Електричний струм у різних середовищах

Одне з найважливіших визначень фізики свідчить, що електричний струм - це будь впорядкований рух частинок, що мають будь-якої заряд. З цього можна зробити висновок, що для того, щоб електричний струм з'явився, необхідна наявність в металі, рідини або будь-якому іншому матеріалі вільних електронів або іонів, які і будуть рухатися під впливом електромагнітного поля. У той же час електричний струм у різних середовищах буде володіти певними особливостями, через що його протікання в кожній з них буде відрізнятися.

Якщо розглядати особливості формування і протікання електричного струму в металах, то насамперед варто звернути увагу на саму будову металів, яке являє собою кристалічну решітку. При цьому у вузлах цієї решітки розташовуються іони з позитивним зарядом, а в просторі між цими вузлами в хаотичному порядку рухаються електрони з негативним зарядом. Якщо створити навколо металу електричне поле, то рух електронів прийме більш впорядкований характер. Можна зробити висновок, що по відношенню до металів електричний струм - це спрямований рух саме електронів.

Основною характеристикою протікання електроструму в металах є вольт-амперних вираз, відоме як закон Ома. Згідно з цим законом, сила струму знаходиться в прямій залежності від напруги і в зворотній залежності від опору. Аналізуючи електричний струм у різних середовищах, варто особливу увагу приділити його формуванню і протіканню в рідкому середовищі.

Електричний струм в електролітах виникає внаслідок реакції, що отримала назву електролітичноїдисоціації. Суть її полягає в розпаді молекул лугів, солей або кислот на позитивні і негативні заряджені іони, які й стають носіями електричного заряду в рідинах. Вся справа в тому, що, коли на розчин починає діяти електромагнітне поле, хаотичний рух іонів перетворюється в упорядкований. При цьому позитивні іони починають рухатися до електрода, що має негативний заряд, а негативні - до має позитивний заряд. Таким чином, на відміну від тих же металів, електричний струм в електролітах є впорядкованим рухом іонів. Крім того, варто відзначити, що під час проходження цих іонів через розчин на електродах завжди відбувається утворення речовин, які є структурними компонентами цього розчину, будь то луг, кислота або сіль. Це явище, зване електролізом, активно використовується на промислових підприємствах для отримання чистих металів, а також для покриття і поліровки тих чи інших виробів.

Розглядаючи електричний струм у різних середовищах, зокрема, в металах і в рідинах, ми вказували на те, що в цих речовинах вже є вільні іони або електрони. А що відбувається з газом, який, як відомо, складається з нейтральних молекул? Електричний струм без вільних частинок з від'ємним чи позитивним зарядом неможливий, тому для початку газ необхідно іонізувати, тобто створити в ньому заряджені частинки. Витрачена для цього енергія буде енергією іонізації, яка досягає максимальних значень у інертних газів, а мінімальних - у атомів лужних металів. Іонізація газу призводить до того, що в ньому утворюється три різних види заряджених частинок - мають негативний заряд електрони, а також позитивні і негативні іони. Всі ці частинки під впливом зовнішнього поля починають упорядоченно рухатися, дотримуючись той же принцип, що і при русі іонів в рідинах. Таким чином, електрострум в газах являє собою спрямований рух як іонів (позитивних і негативних), так і електронів.

Роблячи висновок, можна відзначити наступне: електричний струм у різних середовищах має свої особливості, які широко використовуються в різних сферах народного господарства, а також у науково-дослідних експериментах.