Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe bewegen elektronen in een metaal?

Elektronen bewegen in een metaal op een manier die heel anders is dan hoe ze in andere materialen bewegen. Hier is een uitsplitsing:

1. Het "elektronzee" -model:

* gratis elektronen: In metalen zijn de buitenste elektronen van elk atoom zeer losjes gebonden. Ze zijn niet bevestigd aan een specifiek atoom en kunnen gemakkelijk door de structuur van het metaal bewegen. Deze worden "gratis elektronen" genoemd.

* metalen rooster: De metaalatomen zelf vormen een rigide rooster, zoals een kristalstructuur. Dit rooster bestaat uit positief geladen ionen (de atomen die hun buitenste elektronen hebben verloren).

* de "zee": De vrije elektronen werken als een "zee" die de positief geladen ionen omringt. Ze bewegen constant in willekeurige richtingen, botsen tegen elkaar en de ionen.

2. Drift -snelheid:

* Elektrisch veld: Wanneer een elektrisch veld over het metaal wordt aangebracht, creëert het een kracht op de vrije elektronen, waardoor ze in een specifieke richting bewegen.

* driftsnelheid: Deze gerichte beweging wordt "driftsnelheid" genoemd. Het is veel langzamer dan de willekeurige thermische beweging van de elektronen, maar het is wat de stroom door het metaal laat stromen.

3. Geleidbaarheid:

* Goede dirigenten: Metalen zijn goede geleiders omdat ze een groot aantal vrije elektronen hebben. Dit betekent dat de driftsnelheid zelfs voor relatief kleine elektrische velden aanzienlijk kan zijn.

* Weerstand: De weerstand tegen de stroom van elektronen wordt 'weerstand' genoemd. Metalen hebben een lage weerstand, waardoor de eenvoudige stroomstroom mogelijk is.

4. Factoren die de elektronenbeweging beïnvloeden:

* Temperatuur: Hogere temperaturen verhogen de willekeurige beweging van de elektronen, waardoor het moeilijker is om in een specifieke richting te bewegen (driftsnelheid). Dit verhoogt de weerstand.

* onzuiverheden: Onzuiverheden in het metaal kunnen de normale roosterstructuur verstoren, waardoor het voor elektronen moeilijker is om vrij te bewegen. Dit verhoogt ook de weerstand.

Samenvattend:

* Elektronen in metalen zijn als een "zee" van vrije elektronen die willekeurig bewegen.

* Een elektrisch veld creëert een driftsnelheid, waardoor ze in een specifieke richting bewegen.

* Metalen zijn goede geleiders vanwege hun grote aantal vrije elektronen.

* Temperatuur en onzuiverheden beïnvloeden elektronenbeweging en geleidbaarheid.