Свободные заряды в проводниках

Условно к проводникам второго рода можно отнести ионизированный газ - плазму. В общем случае в плазме встречаются три компоненты свободные электроны, положительные ионы и нейтральные атомы (или молекулы) [22]. Разноименные электрические заряды в плазме обеспечивают ее квазинейтральность. Одной из характеристик плазмы является так называемый дебаевский радиус, см [c.36]

В отличие от диэлектриков проводники имеют свободные заряды, которые при прохождении проводника во внешнем электрическом поле приходят в движение. В результате в проводнике возникают заряды противоположного знака по направлению к вектору поля. Поле этих зарядов направлено противоположно внешнему полю и ослабляет его внутри проводника (рис. 22). Перераспределение носителей заряда происходит до тех пор, пока напряженность внутри проводника не станет равной нулю ( =0), а напряженность поля на поверхности проводника будет направлена по нормали к поверхности ( = )- Такое распределение приводит к тому, что часть линий напряженности внешнего поля разрывается проводником, таким образом, поле внутри проводника равно нулю. [c.47]

СВОБОДНЫЕ ЗАРЯДЫ В ПРОВОДНИКАХ [c.13]

Реальные заряды, в отличие от идеализированных физических зарядов, рассматриваемых в электростатике, всегда связаны с определенными материальными носителями — электронами, ионами и т. д. Каждый проводник характеризуется природой свободных зарядов и их концентрацией. В данном разделе рассмотрим свободные заряженные частицы только атомного (молекулярного) размера, а не более крупные агломераты, как, например, коллоидные частицы. [c.13]

Электрический ток в проводнике — это направленное перемещение свободных зарядов под влиянием приложенного электрического поля. В зависимости от вида зарядов проводимость может быть электронной и ионной.. Существуют также вещества со смешанной проводимостью, в которых перемещаются как ионы, так и электроны. [c.14]

Если в проводнике имеются разные виды свободных зарядов, общая плотность тока определяется потоками всех видов зарядов [c.16]

Электрическое поле в проводниках. В отсутствие электрического тока напряженность во всех точках внутри проводника равна нулю и потенциал постоянен. При прохождении тока устанавливается электростатическое ( омическое ) поле, которое обеспечивает необходимую скорость миграции свободных зарядов. Если проводник в цело.м заряжен, то эти избыточные заряды вытесняются силами взаимного отталкивания к поверхности проводника. [c.35]

Уточним физический смысл некоторых рассматриваемых величин. Электрический ток - это всякое упорядоченное движение в пространстве свободных зарядов, т.е. электронов и ионов, которые мог>т оторваться от атомов и молекул и перемещаться между ними. Различают ток проводимости, порождаемый в проводнике действием электрического поля и внешних электродвижущих сил, и так называемый конвективный ток, обусловленный перемещением в пространстве заряженных тел. Под сторонним током здесь понимается та часть общего тока, которая создается силами неэлектрического происхождения, внешними по отношению к рассматриваемой электродинамической системе. Это могут быть, например, концентрационные градиенты ионов в биологических жидкостях и другие силы биохимического происхождения. Можно рассматривать сторонние электродвижущие силы, которые описываются как поле сторонних сил с напряженностью Е, связанной с плотностью стороннего тока соотношением [c.149]

Следует упомянуть также о перспективах протонных проводников. Твердые электролиты, проводящие ток в результате движения ионов водорода — протонов, можно было бы использовать вместо труб для транспортировки водорода в виде ионов, что способствовало бы наступлению эры водородной энергетики. Протон — специфический носитель заряда. С одной стороны, протон подобно электрону элементарная частица, только с несравненно большей массой с другой стороны, физико-химическое поведение протона роднит его с катионами щелочных металлов, которые, как известно, могут легко перемещаться в твердых телах. Между протонами может образовываться водородная связь. Протон трудно представить себе свободным, например в оксидном кристалле. Поэтому его движение осуществляется как перескок от одного ассоциата к другому (прыжковый механизм). [c.61]

В отличие от проводников тока, где имеются свободные электрические заряды — электроны или ионы, приобретающие под влиянием электрического поля направленное движение, электрические заряды в диэлектрике связаны внутриатомными или внутримолекулярными силами, что и обусловливает ничтожно малую проводи мость диэлектриков (весьма большое сопротивление). [c.95]

