Носители электрического тока
Носители электрического тока — это заряженные частицы, упорядоченное движение которых создаёт электрический ток. В разных веществах ток переносят разные частицы: электроны, ионы или электроны вместе с дырками.
В металлах носителями тока являются свободные электроны. Положительные ионы кристаллической решётки колеблются около закреплённых положений и направленно не перемещаются, поэтому ток не создают. Подробнее это объясняется в статье «Электропроводность металлов».
В электролитах носителями тока служат положительные и отрицательные ионы. Они движутся в противоположных направлениях: катионы — к отрицательному электроду, анионы — к положительному. В газах ток возможен благодаря электронам и ионам, появившимся при ионизации; особенности такого движения разобраны в статье «Электрический ток в газах».
В полупроводниках ток переносят свободные электроны и дырки. Дырка — это вакантное место, освободившееся в электронной связи; её движение можно рассматривать как движение положительного заряда. В обычных условиях число носителей в полупроводнике меньше, чем в металле.
Связь с электрическим током
Чтобы возник ток, носители должны быть свободными и иметь направленное движение. Тепловое движение частиц само по себе ток не создаёт: оно хаотично, поэтому в среднем заряды перемещаются в разных направлениях одинаково. Внешнее электрическое поле вызывает небольшое упорядоченное движение поверх хаотического.
Если через поперечное сечение проводника за \(2\ \text{с}\) проходит заряд \(6\ \text{Кл}\), сила тока равна \(I=\frac{6}{2}=3\ \text{А}\). В металлическом проводнике этот заряд переносят свободные электроны.
Направление движения электронов в металле противоположно условному направлению тока. Условно ток направлен так, как двигались бы положительные заряды; подробнее см. «Условное направление тока».
Какие частицы являются основными носителями тока в растворе электролита?
Главное
- В металлах ток создают свободные электроны.
- В электролитах ток переносят катионы и анионы, а в газах — электроны и ионы.
- В полупроводниках носителями являются электроны и дырки; ток возникает при их направленном движении.