導電性是描述物質物理效能的一個重要引數,對物質導電性的研究是人們自認識電現象以來不斷探討的一個課題。所以經常與電打交道的我們,更應該瞭解不同物質的導電性?
1. 金屬導電:導體中有大量自由電子,在電場力的作用下,自由電子受到與電場方向相反的電場力而產生加速運動,但同時又相互碰撞,及與處於熱振動的陽離子或雜質原子碰撞,不斷減速,這樣動態平衡狀態下,自由電子以平均速度定向運動,形成穩定的電流。
一般來說金屬、半導體、電解質溶液或熔融態電解質和一些非金屬都可以導電。非電解質物體導電的能力是由其原子外層自由電子數以及其晶體結構決定的,如金屬含有大量的自由電子,就容易導電,而大多數非金屬由於自由電子數很少,故不容易導電 。石墨導電,金剛石不導電,這是由於它們的晶體結構不同造成的。
金屬導電性
2. 氣體導電:在通常情況下,氣體的自由電荷極少,是良好的絕緣體,但在外界因素(如紫外線,X射線,以及放射線的照射,或將氣體加熱)的作用下,氣體分子可發生電離,產生出較多的自由電子和離子,這時的氣體就能變成導電的物質。
氣體的導電性
氣體的導電規律如圖示,在充有氣體的密封玻璃管內的兩端電極施加可變電壓,可觀察到當電壓U較小時(曲線的OA段),U與電流I 成正比,即服從歐姆定律。當U增加到某一程度時,電流便達到飽和值(曲線BC段)。若電壓繼續升高,將會觀察到電流又隨電壓的升高而增大(曲線CD段),其起因於此時電子和正離子獲得了較大的動能,當它們與中性分子碰撞時,足以使中性分子電離,從而產生新的電子和正離子(碰撞電離)。在上述各階段的導電過程中,如果撤去導致氣體電離的外界作用,則氣體中的離子會很快消失,電流也就隨之中止。這種必須依賴於外界的電離作用而維持的氣體導電過程稱為“氣體的被激導電”。
當兩極間電壓進一步增加到某一數值UD時,電流將突然增大,同時,極間電壓突然下降(曲線的DE段),產生了雪崩式碰撞電離的過程,這時即使撤去外界的電離作用,導電過程任然繼續進行,這種現場稱為“氣體的自激導電”。在氣體自激導電時,往往伴隨有發聲,發光的現場。
當氣體由被激導電過渡到自激導電時,即稱該氣體已被“擊穿”或“點燃”。使氣體擊穿的最小電壓就是UD為擊穿電壓。氣體擊穿後的放電形式主要取決於氣體的性質,壓強,電極的形狀和距離,外施電壓的高低,以及電源的功率等因素,而可能採取孤光放電,火花放電及電暈等形式。
電暈
3,液體導電:在許多種液體(鹽類、酸類及鹼類等水溶液)中,由於離子在電場作用下產生有規則的移動而形成電流。液體呈現導電性,即其內有電流透過的同時,伴隨有化學變化。此時,在電極上有溶質或其他物質組成部分分析出或電極被腐蝕,這種現場為電解。