В диэлектриках электрические заряды или несущие их частицы обладают ограниченной подвижностью, в проводниках же опи перемещаются относительно свободно. Тем не менее у диэлектриков, находящихся в электрическом поле, наблюдается смещение электрических зарядов. Такое смещение зарядов в диэлектрике называется поляризацией. В зависимости от характера смещающихся в веществе заряженных частиц различают следующие виды поляризации 1) электронную, если смещаются электроны 2) атомную, если смещаются положительно заряженные ядра атомов 3) ориентационную, если смещаются или точнее изменяют свою ориентацию дипольные молекулы вещества. Существуют и другие виды поляризации, но у углеводородов они не встречаются. [c.399]

Материалы, содержащие незначительное число свободных носителей электрических зарядов, являются плохими проводниками электрического тока и называются изоляторами- К ним относятся углеводороды, минералы, сухая древесина, стекло, фарфор и т. п. [c.259]

Электрохимические реакции на границе проводников первого (электроды) и второго (электролиты) рода обусловлены невозможностью для легких носителей заряда — электронов — свободно передвигаться в электролитах. Сущность этих реакций заключается в обмене электронами между электролитом и электродами. Эти реакции носят название первичных электрохимических реакций-, их продукты могут вступать в другие реакции и образовывать новые вещества. [c.361]

В водной суспензии, свободной от растворимых электролитов, поверхность кремнезема в определенной степени является проводником, так как она заряжена, а противоионы способны обеспечить перенос заряда. Очевидно, что поверхность с нане- [c.865]

Условия, соответствующие этому уравнению, осуществляются в гальваническом элементе, состоящем из двух обратимых электродов, соединенных раствором соответствующим образом подобранных электролитов. Разность (< ) —ф") представляет собой разность потенциалов между двумя проводниками из одного и того же металла, соединенными с электродами, е —перенесенный заряд, который соответствует изменению свободной энергии, равному йР. Это уравнение справедливо только для обратимых процессов, т. е. при строгом соблюдении следующих условий [c.285]

Если в газе имеются свободные заряды в виде ионов, электронов нли тяжелых зар5шенных частиц, то он является проводником электричества. Положительные ионы представляют собой атомы, молекулы или группы молекул, потерявшие один и)ш более электронов в соответствии с этим они могут быть одно- или многозарядными. Отрицательные ионы — подобные же частицы, присоединившие к себе обычно один электрон, например Н , О", 1 , ОН и т. д. В большинстве случаев положительные ионы имеют один заряд, например Н" , Не , Н , О , СО и т. п. примером дважды заряженного атомного иона является а-частица, именно Не + +. Благородные газы могут образовывать молекулярные ионы, например Не , N6 и др. Ионизация в газах, как п электризация металлических поверхностей или поверхностей диэлектриков, может быть вызвана облучением ультрафиолетовым светом или рентгеновскими лучами, бомбардировкой вещества а-частицами и многими другими способами, которые будут рассмотрены в главе 3. [c.13]

Вещества делятся на диэлектрики, проводники и полупроводники. К диэлектрикам относятся такие вещества, которые не имеют свободно движущихся зарядов. Диэлектрическая проницаемость диэлектрика колеблется от 1 (для вакуума) до 100. Для проводника диэлектрическая проницаемость равна бесконечности. Полупроводники занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. [c.288]

В промышленных сепараторах высокого напряжения Б качестве заземленной поверхности используется заземленный ротор. Благодаря этому имеют непрерывную поверхность, которая будет подводить частицы к источнику подвижных ионов и удерживать их некоторое время, пока все частицы зарядятся, а затем будут удаляться с поверхности. Частицы проводника свободно падают с ротора. Частицы непроводника удерживаются на роторе силой отраженного заряда. [c.367]

Поскольку при расчете скорости переползания дислокации (20.22) используется только полный поток вакансий через единицу длины дислокационной трубки, то мы снова воспользуемся электро-диффузионной аналогией и применим формулу (20.13), в которой под Q и С следует понимать заряд и электрическую емкость единицы длины прямолинейного проводника. Элементарный расчет дает для величины полного потока (внешняя поверхность тела свободна р = 0) [c.316]

