Способность веществ проводить электрический ток зависит от их структуры. Металлы отлично проводят ток, а газы в обычных условиях — нет. Почему так происходит? Отвечает Валерий Сафонов, доцент кафедры электрических станций, сетей и систем электроснабжения ЮУрГУ.
Почему металлы — хорошие проводники?
Все вещества условно делят на проводники и диэлектрики. Проводники, например металлы, легко пропускают электрический ток, а диэлектрики, в том числе газы, — нет. Ключевое различие кроется в степени связи электронов с атомами вещества.
В металлах электроны слабо связаны с атомами, поэтому многие из них свободно перемещаются между узлами кристаллической решетки. Когда к металлу прикладывают электрическое поле, свободные электроны начинают упорядоченное движение, создавая ток. Чем больше таких электронов, тем выше проводимость металла.
Почему газы не проводят ток в обычных условиях?
В газах электроны прочно связаны с атомами, поэтому свободных заряженных частиц почти нет. Нет заряженных частиц — нет и электрического тока при воздействии электрического поля.
«Однако неправильно считать, что заряженных частиц в любом газе мало. Все зависит от газа и условий, в которых находится газ. За счет внешнего источника энергии заряженные частицы можно создать. Это достигается, например, за счет нагрева газа до очень высоких температур, ионизирующего излучения и так далее», — добавил Валерий Сафонов.
Когда газ становится проводником?
При появлении заряженных частиц (электронов или ионов) в газе возникает ток при воздействии электрического поля.
«Разряды в газах крайне разнообразны как по физической природе, так и по их реализации. Это и молния, и корона вокруг электрических проводов высокого напряжения, приводящая к существенным потерям электроэнергии. Кстати, коронный разряд люди впервые увидели в грозу вокруг металлических наконечников мачт корабля «Святой Эльм». С тех пор осталось название — огни «Святого Эльма», — отметил эксперт.
Таким образом, ток в веществе возникает только при наличии двух условий: электрического поля и свободных заряженных частиц. В металлах они есть изначально, а в газах появляются лишь под воздействием электрического поля или внешнего источника энергии.