m1c2cm
1. Trecerea curentului electric prin gaze .
Gazele si chiar vaporii metalici sunt izolanti deoarece moleculele si atomii
fiind neutre, nu constituie purtatori de sarcina mobili. Gazele devin conductoare
daca reusim sa cream suficienti de multi purtatori de sarcina mobili, pentru
ca, curentul pe care-l realizam sa poata fi detectat cu instrumentele de care
dispunem. In gaze purtatorii mobili de sarcina pot fi electrinii si ionii. Ionii
sunt molecule sau atomi care au un electron in plus - ionii negativi -;
sau un electron in minus - ioni pozitivi. Ionii se produc in aer 20% datorita
razelor cosmice si 80% datorita radiatiilor substantelor radioactive din scoarta
Pamantului. In aer la presiune si temperatura normala, intr-un centimetru cub
exista circa 1000 de ioni fata de cele 3.1019 molecule. Numarul acesta se mentine
constan deoarece pe secund si centimetru cub se produc cate 10 ioni care dispar
datorita agitatiei termice prin recombinare cu ionii de sarcina si semn contrar.
Numarul ionilor poate fi sporit in mai multe feluri :
1. Prin procese chimice la temperatura inalta (flacari).
2. Prin iradiere cu raze X, raze gamma si razele ultraviolete.
3. Prin accelerarea ionilor existenti si in special al electroniilor care, izbind
atomii si moleculele, produc noi ioni.
Importanta ionizarii pentru conductivitatea gazelor poate fi pusa inevidenta
simplu, experimental , aducand un chibrit intre placile unui condensator legat
in serie cu o sursa si un galvanometru .
presiuni de ordinul de marime al presiunii atmosferice cand depinde de natura
si presiunea gazului. Daca electrozii sunt legati de un generator electrostatic
care separa in unitatea de timp numai cantitati mici de electricitate , descarcarea
electrica (curentul prin gaz) duraza un timp scurt si apar scantei. Daca insa
electrozii sunt legati la un generator care separa cantitati mari de electricitate,
descarcarea se transforma in arc electric.
O descarcare electrica de acest tip impresionanta prin efectul ei ,este fulgerul.
Tensiunea intre nori, iar in cazul traznetului intre nori si pamant este de
ordinul milioanelor si chiar miliardelor de volti. Intensitatea curentului poate
ajunge la sute de mi de amperi. Durata unei descarcari este in medie de 1/20
000 secunde.
3. Descrcari in gaze rarefiate
3.
electrostatica si punem pompa de vid in functiune. Cat timp presiunea in tub
este mare prin fir nu trece curent electric. Daca tensiunea este de ordinul
zecilor de torr intre anod si catod apare un fir luminos ca o scanteie. Micsorand
si mai mult presiunea grosimea firului luminos creste pana la o prosiune de
aproximativ 1 torr tot tubul devine luminos. Din acest motiv descarcarea este
numita luminescenta. In figura de mai jos se indica
si a atomiilor : gazul se incalzeste. La energii mai mari, atomii sunt excitati:
un electron trece de pe orbita lui pe o orbita mai departata. Starea de excitare
este instabila si dupa circa 10-8s atomul se dezexcita emitand lumina : gazul
devine luminiscent . Pentru energi suficient de mari atomul este ionizat: unul
sau mai multi electroni sunt indepartati din atom. Cand ionii pozitivi accelerati
izbesc catodul , produc o emisiune puternica de electroni. Cand electronii accelerati
izbesc anodul se produce excitarea atomilor din stratul gazos de la suprafata
anodului (lumina anodica) si izolatrea atomilor care alimenteaza coloana pozitiva.
Dupa neutralizare atomii difuzeaza rapid in tub.
Din cauza diferentei mari intre viteza ionilor si a electronilor in apropierea
conducatorului sarcina electrica de volum este in medie pozitiva; se formeaza
o sarcina spatiala pozitiva. Intre sarcina spatiala si catod se stabileste o
diferenta de potential ridicat.
4. Curentul electric in lichide
Lichidele pure nu conduc curentul electric deoarece nu au purtatori de sarcina
electrica liberi. Substantele ale caror solutii in apa , sau in alte lichide
conduc curentul electric se numesc electroliti. Electrolitii pot fi : acizi
, baze sau saruri. Fizicianul Farady a numit acesti purtatori de sarcina mobili
ioni.
Intr-un electrolit ionii pot fi de doua feluri: ioni cu sarcina pozitiva sau
cationi si ioni cu sarcina negativa sau anioni. Denumirile provin de la numele
electrolitilor spre care se indreapta ionii. Ionii din electroliti difera de
ionii din gaze . Ionii in gaze pot fi de exemplu pentru oxigen si ioni 0+ si
ioni 0-.
Conductivitatea ionica se poate constata atat la solutii cat si la topituri.
In topiturii conductivitatea se datoreaza legaturii ionice , iar la solutii
se datoreaza fenomenului de disociere electrolitica. In soluti moleculele se
desfac in partile lor componente aioni si cationi. Chiar in apa pura exista
todeauna o parte din moleculele disociate in cationi H+ si anioni OH-. Teoria
disocierii electrolitice a fost introdusa in anul 1887 de Svante Arrhenius.
Conductivitatea solutilor de electroliti este asigurata de ioni. Miscarea lor
in lichid se face insa cu frecari . De aceea solutiile de electroliti prezinta
o anumita rezistenta. Ele asculta legea lui Ohm pentru domenii foarte intinse
de tensiune. Rezisivitatea solutiilor de electroliti scade insa mult cu temperatura
, nu creste ca la metale.
5. Conductia curentului electric in solide
Conductia in solide difera dupa natura solidului. Asa de exemplu in sticle care
sunt solutii solide conductia este tot de natura ionica ca si in electroliti
si topituri. Din punct de vedere fizic sticlele sunt corpuri solide deoarece
nu au un punct de topire constant. Incalzite ele devin vascoase ca smoala, vascozitatea
micsorandu-se, odata cu temperatura putand deveni fluide ca untdelemnul.
Nu numai la sticle conductivitatea este asigurata de ioni. Exista si cristale,
de exemplu ale halogenilor metalelor alcaline penreu care conductivitatea este
asigurata de ionii pozitivi metalici. Aceasta conductivitate cationica poate
fi constanta la clorura, fluorura, bromura si iodura de potasiu . La alte saruri
conductivitatea este asigurata de anioni.
In sarurile cristaline putem avea insa o conductivitate electronica datorita
unor electroni in plus in reteaua cristalina. Acest lucru se intampla daca facem
sa se difuzeze , de exemplu intr-un cristal de KBr, atomi de potasiu. Fata de
ionii care sunt prinsi in reteaua cristalina atomii de potasiu au un electron
in plus , sunt neutri. Prezenta atomilor in cristal poate fi recunoscuta prin
culoarea cristalului in albastru. Electronii ,, in exces”fata de retea
difuzeaza. Intr-un camp electric difuzia este dirijata spre anod. Datorita acestei
difuzii dirijate norul de electroni se indreapta spre anod si cristalul se decoloreaza
treptat de la catod spre anod.
