Електропровідність металів як вона є
Нікого сьогодні не дивує, що, доторкнувшись до клавіші вимикача, ми бачимо, що зайнялася лампочку. Найчастіше ми навіть не замислюємося, що всі подібні дії засновані на цілій серії фізичних явищ. Одне їх таких вкрай цікавих явищ - електропровідність металів, яка забезпечує протікання електричного струму.
Для початку, напевно, слід визначитися, про що взагалі йде мова. Отже, електропровідністю називають здатність речовини пропускати електричний струм. Причому різні речовини мають цю здатність у різному ступені. За ступенем електропровідності речовини поділяються на провідники, напівпровідники і діелектрики.
Якщо подивитися експериментальні дані, отримані дослідниками за час вивчення електричного струму, то стане ясно, що провідність металів найвища. Це ж підтверджує повсякденна практика, коли для передачі електричного струму використовують металеві дроти. Саме метали в першу чергу виступають провідниками електричного струму. І пояснення цьому можна знайти в електронній теорії металів.
Згідно з останньою, провідник представляє собою кристалічну решітку, вузли якої займають атоми. Вони розташовані дуже щільно і пов'язані з сусідніми подібними атомами, тому залишаються практично в вузлах кристалічної решітки. Чого не можна сказати про електронах, розташованих на зовнішніх оболонках атомів. Ці електрони можуть вільно безладнорухатися, утворюючи так званий "електронний газ". Ось електронна провідність металів і грунтується на таких електронах.
Як доказ того, що природа електричного струму обумовлена електронами, можна згадати досвід німецького фізика Рикке, поставлений в 1901 році. Він взяв два мідних і один алюмінієвий циліндри з ретельно відполірованими торцями, поставив один на інший і пропускав через них електричний струм. За задумом експериментатора, якщо електропровідність металів обумовлена атомами, то відбувався б перенесення речовини. Однак після пропускання електричного струму протягом року маса циліндрів не змінилася.
З цього результату випливав висновок, що електропровідність металів викликана якимись частками, властивими всім провідникам. На цю роль якраз і підходив електрон, який до цього моменту вже був відкритий. Надалі провели ще кілька дотепних дослідів, і всі вони підтвердили, що електричний струм зумовлений рухом електронів.
Відповідно до сучасних уявлень про кристалічній решітці металів, в її вузлах розташовуються іони, а електрони відносно вільно переміщаються між ними. Саме велика кількість таких електронів і забезпечує високу електропровідність металів. При наявності невеликої різниці потенціалів на кінцях провідника ці вільні електрони починають переміщатися, що і викликає протікання електричного струму.
Тут треба зазначити, що провідність сильно залежить від температури. Так, при зростанні температури провідність металів зменшується, і навпаки, збільшується при зниженні температури, аж до явища надпровідності. У той же час слід пам'ятати, що хоча провідність мають всі метали, її величина для кожного з них своя. Кращою провідністю з найбільш широко поширених і вживаних в електротехніці металів володіє мідь.
Отже, наведений матеріал дає поняття, що собою являє електропровідність металів, пояснює природу електричного струму і пояснює, чим вона викликана. Дано опис кристалічної решітки металів і вплив деяких зовнішніх факторів на провідність.
