Электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц. Для его возникновения необходимо наличие свободных зарядов в веществе и приложенного электрического поля. Однако не все материалы способны проводить электричество.
Диэлектрики
Вещества, которые не содержат свободных заряженных частиц, называются диэлектриками. Они не проводят электрический ток ни при каких условиях. Это связано с особенностями их атомной структуры.
К диэлектрикам относятся:
- Стекло
- Керамика
- Резина
- Пластмассы
- Древесина
Их атомы образуют прочные химические связи, удерживающие все электроны. Поэтому электрический ток через них пройти не может. Эти материалы широко используются в качестве изоляторов в электротехнике.
что не проводит электрический ток химия
С точки зрения химии, неспособность некоторых веществ проводить электрический ток обусловлена отсутствием свободных ионов в их составе. Это характерно для неэлектролитов.
К неэлектролитам относятся:
- Молекулярные соединения (сахара, спирты)
- Газообразные вещества (кислород, азот)
При растворении или плавлении они не распадаются на ионы, поэтому не могут проводить электрический ток.
Металлы
Хотя большинство металлов являются хорошими проводниками электричества, есть несколько исключений. К металлам, что не проводит электрический ток, относятся:
- Ртуть
- Медь
При очень низких температурах они переходят в сверхпроводящее состояние и полностью теряют электрическое сопротивление. Однако в обычных условиях эти металлы все же проводят ток.
Что не проводит электрический ток: примеры
В повседневной жизни к предметам, которые не проводят электрический ток, относятся:
- Пластиковые ручки и линейки
- Резиновые перчатки
- Деревянные стулья
- Стеклянная или фарфоровая посуда
Эти предметы безопасно использовать вблизи источников электричества, так как они не проводят ток и предохраняют от поражения электричеством.
Что не проводит электрический ток в физике
С физической точки зрения, электрический ток не могут проводить:
- Диэлектрики — вещества без свободных зарядов
- Вакуум — отсутствуют носители заряда
- Нейтральные газы — атомы удерживают все электроны
Для возникновения электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и электрического поля. При отсутствии хотя бы одного из этих условий, ток в веществе протекать не может.
Влияние температуры
Температура является важным фактором, влияющим на электропроводность веществ. При нагревании некоторых материалов их электрическое сопротивление уменьшается, и они начинают проводить ток.
Например, полупроводники при комнатной температуре практически не проводят электричество, но с ростом температуры все больше их носителей заряда переходит в свободное состояние, и проводимость резко возрастает.
Электролитическая диссоциация
Жидкости и расплавы солей, кислот и оснований способны проводить электрический ток благодаря явлению электролитической диссоциации. При этом их молекулы распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы.
Под действием электрического поля катионы движутся к отрицательному электроду, а анионы - к положительному. Так возникает направленное движение частиц, то есть электрический ток в растворе или расплаве.
Сверхпроводимость
При очень низких температурах некоторые металлы и сплавы переходят в сверхпроводящее состояние. Их электрическое сопротивление полностью исчезает, поэтому они начинают проводить электрический ток абсолютно без потерь.
Это явление объясняется квантовыми эффектами взаимодействия электронов при низких температурах. Однако существование сверхпроводимости при комнатной температуре пока не обнаружено.
Пробой диэлектрика
Хотя диэлектрики в нормальных условиях не проводят электрический ток, при приложении очень высокого напряжения может произойти электрический пробой. При этом в диэлектрике образуются ионизированные каналы, по которым начинают двигаться заряженные частицы.
Однако после снятия напряжения диэлектрик восстанавливает свои свойства, и его электрическое сопротивление вновь резко возрастает.
Электропроводность графита
Несмотря на то, что графит относится к твердым кристаллическим веществам, он обладает высокой электропроводностью. Этот эффект объясняется наличием свободных электронов в структуре графита, которые могут довольно свободно двигаться между слоями его кристаллической решетки.
Механизмы проводимости полупроводников
Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Их электропроводность сильно зависит от температуры и наличия примесей.
При комнатной температуре собственная проводимость полупроводников очень мала. Однако она резко возрастает при легировании - добавлении небольшого количества примесей. Примеси образуют избыток электронов или "дырок" в кристаллической решетке, что облегчает движение носителей заряда.
Явление электролиза
Электролиз - это процесс разложения вещества под действием электрического тока. Он происходит на электродах, погруженных в электролит - раствор или расплав солей, кислот и оснований.
При электролизе катионы движутся к катоду, отдают ему свой заряд и восстанавливаются до нейтрального атомарного состояния. Анионы аналогично восстанавливаются на аноде. Так электрическая энергия превращается в химическую.
Пьезоэлектрический эффект
Некоторые диэлектрические кристаллы, такие как кварц, обладают пьезоэлектрическими свойствами. При механическом воздействии на них возникает электрический заряд противоположных знаков на разных гранях.
Этот эффект обратим - если к граням кристалла приложить электрическое поле, он деформируется. Пьезоэлектрики широко используются в датчиках давления, ультразвуковых излучателях и других устройствах.
Электреты
Электретами называют диэлектрики, которые приобретают и сохраняют электрическую поляризацию при внешнем воздействии. В отличие от пьезоэлектриков, у электретов поляризация сохраняется длительное время после снятия электрического поля.
Свойства электретов используются в микрофонах, датчиках и генераторах электростатических полей. К электретам относятся некоторые полимеры, слюда, стекло и керамика.
