Виды проводников

Проводники – вещества, пропускающие электрический ток, то есть имеющие низкое сопротивление.

Виды:

Металлические. В металлических проводниках ток переносят электроны, само вещество ток не затрагивает (при небольших значениях). Этот вид проводимости наблюдается в твердых и жидких (расплавленных) металлах и полупроводниках.

Ионные. В ионных проводниках ток переносят положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы соответственно). Этот вид проводимости меняет состав вещества, вызывая химические реакции (к примеру, появление отложений на электродах). Такой тип проводимости характерен для некоторых жидкостей (солей), растворенных солей, солевых растворов и ионизированного газа (плазмы).

Плазмы – отдельная категория, здесь один переносчик зарядов – электроны, а второй – положительно заряженные частицы газа. Обе составляющие двигаются в электрическом поле.

Также существуют полу проводники – вещества которые только при определенных условия могут проводить электрический ток. А также есть сверхпроводники вещества почти не обладающие электрическим сопротивлением, большинство металлов при очень низких температурах способны проявлять свойства сверхпроводимости.

Дефекты решетки:

Идеальных кристаллов, в которых все атомы находились бы в положениях с минимальной энергией, практически не существует. Отклонения от идеальной решетки могут быть временными и постоянными. Временные отклонения возникают при воздействии на кристалл механических, тепловых и электромагнитных колебаний, при прохождении через кристалл потока быстрых частиц и т. д. К постоянным несовершенствам относятся:

• точечные дефекты (межузельныс атомы, вакансии, примеси). Точечные дефекты малы во всех трех измерениях, их размеры по всем направлениям не больше нескольких атомных диаметров;

• линейные дефекты (дислокации, цепочки вакансий и меж-узельных атомов). Линейные дефекты имеют атомные размеры в двух измерениях, а в третьем - они значительно больше размера, который может быть соизмерим с длиной кристалла;

• плоские, или поверхностные, дефекты (границы зерен,границы самого кристалла). Поверхностные дефекты малытолько в одном измерении;

• объемные дефекты, или макроскопические нарушения (закрытые и открытые поры, трещины, включения постороннего вещества). Объемные дефекты имеют относительно большие размеры, несоизмеримые с атомным диаметром, во всех трех измерениях.

Квантовая статистика электронов в металле:

Квантовая статистика базируется на принципе Паули, согласно которому в каждом энергетическом состоянииможет находиться только один электрон. Отсюда сразу вытекает различие классического и квантового распределений электронов по энергиям. С классической точки зрения энергия всех электронов при температуре абсолютного нуля должна равняться нулю. А по принципу Паули даже при абсолютном нуле число электронов на каждом уровне не может превышать двух. И если общее число свободных электронов в кристалле равно n, то при 0 К они займут n/2 наиболее низких энергетических уровней.

В квантовой теории вероятность заполнения энергетических состояний электронами определяется функцией Ферми:

где W — энергия уровня, вероятность заполнения которого определяется, WF — энергия характеристического уровня, относительно которого кривая вероятности симметрична. При Т = 0 К функция Ферми обладает следующими свойствами: F(W) = 1, если W £ WF и F(W) = 0, если W > WF.

Таким образом, величина WF определяет максимальное значение энергии, которую может иметь электрон в металле при температуре абсолютного нуля. Эту характеристическую энергию называют энергией Ферми или уровнем Ферми. Соответствующий ей потенциал jF = WF/e называют электрохимическим потенциалом. Следует отметить, что энергия WF не зависит от объема кристалла, а определяется только концентрацией свободных электронов, что непосредственно вытекает из принципа Паули. Поскольку концентрация свободных электронов в металле велика, энергия Ферми также оказывается высокой и в типичных случаях составляет 3 – 15 эВ.

Классификация магнитных материалов:

В зависимости от магнитных свойств материалы разделяют на диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики. Количественно магнитные свойства материалов принято оценивать по их магнитной восприимчивости λ = М/Н, где М — намагниченность вещества; Н — напряженность магнитного поля.

Диамагнетики - это вещества, атомы, ионы или молекулы которых не имеют результирующего магнитного момента при отсутствии внешнего поля.

Парамагнетики - это вещества, атомы, ионы или молекулы которых имеют результирующий магнитный момент при отсутствии внешнего магнитного поля.

Ферромагнетики - это вещества, в которых магнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии самопроизвольного магнитного упорядочения, причем результирующие магнитные моменты каждого из доменов отличны от нуля.

Поиск по сайту: