Metallien sähkönjohtavuus sellaisenaan

Kukaan ei ole yllättynyt siitä, että koskettamalla kytkinpainiketta näemme lampun tulessa. Usein emme edes usko, että kaikki tällaiset toimet perustuvat koko joukko fyysisiä ilmiöitä. Yksi näistä erittäin uteliaista ilmiöistä on metallien sähkönjohtavuus, joka takaa sähkövirran virran.

Aluksi luultavasti on määriteltävä, mitä yleensä puheella on. Joten sähkönjohtavuutta kutsutaan aineen kykyä virtaamaan sähkövirtaa. Ja eri aineilla on tämä kyky vaihtelevasti. Sähkönjohtokyvyn mukaan aineet jaetaan johtimiin, puolijohteisiin ja dielektrikoihin.

Jos tarkastelemme tutkijoiden kokeellisia tietoja sähkövirran tutkimisen aikana, käy ilmi, että metallien johtavuus on korkein. Tämä vahvistetaan myös päivittäisessä käytännössä, kun metallijohdot käytetään sähkövirran siirtämiseen. Se on metalleja, jotka ovat pääasiassa sähkövirtajohtimia. Ja tämä selitys löytyy metallien sähköisestä teoriasta.

Viimeksi mainitun mukaan johdin on kidehila, jonka solmut muodostavat atomit. Ne sijaitsevat hyvin tiukasti ja ne on liitetty naapureina oleviin samanlaisiin atomeihin, joten ne pysyvät käytännössä kristallilasin kohdissa. Mitä ei voida sanoa atomien ulkokuoreista sijaitseviin elektroneihin. Nämä elektronit voivat liikkua vapaasti satunnaisesti muodostaen niin kutsutun "elektronisen kaasun". Tässä on metallien sähköinen johtavuus ja se perustuu tällaisiin elektroneihin.

Todisteena siitä, että sähkövirran luonne johtuu elektronista, voimme muistuttaa Saksan fyysikon Ricken vuonna 1901 esittämästä kokemuksesta. Hän otti kaksi kuparia ja yhtä alumiinisylinteriä huolellisesti kiillotetuilla päillä, laittoi toisen päälle ja läpäisi sähkövirran läpi. Kokeilijan ajatuksen mukaan, jos metallien sähkönjohtavuus johtuu atomeista, niin aineen siirtyminen tapahtuu. Kuitenkin, kun sähkövirta kului vuoden läpi, sylinterien massa ei muuttunut.

Tämä tulos johti siihen johtopäätökseen, että metallien sähkönjohtavuus johtuu kaikista johtimista luontaisista partikkeleista. Tätä roolia varten, elektroni, joka tuolloin oli jo avoin, lähestyi. Myöhemmin tehtiin useita viileitä kokeita, ja kaikki vahvistivat, että sähkövirta johtuu elektronien liikkeistä.

Metallien kidehilaa koskevien nykyaikaisten ajatusten mukaan sen solmut sijaitsevat ioneilla, ja elektronit liikkuvat suhteellisen vapaasti niiden välillä. Se on suuri joukko tällaisia elektroneja, joka takaa metallien korkean sähkönjohtavuuden. Pienen potentiaalisen eron läsnä ollessa johtimen päissä nämä vapaaelektronit alkavat liikkua, mikä aiheuttaa sähkövirran virran.

Tässä on huomattava, että johtokyky riippuu voimakkaasti lämpötilasta. Niinpä lämpötilan noustessa metallien johtavuus laskee ja päinvastoin kasvaa lämpötilan laskemisella suprajohtavuuden ilmiöön asti. Samalla on syytä muistaa, että vaikka kaikilla metalleilla on johtavuus, sen suuruus jokaiselle on erilainen. Metallien sähkötekniikassa eniten käytetty ja käytetty paras johtavuus on kupari.

Joten annettu materiaali antaa käsityksen siitä, mitä metallien sähkönjohtokyky on, selittää sähkövirran luonteen ja selittää sen, mitä se aiheuttaa. Esitetään metallin kidehilan kuvaus ja joidenkin ulkoisten tekijöiden vaikutus johtokykyyn.