Но эти проводники различаются между собой главным образом концентрацией свободных электронов. В металлах концентрация свободных электронов имеет величину 10 см и на несколько порядков больше концентрации всех носителей заряда в растворе электролита. Свободные электроны металла не локализованы и находятся в зоне проводимости. В этих зонах можно бесконечно малым изменением энергии переместить электроны на более высокое или более низкое энергетическое состояние, приводящее к изменению макроскопических свойств поверхности металла. Поскольку в любой электрохимической реакции происходит перенос электронов между металлом и окружающей средой, то электронной структуре вблизи поверхности металла и потенциальному барьеру, препятствующему выходу электронов в окружающую среду, должно быть уделено особое внимание. В этом направлении за последние пятнадцать лет достигнуты определенные успехи, и разработана достаточно эффективная (например, для границы металл вакуум) теория неоднородного электронного газа. Здесь мы покажем наиболее общие свойства границы раздела металл вакуум и некоторые подходы их теоретического обоснования. [c.293]

По значению и по характеру электропроводности вещества делят на проводники, полупроводники и диэлектрики (изоляторы). Особенность проводников — наличие свободных электрических зарядов, перемещение которых и представляет собой электрический ток. [c.13]

Проводник всегда электронейтрален, т, е. в любой его части суммарная плотность всех зарядов (как свободных, так и локализованных) l,Qv, равна нулю, отсюда [c.13]

Более удовлетворительное объяснение исходит из анализа природы тех сил, которые связывают адсорбат с адсорбентом. При хемосорбции в результате электронного обмена изменяется распределение электронов твердого тела по их состояниям. В качестве примера рассмотрим случай, когда адсорбированные частицы представляют собой отрицательно заряженные атомы. По мере увеличения заполнения поверхности энергия адсорбции становится все меньше и меньше не только вследствие указанного выше электростатического взаимодействия, но также и потому, что становится все труднее вырывать из твердого тела электроны, необходимые для тс го, чтобы сообщить заряд первоначально нейтральным газовым молекулам ). Подобное объяснение применимо лишь к твердым телам, в которых имеются свободные электроны (к проводникам) (см. гл. IV, разд. 2). [c.70]

Статическое электричество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов, изделий или на изолированных (в том числе диспергированных в диэлектрической среде) проводниках. [c.179]

Под статически.м электричеством понимают совокупность явлений, связанных с возникновением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках. [c.355]

Статическое электричество — это процесс образования, сохранения и разделения свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ и материалов или на изолированных проводниках. [c.49]

Если же вместо металлического проводника взять раствор хлористого водорода и опустить в него два электрода, один — соединенный с положительным, а другой — с отрицательным полюсом источника тока, то опять-таки начнется прохождение электрического тока через раствор. В этом случае приходят в движение ионы, имеющиеся в растворе. Положительно заряженные ионы катионы) водорода направляются к отрицательному электроду (катоду), а отрицательно заряженные ионы анионы) хлора — к положительному электроду (аноду). Подойдя к катоду, ионы водорода будут, принимать от него электроны, идущие от отрицательного полюса, и превращаться в нейтральные атомы. Так как кон водорода имеет один положительный заряд, то он снимает с катода один электрон. Обозначая свободный электрон [c.263]

Проводниками первого рода называют металлы, их сплавы, графит, уголь и некоторые другие вещества, которые не претерпевают химических изменений при прохождении через них электрического тока. Электропроводность проводников первого рода обусловлена движением электронов — свободных отрицательных зарядов и потому называется электронной проводимостью. [c.188]

У источника электрического тока на отрицательном полюса имеется большая концентрация свободных электронов, чем на положительном полюсе. При соединении этих полюсов металлической проволокой начинается передвижение электронов с места их большей концентрации, т. е. с отрицательного полюса, к месту их меньшей концентрации, т. е. к положительному полюсу. Электрический ток в металлическом проводнике представляет собой поток электронов. Если в раствор электролита опустить два электрода и соединить их металлической проволокой с полюсами источника электрического тока, то произойдет следующее. Электрод, соединенный с отрицательным полюсом (катод), зарядится отрицательно, т. е. в нем окажется избыток свободных электронов. Электрод, соединенный с положительным полюсом (анод), зарядится положительно, т. е. в нем окажется недостаток электронов. [c.221]

