Чому мідний дріт проводить електричний струм, а дерев’яна палиця чи шматок гуми — ні? Відповідь прихована в металічному зв’язку, про який ми вже говорили у попередніх відео.
У більшості речовин зовнішні електрони міцно утримуються своїми атомами й майже не можуть переходити від одного атома до іншого. Саме тому дерево, гума, пластмаса, скло та багато інших матеріалів практично не проводять електричний струм.
А ось у металах усе інакше. Під час утворення металічного зв’язку частина зовнішніх електронів перестає належати окремим атомам і стає спільною для всього кристала. Такі електрони можуть вільно переміщуватися по металу, тому їх називають вільними електронами.
Якщо поглянути на періодичну таблицю, можна помітити, що майже всі елементи в її лівій та центральній частині — це метали. Вони легко утворюють металічний зв’язок, тому й добре проводять електричний струм.
Найкращим природним провідником електрики є срібло. Дуже близько до нього за провідністю знаходиться мідь, тому саме з неї виготовляють більшість електричних дротів. Золото проводить струм майже так само добре, але через високу вартість його використовують лише там, де потрібні особливо надійні контакти. Алюміній поступається міді за провідністю, зате він значно легший і дешевший, тому високовольтні лінії електропередач найчастіше виготовляють саме з нього.
Поки джерело живлення не під’єднане, вільні електрони безперервно рухаються всередині металу. Але цей рух хаотичний: кожен електрон рухається у своєму напрямку, тому в середньому однакова кількість електронів рухається в усі боки. Через це впорядкованого перенесення заряду не виникає, а отже, немає й електричного струму.
Коли ж до провідника прикладають напругу, хаотичний рух електронів не припиняється. Але тепер до нього додається невелике загальне зміщення в одному напрямку. Саме цей впорядкований рух вільних електронів і називається електричним струмом.
Отже, головна причина, чому метали проводять електричний струм, а дерево, гума чи пластмаса — ні, полягає в тому, що лише в металах є велика кількість вільних електронів, здатних переміщатися через увесь матеріал.
Додаткову інформацію дивись на сторінці “Світ електрики“.