Vi är alla omgivna av ett stort antal olika enheter och hela system baserat på dem, som under sin funktion på ett eller annat sätt förbrukar elektrisk ström. Själva konceptet med elektrisk ström introducerades för att ge beskrivningen av processens gång en visshet klarhet, vilket uppnåddes på grund av den målmedvetna bildningen av en direkt analogi med hydrodynamik genom vätskeflöde.
Med ackumuleringen av kunskap om el visades det att strömmen av elektrisk ström främst är rörelse av ett elektromagnetiskt fält längs ett ledande medium som uppträder vid hastigheter som inte är alltför olika från hastighet Sveta. I det här fallet rör sig fältet från en punkt med en högre potential i riktningen för en punkt med en lägre potential, dvs. enligt det klassiska schemat från plus till minus.
Rörelsen av laddningsbärare korrekt, som åtföljer denna process, sker också, men med en märkbart lägre hastighet. I olika material sker det i olika riktningar.
Varianter av laddningsbärare
Det är känt att laddningsbärare är indelade i positiva och negativa. Negativa laddningar ägs av elektroner och joner, joner råder bland bärare av en positiv laddning. Negativa laddningar går mot högre potential, medan positiva laddningar går mot lägre potential. Och i båda fallen uppstår en elektrisk ström i miljön.
En klassisk tvetydighet framträder, vilket elimineras genom konventionellt avtal. På postulatnivå antas det att strömmen alltid flyter från plus till minus, oavsett typ av laddningar.
Rörelser av laddningar i metaller
De flesta metaller vid temperaturer som är praktiskt taget viktiga för el- och trådkommunikationsteknik är i fast tillstånd och det finns inga joner i dem.
Som ett resultat bestäms strömmen i fastledande material av den elektroniska typen av ledningsförmåga, dvs. fria elektroner (figur 1), vilka ta på sig laddningsbärarens funktioner, i processen med strömflöde, de rör sig i motsatt riktning mot strömflödets riktning, bild 2.
Elektroner i metaller rivs lätt av av ett elektriskt fält från sina banor, längs vilka de roterar runt atomer i frånvaro av en potentialskillnad. Således bildas ett stort antal laddningsbärare med en obetydlig potentialskillnad, dvs. metaller har relativt låg elektrisk motståndskraft.
Rörelse av laddningar i halvledare
Halvledare är märkbart sämre än metaller i konduktivitet vid rumstemperatur. Material som tillhör denna grupp är indelade i halvledare av n-typ och p-typ. Halvledare av n-typen i vanligt tillstånd har ett överskott av elektroner, i övergången till p-typ manifesterar sig brist på elektroner, men de återstående passerar relativt enkelt från en tillåten position i atomer till annan. Det senare motsvarar rörelsen av positiva laddningar.
Ett särdrag hos halvledare är att deras konduktivitet ökar kraftigt när temperaturen stiger: på grund av den svaga bindningen med atomer, när den stiger, ändras antalet obundna elektroner betydligt.
Således kan laddningsrörelsens riktning i halvledare både sammanfalla med strömningsriktningen (p-typ) och vara motsatt den (n-typ).
Förflyttning av laddningar i vätskor och gaser
Ett kännetecken för vätskor och gaser är att joner är laddningsbärare i dem. De kan vara antingen positiva (katjoner) eller negativa (anjoner), figur 3. Följaktligen, när negativa katjoner dominerar, rör sig de "mot strömmen", medan positiva katjoner rör sig "längs strömmen".