Вещества, содержащие такие свободные носители зарядов, являются проводниками, удельное сопротивление их очень мало — 10 2 ом-см. К проводникам относятся почти все металлы и растворы или расплавы электролитов. [c.144]

В главе II уже говорилось о том, что если в электролит погрузить две металлические пластины, соединенные проводниками с полюсами источника постоянного тока, то движение ионов, имевшее до сих пор беспорядочный характер, приобретает определенный порядок (см. фиг. 4). Ионы, имеющие отрицательный заряд,— анионы начинают двигаться по направлению к пластине, соединенной с положительным полюсом — анодом. В то же время положительно заряженные ионы — катионы двигаются к пластине, соединенной с отрицательным полюсом — катодом (анионы — к аноду, катионы — к катоду). Достигая поверхности анода, анионы разряжаются, отдавая избыточные электроны и превращаясь в нейтральные атомы или группы атомов, которые вступают в химические реакции или выделяются в свободном виде. Например, СГ—е=С 80/—2е = 50 (буквой е обозначается отрицательный заряд — электрон). [c.23]

Силы изображения. Если вблизи поверхности незаряжеииого проводника поместить внешний заряд, то он начнет воздействовать на свободные заряды проводника, отталкивая заряды одного знака и (или) притягивая заряды другого. [c.35]

Однако приведенный расчет, заимствованный из классической физики, убедительно показывает, что под влиянием магнитного поля Земли в размещенных в ней диэлектриках и проводниках возможнй определенная ориентация как свободных зарядов, так и связанных. [c.50]

Металлы проводят электрический ток, так как валентные электроны могут свободно двигаться в кристаллической решетке. Причины подвижности электронов в металлах состоят в том, что они легко удаляются из атома (низкая энергия ионизации) и NroryT находиться близко к двум или более положительны.м ядрам в любой части кристалла (из-за наличия большого числа свободных валентных орбит). Вещества, в которых имеются свободные носители зарядов - проводники. В изоляторах (диэлектриках) свободные носители зарядов отсутствуют. Металлы - характерные проводники и энергия делокализованных электро- [c.42]

В. Теплопроводность проводников. В решетках металлов валентные электроны способны более или менее свободт) циркулировать между атомами, перепося таким образом электрический заряд, т. е. создавая электрическую проводимость, При очень низких температурах средняя длина свободного пробега электронов ограничена главным образом примесями и дефектами решетки. С ростом температу- [c.191]

Другой важный аспект теории переноса заряда в проводниках 2-го рода — выявление зависимости электролитической подвижности свободных носителей заряда от их концентрации. Если принять, что для сильных электролитов значение степени диссоциации а практически не отличается от 1, то согласно (VIII.17) концентрационная зависимость эквивалентной электрической проводимости, выражаемая уравнением Кольрауша (VIII. 22), есть следствие межионного взаимодействия свободных носителей заряда. [c.456]

Физическая сущность тепловых электрических флуктуаций заключается в броуновском движении носителей электрических зарядов, в результате чего в макрообластях любого материала появляются несбалансированные электрические заряды, которые могут быть свободными, как, например, в металлах, или связанными, как в диэлектриках. Эти заряды создают разность потенциалов между различными точками материала и выравнивающие эти потенциалы токи проводимости в проводниках или токи смещения в диэлектриках. Эти разности потенциалов и токи имеют случайный характер, а их среднее значение равно нулю. [c.665]

