Электрический ток в различных средах

Одно из важнейших определений физики гласит, что электрический ток - это любое упорядоченное движение частиц, имеющих какой-либо заряд. Из этого можно сделать вывод, что для того, чтобы электрический ток появился, необходимо наличие в металле, жидкости или каком-либо другом материале свободных электронов или ионов, которые и будут двигаться под воздействием электромагнитного поля. В то же время электрический ток в различных средах будет обладать определенными особенностями, из-за чего его протекание в каждой из них будет отличаться.

Если рассматривать особенности формирования и протекания электрического тока в металлах, то прежде всего стоит обратить внимание на само строение металлов, которое представляет собой кристаллическую решетку. При этом в узлах этой решетки располагаются ионы с положительным зарядом, а в пространстве между этими узлами в хаотическом порядке двигаются электроны с отрицательным зарядом. Если создать вокруг металла электрическое поле, то движение электронов примет более упорядоченный характер. Можно сделать вывод, что по отношению к металлам электрический ток - это направленное движение именно электронов.

Основной характеристикой протекания электротока в металлах является вольт-амперное выражение, известное как закон Ома. Согласно этому закону, сила тока находится в прямой зависимости от напряжения и в обратной зависимости от сопротивления. Анализируя электрический ток в различных средах, стоит особое внимание уделить его формированию и протеканию в жидкой среде.

Электрический ток в электролитах возникает вследствие реакции, получившей название электролитической диссоциации. Суть ее состоит в распаде молекул щелочей, солей или кислот на положительные и отрицательные заряженные ионы, которые и становятся носителями электрического заряда в жидкостях. Все дело в том, что, когда на раствор начинает действовать электромагнитное поле, хаотическое движение ионов превращается в упорядоченное. При этом положительные ионы начинают двигаться к электроду, имеющему отрицательный заряд, а отрицательные – к имеющему положительный заряд. Таким образом, в отличие от тех же металлов, электрический ток в электролитах является упорядоченным движением ионов. Кроме того, стоит отметить, что во время прохождения этих ионов через раствор на электродах всегда происходит образование веществ, которые являются структурными компонентами этого раствора, будь то щелочь, кислота или соль. Это явление, называемое электролизом, активно используется на промышленных предприятиях для получения чистых металлов, а также для покрытия и полировки тех или иных изделий.

Рассматривая электрический ток в различных средах, в частности, в металлах и в жидкостях, мы указывали на то, что в этих веществах уже имеются свободные ионы или электроны. А что происходит с газом, который, как известно, состоит из нейтральных молекул? Электрический ток без свободных частиц с отрицательным или положительным зарядом невозможен, поэтому для начала газ необходимо ионизировать, то есть создать в нем заряженные частицы. Затраченная для этого энергия будет являться энергией ионизации, которая достигает максимальных значений у инертных газов, а минимальных – у атомов щелочных металлов. Ионизация газа приводит к тому, что в нем образуется три различных вида заряженных частиц – имеющие отрицательный заряд электроны, а также положительные и отрицательные ионы. Все эти частицы под воздействием внешнего поля начинают упорядоченно двигаться, соблюдая тот же принцип, что и при движении ионов в жидкостях. Таким образом, электроток в газах представляет собой направленное движение как ионов (положительных и отрицательных), так и электронов.

Делая вывод, можно отметить следующее: электрический ток в различных средах имеет свои особенности, которые широко используются в различных сферах народного хозяйства, а также в научно-исследовательских экспериментах.