Провідники електричного струму

Електропровідниками першого і другого роду

Провідниками електричного струму можуть бути зовсім різні речовини. Наприклад, і шматок металевого дроту, і морська вода є електропровідниками. Але електрострум в них різний за своєю природою. Тому вони розділені на дві групи:

• першого роду з провідністю, заснованої на електронах;
• другого роду з провідністю, заснованої на іони.

Електропровідниками першого роду це все метали і вуглець. Представниками другого роду є кислоти, луги, розчини і розплави солей, які називають «електролітами».

• Струм в провідниках тече при будь-яких значеннях напруги і прямо пропорційна величині напруги.

Найкращими електропровідниками при звичайних умовах є срібло, золото, мідь і алюміній. Мідь і алюміній найбільш широко використовуються для виготовлення різних проводів і кабелів через більш низьку ціну. Хорошим рідким провідником першого роду є ртуть. Добре проводить електричний струм і вуглець. Але через відсутність гнучкості його застосування неможливо. Однак створена відносно недавно форма вуглецю графен дозволяє виготовляти нитки і шнури з ниток.

Але графенові шнури мають опір, яке для струмопроводів є неприпустимо великим. Тому їх використовують в електронагрівачах. На цій посаді графеновий шнур перевершує металеві дротяні аналоги на основі сплаву нікелю і хрому, оскільки може забезпечити більш високу температуру. Аналогічним чином використовуються дротові електропровідниками з вольфраму. З них виготовлені спіралі ламп розжарювання і електроди газорозрядних ламп. Вольфрам є самим тугоплавким електропровідниками.

Процеси в провідниках

Висока напруга, яка в провіднику, надає на нього певні дії. У будь-якому випадку відбувається збільшення температури. Але можливі також і хімічні реакції, які призводять до зміни фізичних і хімічних властивостей. Найбільшим змінам схильні електропровідниками другого роду. Електричний струм в них викликає електрохімічну реакцію, яка називається електролізом.

В результаті іони провідника другого роду отримують поблизу електричних полюсів необхідні заряди і відновлюються до стану, який був до появи кислоти, луги або солі. Електроліз широко використовується для отримання багатьох чистих хімічних речовин з природної сировини. Методом електролізу розплавів отримують чистий алюміній і деякі інші метали.

Провідники першого і другого роду можуть не тільки проводити електричний струм при подачі на них зовнішньої напруги. При взаємодії, наприклад свинцю з кислотою, тобто провідника першого роду з провідником другого роду, виникає електрохімічна реакція, що забезпечує виділення електричної енергії. На цьому засновано пристрій акумуляторів.

Електропровідниками першого роду також можуть змінюватися при контакті один з одним. Наприклад, контакт мідного і алюмінієвого провідника є поганим рішенням без спеціального покриття його. Вологості повітря виявляється досить для руйнування в місці контакту електрохімічної реакцією. Тому рекомендується захищати подібні з`єднання лаком або аналогічними речовинами.

У деяких провідників першого роду при значному охолодженні виникає особливий стан, перебуваючи в якому вони не роблять електричного струму опір. Це явище називається надпровідність. Класична надпровідність відповідає значенню температури, близької до стану рідкого гелію. Однак у міру виконання досліджень виявилися нові надпровідники з більш високими значеннями температури.

• Економічно виправдане використання надпровідності є однією з пріоритетних цілей сучасної енергетики.

Електричний струм може текти не тільки в провідниках першого і другого роду. Є ще напівпровідники і гази, які так само проводять електрострум. Але це вже зовсім інша історія ...