, nel 1932, fu scoperto un positrone nei raggi cosmici. Nella camera a nebbia hanno trovato tracce di particelle che potrebbero appartenere solo a un elettrone, ma con una carica positiva.

Durante lo studio dei raggi cosmici utilizzando una camera a nebbia, gli sperimentatori hanno utilizzato il metodo proposto nel 1927 dal fisico sovietico D. Skobeltsyn. La camera a nebbia è stata posta tra i poli di un elettromagnete. Ciò ha permesso non solo di vedere la traccia di una particella elementare, ma anche di misurare l'energia e determinare il segno della carica elettrica di un rappresentante del microcosmo che vola attraverso la camera per la sua curvatura in un campo magnetico. Nelle fotografie scattate nella camera a nebbia, si vedeva chiaramente che le tracce dell'elettrone e del positrone deviano in direzioni opposte.

L'esperienza ha confermato la teoria. Il ventottenne Paul Dirac si è unito alla lista dei vincitori premio Nobel.

Dopo la scoperta del positrone, è sorta la domanda: non tutte le particelle elementari hanno "antiriflessione"? Gli sperimentatori hanno iniziato a cercare l'antiprotone nei raggi cosmici. La coppia elettrone-positrone sembrava confermare la teoria di Dirac. Ma no, no, sì, e il pensiero di un'eccezione fatta dalla natura solo per queste particelle si insinuò.

"L'intervallo di tempo tra la previsione dell'antiprotone e la sua osservazione nel 1955 era troppo lungo", ha detto l'accademico Ya. l'anno scorso ci sono stati tentativi di costruire una teoria senza antiprotoni."

Solo un quarto di secolo dopo la previsione di Dirac, un gruppo di scienziati americani guidati da Emilio Segre e Owen Chamberlain scoprì l'antiprotone. Un anno dopo fu trovato anche un antineutrone.

Afferrando l'estremità del positrone, i fisici dapprima lentamente, e poi sempre più velocemente, iniziarono a estrarre la rete con le antiparticelle. E ora nessuno dubita che ogni particella elementare abbia la sua ombra, l'antiparticella corrispondente.

Studiando le tracce di positroni in una camera a nebbia, i fisici hanno immediatamente scoperto che un elettrone e un positrone, incontrandosi, si "annichilano" a vicenda - si annichilano.

Non c'era nulla da temere per la natura - allo stesso tempo, non ha perso nulla. La massa di entrambe le particelle si è trasformata in un diverso tipo di materia - in energia, la cui quantità può essere facilmente calcolata utilizzando la nota formula di Albert Einstein E \u003d mc 2

"Questo risultato della fisica più recente", ha scritto il premio Nobel Max Laue, "è la cosa più sorprendente che lo sviluppo delle scienze naturali abbia mai portato".

Com'erano strani i mattoni elementari della materia! Anche particelle stabili come il protone e l'elettrone potrebbero "scomparire" insieme alle loro antiparticelle. Il pensiero si insinuò involontariamente: come potrebbero sopravvivere antiche rocce fatte di un materiale così fragile fino ai nostri giorni?

Ma il punto è che le particelle elementari sono pronte alle trasformazioni solo nelle condizioni specifiche dei nuclei radioattivi e quando incontrano le antiparticelle. Nella regione del mondo a noi accessibile, ci sono nuclei incommensurabilmente più stabili di quelli radioattivi. E siamo salvati dall'annientamento dall'assenza di quantità significative di antiparticelle.

Questa domanda è come il cavolo, lo apri, lo apri, ma è ancora lontano dal ceppo "fondamentale". Sebbene la domanda, a quanto pare, riguardi proprio questo gambo, devi comunque cercare di superare tutto il cavolo.

A uno sguardo più superficiale, la natura della corrente sembra semplice: la corrente è quando le particelle cariche si muovono. (Se la particella non si muove, allora non c'è corrente, c'è solo un campo elettrico.) Cercando di comprendere la natura della corrente e non sapendo in cosa consiste la corrente, abbiamo scelto la direzione della corrente corrispondente al direzione di movimento delle particelle positive. Successivamente si è scoperto che una corrente indistinguibile, esattamente la stessa in effetti, si ottiene quando le particelle negative si muovono nella direzione opposta. Questa simmetria è un notevole dettaglio della natura della corrente.

A seconda di dove si muovono le particelle, anche la natura della corrente è diversa. Il materiale attuale stesso è diverso:

  • I metalli hanno elettroni liberi;
  • Nei superconduttori metallici e ceramici - anche elettroni;
  • Nei liquidi, durante il flusso si formano ioni reazioni chimiche o quando esposto a un campo elettrico applicato;
  • Nei gas - ancora ioni, così come elettroni;
  • Ma nei semiconduttori, gli elettroni non sono liberi e possono muovere "relè". Quelli. Non è un elettrone che può muoversi, ma, per così dire, un luogo in cui non esiste: un "buco". Tale conduzione è chiamata conduzione del foro. Sui picchi di diversi semiconduttori, la natura di tale corrente dà luogo a effetti che rendono possibile tutta la nostra radioelettronica.

La corrente ha due misure: forza attuale e densità di corrente. Tra la corrente delle cariche e la corrente, ad esempio, dell'acqua in un tubo, ci sono più differenze che somiglianze. Ma una tale visione della corrente è abbastanza produttiva per comprendere la natura di quest'ultima. La corrente nel conduttore è un campo vettoriale delle velocità delle particelle (se sono particelle con la stessa carica). Ma di solito non prendiamo in considerazione questi dettagli quando descriviamo la corrente. Facciamo la media di questa corrente.

Se prendiamo solo una particella (caricata naturalmente e in movimento), la corrente è uguale al prodotto della carica e velocità istantanea in un particolare momento esiste esattamente dove si trova questa particella. Ricorda com'era nella canzone del duetto Ivasi "È ora di una birra": "...se il clima è pesante e astrale ostile, se il treno è partito e ha preso tutte le rotaie..." :)

E così siamo arrivati ​​a quel ceppo, di cui si parlava all'inizio. Perché una particella ha una carica (sembra che tutto sia chiaro con il movimento, ma cos'è una carica)? Le particelle più fondamentali (ora di sicuro:) apparentemente indivisibili) che trasportano una carica sono elettroni, positroni (antielettroni) e quark. È impossibile estrarre e studiare un singolo quark a causa del confinamento, sembra più facile con un elettrone, ma non è ancora molto chiaro. Al momento, è chiaro che la corrente è quantizzata: non ci sono cariche inferiori alla carica di un elettrone (i quark si osservano solo sotto forma di adroni con carica totale uguale o nulla). Un campo elettrico separato da una particella carica può esistere solo in combinazione con campo magnetico, come Onda elettromagnetica, il cui quanto è un fotone. Forse alcune interpretazioni della natura della carica elettrica si trovano nella sfera fisica quantistica. Ad esempio, il campo di Higgs che ha previsto e recentemente scoperto (c'è un bosone, c'è un campo) spiega la massa di una serie di particelle e la massa è una misura di come una particella risponde a un campo gravitazionale. Forse con una carica, come con una misura di risposta a un campo elettrico, verrà rivelata una storia simile. Perché c'è una massa e perché c'è una carica: queste sono domande in qualche modo correlate.

Si sa molto sulla natura della corrente elettrica, ma la cosa più importante non è ancora nota.

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