Номер 2, страница 298 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 7. Электрические взаимодействия. Параграф 36. Природа электричества - номер 2, страница 298.

Условие.

2. Расскажите об известных вам носителях электрического заряда.

Решение.

Носители электрического заряда — это свободные частицы или квазичастицы, способные перемещаться и переносить электрический заряд, создавая таким образом электрический ток. Тип носителей заряда зависит от вещества и его агрегатного состояния.

В металлах

Носителями электрического заряда в металлах являются свободные электроны. Атомы в кристаллической решетке металла теряют свои валентные электроны, которые становятся общими и образуют так называемый «электронный газ». Эти электроны могут свободно перемещаться по всему объему металла. Под действием внешнего электрического поля они начинают упорядоченное движение, создавая электрический ток. Электрон несет элементарный отрицательный заряд, равный $q_e \approx -1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл.

Ответ: Свободные электроны.

В электролитах

В электролитах (растворах или расплавах солей, кислот и щелочей) носителями заряда являются ионы — положительно заряженные (катионы) и отрицательно заряженные (анионы). Эти ионы образуются в результате процесса электролитической диссоциации, при котором нейтральные молекулы вещества распадаются на ионы. Например, поваренная соль (NaCl) в воде диссоциирует на катион натрия $Na^+$ и анион хлора $Cl^-$. При создании в электролите электрического поля катионы движутся к отрицательному полюсу (катоду), а анионы — к положительному (аноду). Упорядоченное движение ионов обоих знаков в противоположных направлениях и представляет собой электрический ток в электролитах.

Ответ: Положительные и отрицательные ионы (катионы и анионы).

В газах

В обычных условиях газы являются диэлектриками, так как их молекулы и атомы нейтральны. Однако под воздействием внешних факторов (высокой температуры, ультрафиолетового или рентгеновского излучения, сильного электрического поля) газ может ионизироваться. В процессе ионизации от нейтральных атомов отрываются электроны, и атомы превращаются в положительные ионы. Таким образом, в ионизированном газе (плазме) носителями заряда являются свободные электроны и положительные ионы. Иногда электроны могут присоединяться к нейтральным атомам, образуя отрицательные ионы, которые также становятся носителями заряда.

Ответ: Свободные электроны, положительные и отрицательные ионы.

В полупроводниках

В полупроводниках существуют два типа носителей заряда: электроны и дырки. В чистом (собственном) полупроводнике при температуре выше абсолютного нуля некоторые электроны получают достаточно энергии, чтобы разорвать ковалентную связь и стать свободными. На месте ушедшего электрона остается вакантное место с нескомпенсированным положительным зарядом — «дырка». Дырка может быть заполнена электроном из соседней связи, что равносильно перемещению дырки в обратном направлении. Таким образом, дырка ведет себя как положительно заряженная частица. В примесных полупроводниках преобладает один тип носителей: в полупроводниках n-типа (с донорной примесью) основными носителями являются электроны, а в полупроводниках p-типа (с акцепторной примесью) — дырки.

Ответ: Электроны и дырки.

В вакууме

Сам по себе вакуум не содержит носителей заряда, так как является пустотой. Однако электрический ток в вакууме возможен, если в него ввести заряженные частицы. Например, в вакуумных электронных приборах (электронно-лучевых трубках) электроны испускаются нагретым катодом (явление термоэлектронной эмиссии) и затем движутся в вакууме под действием электрического поля, создавая ток. Таким образом, носителями заряда в вакууме являются те заряженные частицы (электроны, ионы), которые были в него внесены.

Ответ: Электроны или ионы, внесенные в вакуум извне.