Tutti noi siamo circondati da un numero enorme di un'ampia varietà di dispositivi e interi sistemi basati su di essi, che nel corso del loro funzionamento in un modo o nell'altro consumano corrente elettrica. Il concetto stesso di corrente elettrica è stato introdotto per dare una certa descrizione del processo del suo corso chiarezza, che è stata ottenuta grazie alla formazione mirata di un'analogia diretta con l'idrodinamica attraverso flusso del fluido.
Con l'accumulo di conoscenze sull'elettricità, è stato dimostrato che il flusso di corrente elettrica è principalmente movimento di un campo elettromagnetico lungo un mezzo conduttivo che avviene a velocità non troppo diverse dalla velocità Sveta. In questo caso, il campo si sposta da un punto con un potenziale maggiore in direzione di un punto con un potenziale inferiore, ad es. secondo lo schema classico da più a meno.
Anche il movimento dei portatori di carica vero e proprio, che accompagna questo processo, avviene, ma a una velocità notevolmente inferiore. In diversi materiali, si svolge in diverse direzioni.
Varietà di portatori di carica
È noto che i portatori di carica si dividono in positivi e negativi. Le cariche negative sono possedute da elettroni e ioni, gli ioni prevalgono tra i portatori di una carica positiva. Le cariche negative si spostano verso un potenziale più elevato, mentre le cariche positive si spostano verso un potenziale inferiore. E in entrambi i casi, una corrente elettrica si genera nell'ambiente.
Appare una classica ambiguità, che viene eliminata per accordo convenzionale. A livello del postulato, si presume che la corrente fluisca sempre da più a meno, indipendentemente dal tipo di cariche.
Il movimento delle cariche nei metalli
La maggior parte dei metalli a temperature che sono praticamente importanti per la tecnologia di comunicazione elettrica e via cavo sono allo stato solido e non contengono ioni.
Di conseguenza, la corrente nei materiali conduttori solidi è determinata dal tipo elettronico di conduttività, ad es. elettroni liberi (Figura 1), che assumono le funzioni di portatori di carica, nel processo del flusso di corrente, si muovono nella direzione opposta alla direzione del flusso di corrente, immagine 2.
Gli elettroni nei metalli vengono facilmente strappati da un campo elettrico dalle loro orbite, lungo il quale ruotano attorno agli atomi in assenza di una differenza di potenziale. Pertanto, con una differenza di potenziale insignificante, si forma un gran numero di portatori di carica, ad es. i metalli hanno una resistenza elettrica relativamente bassa.
Il movimento delle cariche nei semiconduttori
I semiconduttori sono notevolmente inferiori ai metalli in conducibilità a temperatura ambiente. I materiali appartenenti a questo gruppo sono suddivisi in semiconduttori di tipo n e di tipo p. I semiconduttori di tipo n nello stato ordinario hanno un eccesso di elettroni, quando passa al tipo p si manifesta mancanza di elettroni, ma i rimanenti passano relativamente facilmente da una posizione consentita negli atomi a un altro. Quest'ultimo è equivalente al movimento di cariche positive.
Una caratteristica dei semiconduttori è che la loro conduttività aumenta bruscamente all'aumentare della temperatura: a causa del debole legame con gli atomi, mentre aumenta, il numero di elettroni non legati cambia in modo significativo.
Pertanto, la direzione del movimento delle cariche nei semiconduttori può sia coincidere con la direzione del flusso di corrente (tipo p), sia essere opposta ad essa (tipo n).
Movimento di cariche in liquidi e gas
Una caratteristica dei liquidi e dei gas è che gli ioni sono portatori di carica in essi. Possono essere positivi (cationi) o negativi (anioni), Figura 3. Di conseguenza, quando predominano i cationi negativi, si muovono "contro corrente", mentre i cationi positivi si muovono "lungo la corrente".