Ионная бомбардировка представляет собой,, несомненно, наиболее сильный и эффективный метод электризации твердых частиц, однако селективность этого метода практически равна нулю. Если объединить этот процесс с электризацией методом индукции, то селективность такого комбинированного метода будет очень хорошей. Электризация с помощью подвижных ионов в действительности не является электростатическим процессом, хотя обычно этот термин применяют для описания любого процесса обогащения с использованием электрического поля высокого напряжения. В последние годы термин высокое напряжение стал благодаря постоянному употреблению общепринятым названием таких процессов, включая и ионную бомбардировку. В процессе высокого напряжения подвижные ионы образуются у светящегося электрода, который является причиной коронного разряда и, служа источником подвижных ионов, одновременно сообщает им и направление. Если диэлектрическую и проводящую ча-, стицы поместить на пути подвижных ионов, то часть поверхности каждой частицы получит сильный электрический заряд. На проводнике этот заряд перераспределится почти мгновенно, тогда как на непроводнике перераспределение такого же заряда будет чрезвычайно медленным. Если на заземленную поверхность на пути заряженных ионов поместить группу заряженных частиц, то будет обнаружено, что при преграждении движения подвижных ионов частицы проводника свободно покинут заземленную поверхность, заряд их уйдет в землю. С другой стороны, диэлектрики, или частицы непроводника, которые неспособны быстро терять свой заряд, удержатся иа поверхности своей собственной силой отражения. Теория электростатического отражения дает только метод рещения уравнений Лапласа и Пуассона путем рассмотрения условий симметрии. Другими словами, процесс будет описываться этими уравнениями, если принять, что частица равного и противоположного заряда становится в положение зеркального изображения по отношению к заземленной поверхности и данной частице. Сила этого отражения Р= = QQj/4яeo(2s)2, где Q=Q —полный поверхностный заряд на минерале 5 — расстояние от заряда до заземленной поверхности ео —сила ионного поля. [c.367]

Для хемосорбции на п-проводнике энергия хемосорбции первого атома будет равна (а—ф)е, где а — сродство к электрону адсорбированного атома и ф—-работа выхода полупроводника, поскольку это выражение определяет изменение энергии электрона при переходе последнего от полупроводника к адсорбату. По мере того, как адсорбируется все большее количество атомов и переносится больше электронов, эти электроны начинают поступать с более глубоко расположенных в твердом теле примесных уровней и в граничном слое возникает объемный заряд. В результате этого изменяется потенциальная энергия электронов в полупроводнике, и при переходе от полупроводника к адсорбату электроны должны преодо- леть энергетический барьер V. Каждый новый адсорбированный атом увеличивает высоту этого барьера, понижая все больше уровень Ферми в полупроводнике. В конечном счете устанавливается равновесие, при котором потенциальная энергия электронов в адсорбате становится равной потенциальной энергии электронов (т. е. уровню Ферми) в полупроводнике. Дальше хемосорбция не может протекать с уменьшением свободной энергии. Пусть высота барьера при этом равна Vа число адсорбированных атомов (ионов) — N . СоЧедо-вательно. Л/,, электронов ушло из полупроводника, в результате чего граничный слой толщиной I обедняется носителями тока. [c.504]

Существование разности потенциалов вблизи поверхности двух контактирующих проводников означает, что плотность избыточных зарядов на их внешней поверхности различна. Таким образом, при контакте двух проводников происходит перераспределение свободных э.тектронов не то.тько на внутренней контактной поверхности (вызывающее гальвани-потенциа.1), но и на ппе 1М1ей их поверхности. [c.49]

В модели свободных электронов при Ер, равном кинетической энергии электрона вблизи уровня Ферми, величина представляет собой сумму потенциала отталкивания электрона проводимости решеткой положительных ионов и дополнительного потенциала, связанного с поверхностью (именно его назьшают потенциалом зеркального изображения). Для заряда - е, находящегося на расстоянии г от поверхности вне проводника, вводится заряд + е, расположенный симметрично на том же расстоянии г от поверхности внутри проводника. Потенциал зеркального изображения является источником сил притяжения между такими зарядами величины сил притяжения определяются соотношением (е2/2г) . Этот потенциал необходимо учитывать только для поверхностных атомов кристалла, поскольку распределение атомов несимметрично относительно поверхности, и в результате в распределении электронов на поверхности также отсутствует симметрия. Учитывая потенциал заркального изображения, мы фактически учитываем электрический потенциал, связанный с существованием двойного электрического слоя на поверхности. Отличие структуры поверхности и двойного электрического слоя от структуры всего кристалла приводит к возникновению работы выхода. [c.28]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология