metallinen kiinteät aineet, sähkövaraus virtaa avulla elektroneja, alemmista korkeampiin sähköinen potentiaali. Muissa väliaineissa mikä tahansa varattujen esineiden virta (esimerkiksi ionit) voi muodostaa sähkövirran. Määrittelemään nykyinen riippumaton tyyppi varauksenkuljettajien, perinteiset nykyinen on määritelty liikkuvat samaan suuntaan kuin positiivinen varaus virtaus., Joten, metallit, jossa varauksenkuljettajien (elektronien) ovat negatiivisia, perinteiset virtaus on vastakkaiseen suuntaan koko elektronin liike. Johtimien jossa varauksenkuljettajien ovat positiivisia, perinteiset nykyinen on samaan suuntaan kuin varauksenkuljettajien.
tyhjiössä voidaan muodostaa ionien tai elektronien säde. Muissa johtavissa materiaaleissa sähkövirta johtuu sekä positiivisesti että negatiivisesti varautuneiden hiukkasten virtauksesta samaan aikaan. Toisissa taas virta johtuu kokonaan positiivisesta latausvirrasta., Esimerkiksi elektrolyyttien sähkövirtaukset ovat positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden ionien virtauksia. Vuonna tavallinen lyijy-happo sähkökemialliset solu, sähkö-virtaukset koostuvat positiivinen hydronium-ioneja virtaa yhteen suuntaan, ja negatiivinen sulfaatti-ioneja virtaa toiseen. Sähkövirtaa kipinöitä tai plasma on virtaa elektroneja sekä positiivisia ja negatiivisia ioneja. Jäässä ja tietyissä kiinteissä elektrolyyteissä sähkövirta koostuu kokonaan virtaavista ioneista.,
Metallien
metalli, jotkut ulomman elektroneja jokainen atomi eivät ole sidottu yksittäisten molekyylien, koska ne ovat molekyyli kiinteät aineet, tai täynnä bändejä, koska ne ovat eristeet, mutta voivat liikkua vapaasti metalli ristikko. Nämä johtumiselektronit voivat toimia varauksenkantajina kantaen virtaa. Metallit ovat erityisen johtavia, koska näitä vapaita elektroneja on paljon, tyypillisesti yksi atomia kohden hilassa., Ilman ulkoista sähkökenttää nämä elektronit liikkuvat satunnaisesti lämpöenergian vuoksi, mutta metallissa on keskimäärin nolla nettovirtaa. Huoneenlämpötilassa näiden satunnaisten liikkeiden keskinopeus on 106 metriä sekunnissa. Koska pinta, jonka läpi metalli lanka kulkee, elektronit liikkuvat molempiin suuntiin koko pinta on yhtä suuri korko. Kuten George Gamow kirjoitti suositussa tiedekirjassaan, yksi, kaksi, kolme…,Infinity (1947), ”metallinen aineet poikkeavat kaikista muista materiaaleista se, että ulompi kuoret niiden atomit ovat sitoutuneet melko löyhästi, ja usein anna yksi niiden elektroneista vapaaksi. Näin sisustus metalli on täynnä suuri määrä irrallista elektroneja, jotka matkustaa päämäärättömästi ympäriinsä kuin joukko siirtymään joutuneita henkilöitä. Kun metalli lanka kohdistuu sähköinen voima sen vastakkaisissa päissä, nämä vapaat elektronit kiire suuntaan voima, muodostaen mitä me kutsumme sähkövirta.,”
Kun metalli johto on kytketty yli kaksi liittimet DC-jännitelähdettä, kuten akku, lähde paikoissa sähkökentän koko kapellimestari. Heti kun kosketus tapahtuu, johtimen vapaat elektronit joutuvat ajelehtimaan kohti positiivista terminaalia tämän kentän vaikutuksesta. Vapaat elektronit ovat siis tyypillisen kiinteän johtimen varauskantaja.,
For tasaisesti maksu läpi pinnan, nykyinen I (ampeereina) voidaan laskea seuraavan yhtälön avulla:
I = Q t , {\displaystyle I={Q \yli t}\,,}
missä Q on sähkövaraus siirretään pinnan läpi yli ajan t. Jos Q ja t on mitattu mikrocoulombia ja sekuntia, vastaavasti, minulla on ampeereina.
yleisesti, sähkövirta voidaan esittää nopeudella, joka vastaa virtaa tietyllä pinnalla, kuten:
I = d Q d t . {\displaystyle I={\frac {\mathrm {d} Q}{\mathrm {d} t}}\,.,}
Elektrolyyttejä
protonin kapellimestari staattinen sähkökenttä.
sähkövirtaukset elektrolyyteissä ovat sähköisesti varautuneiden hiukkasten (ionien) virtauksia. Esimerkiksi, jos sähkökenttä on sijoitettu ympäri liuokseen Na+ ja Cl− (ja edellytykset täyttyvät) natrium-ioneja siirtyä negatiivinen elektrodi (katodi), kun kloridi-ionit liikkuvat kohti positiivista elektrodia (anodi). Reaktiot tapahtuvat molemmilla elektrodipinnoilla neutraloiden jokaisen ionin.,
vesijää ja eräät kiinteät elektrolyytit, joita kutsutaan protonijohtimiksi, sisältävät liikkuvia positiivisia vetyioneja (”protoneja”). Näissä materiaaleissa sähkövirtaukset koostuvat liikkuvista protoneista, toisin kuin metalleissa liikkuvat elektronit.
tietyissä elektrolyyttiseoksissa kirkkaanväriset ionit ovat liikkuvia sähkövarauksia. Värin hidas eteneminen tekee virran näkyväksi.,
Kaasut ja plasmat
ilmassa ja muut tavalliset kaasut alla oleva jaottelu kentän, hallitseva lähde sähkö johtuminen on kautta suhteellisen vähän liikkuvia ioneja tuotettu radioaktiivisten kaasujen, ultraviolettivaloa, tai kosmiset säteet. Koska sähkönjohtavuus on alhainen, kaasut ovat eristeitä tai eristeitä. Kuitenkin, kun sovelletaan sähkökentän lähestymistapojen erittely arvo, vapaita elektroneja tullut riittävän kiihdytetään sähkökentän luoda lisää vapaita elektroneja törmätessään, ja ionisoiva, neutraali kaasun atomien tai molekyylien prosessia kutsutaan avalanche erittely., Erittely prosessi muodostaa plasman, joka sisältää riittävästi liikkuvia elektroneja ja positiivisia ioneja, jotta se sähköjohdinta. Prosessissa se muodostaa sähköä johtavan polun, kuten kipinän, kaaren tai salaman, säteilevän valon.
Plasma on olomuoto, jossa jotkut elektronit kaasu ovat riisuttu tai ”ionisoitua” niiden molekyylien tai atomien. Plasma voidaan muodostaa korkean lämpötilan avulla tai käyttämällä edellä mainittua korkeaa sähköistä tai vaihtuvaa magneettikenttää., Koska niiden pienempi massa, elektronit plasma nopeuttaa nopeammin vastauksena sähkökentän kuin raskaampi positiivisia ioneja, ja näin ollen kuljettaa pääosan nykyisestä. Vapaa-ioneja yhdistää luoda uusia kemiallisia yhdisteitä (esimerkiksi, rikkomatta ilmakehän happea yhden happea , joka sitten yhdistää luoda otsonia ).
tyhjiö
koska ”täydellinen tyhjiö” ei sisällä varattuja hiukkasia, se käyttäytyy normaalisti täydellisenä eristeenä., Kuitenkin, metalli-elektrodi pinnat voivat aiheuttaa alueella tyhjiö tullut johtava ruiskuttamalla vapaita elektroneja tai ioneja joko kentän electron päästöjen tai terminen emissio. Terminen emissio tapahtuu, kun terminen energia ylittää metalli on työtä tehtävä, kun kenttä electron päästöjen tapahtuu, kun sähkökenttä pinnalla metalli on riittävän korkea aiheuttaa tunnelointi, joka johtaa häätö vapaita elektroneja metalli tyhjiöön., Ulkoisesti lämmitetty elektrodit ovat usein käytetään tuottamaan elektronin pilvi kuten hehkulampun tai epäsuoraan lämmitettävä katodi tyhjiö putket. Kylmä elektrodit voivat myös spontaanisti tuottaa elektroni pilviä kautta, terminen emissio, kun pieni hehku-alueet (kutsutaan katodi paikkoja tai anodi paikkoja) on muodostettu. Nämä ovat elektrodipinnan hehkuvia alueita, jotka syntyvät paikallisen korkean virran vaikutuksesta. Nämä alueet voivat olla aloitti alalla electron-päästöjä, mutta eivät sitten yllä lokalisoitu, terminen emissio, kun tyhjiö arc muotoja., Nämä pienet elektroneja lähettävät alueet voivat muodostua melko nopeasti, jopa räjähdysmäisesti, metallipinnalle, jolle on tehty korkea sähkökenttä. Tyhjiöputket ja sprytronit ovat elektronisia kytkentä-ja vahvistinlaitteita, jotka perustuvat tyhjiön johtavuuteen.
Suprajohtavuus
Suprajohtavuus on ilmiö tasan nolla sähkövastus ja karkottamista magneettikenttiä esiintyy tiettyjen aineiden, kun se jäähdytetään alle ominainen kriittinen lämpötila. Sen löysi Heike Kamerlingh Onnes 8. huhtikuuta 1911 Leidenistä., Kuten ferromagneettista ja atomien spektriviivojen, suprajohtavuus on kvanttimekaaninen ilmiö. Se on ominaista Meissnerin ilmiö, täydellinen poisto magneettikentän linjat sisätilojen suprajohde, koska se siirtyy suprajohtava tila. Meissner-efektin esiintyminen osoittaa, että suprajohtavuutta ei voida ymmärtää pelkästään klassisen fysiikan täydellisen johtavuuden idealisaationa.,
Puolijohde
Vuonna puolijohde se on joskus hyödyllistä ajatella, että nykyinen, koska virtaus positiivista ”reikiä” (mobile positiivisen varauksen kantajia, jotka ovat paikkoja, joissa puolijohde kristalli puuttuu valence electron). Näin on p-tyypin puolijohteessa. Puolijohde on sähkönjohtavuus väli suuruudeltaan välillä, että kapellimestari ja eriste. Tämä tarkoittaa johtavuutta suurin piirtein 10-2-104 Siemensin senttimetrillä (s⋅cm−1).,
klassinen kiteinen puolijohteet, elektronit voivat olla energiat vain tiettyjä bändejä (eli vaihtelee tasojen energia). Energeettisesti nämä bändit ovat välissä energiaa maasta, valtion, valtion, jossa elektronit ovat tiukasti sidottuna atomin ytimet materiaali, ja vapaan elektronin energia, jälkimmäinen kuvataan tarvittava energia elektronin paeta kokonaan materiaalia., Energia-bändit kunkin vastaavat monet discrete quantum valtioiden elektroneja, ja useimmat valtiot, joissa on vähän energiaa (lähempänä ydin) ovat käytössä, jopa tietyn bändin kutsutaan valence band. Puolijohteet ja eristeet ovat erottaa metalleja, koska valence band tahansa metalli on lähes täynnä elektroneja alle tavanomaisen toiminnan ehtoja, kun taas hyvin harvat (puolijohde) tai lähes olemattomaksi (eriste) ne ovat saatavilla johtuminen bändi, bändi välittömästi yläpuolella valence band.,
helppous jännittävä elektronit puolijohde päässä valence band johtuminen bändi riippuu bändi kuilu bändejä. Tämän energiakaistan aukon koko toimii mielivaltaisena jakolinjana (noin 4 eV) puolijohteiden ja eristeiden välillä.
kovalenttisilla sidoksilla elektroni liikkuu hyppäämällä naapurisidokseen. Pauli-poissulkemisperiaate edellyttää, että elektroni nostetaan tämän sidoksen korkeampaan sidostilaan., Sillä delokalisoituneita todetaan esimerkiksi yksi ulottuvuus – joka on nanowire, jokainen energia on tila, jossa elektronit virtaa yhteen suuntaan ja toisen valtion kanssa elektronit virtaavat muut. Netto nykyinen virtaus, enemmän valtioiden yhteen suuntaan kuin toiseen suuntaan on oltava käytössä. Tätä varten tarvitaan energiaa, sillä puolijohteessa seuraavat korkeammat tilat ovat kaistan aukon yläpuolella. Usein tämä todetaan seuraavasti: täyskaistat eivät edistä sähkönjohtavuutta., Kuitenkin, kuten puolijohde lämpötila nousee yli absoluuttisen nolla, on enemmän energiaa puolijohde viettää ristikko tärinä ja jännittävä elektronit osaksi johtuminen bändi. Nykyinen kuljettavien elektronien johtuminen bändi tunnetaan vapaita elektroneja, mutta ne ovat usein yksinkertaisesti nimeltään elektronit, jos se on selkeä asiayhteys.