Движение электронов в металлах

Атомы, имеющие заряд, называются ионами. Это название было дано Фарадеем. Ион — значит «странствующий». Явление потери или захвата электронов атомами называется ионизацией, а атом с нехваткой или излишком электронов называется ионизированным. Атомы с недостающими электронами получили название положительных ионов, а атомы с лишними электронами — отрицательных ионов.

Так как ионы несут на себе электрический заряд, то им присущи все проявления зарядов, в частности движение ионов представляет собой электрический ток. Однако движение ионов, крупных образований по сравнению с отдельными частицами, легко происходит лишь в жидкостях и газах. В твердых телах ионам передвигаться трудно, поэтому носителями тока здесь обычно являются электроны. Особенно легко теряют электроны атомы металлов. В металлах всегда много оторвавшихся от атомов так называемых свободных, вернее полусвободных электронов, которые движутся во всех направлениях между атомами. Свободных электронов в металлах чрезвычайно много, по крайней мере столько же, сколько атомов, а это число непомерно велико. Например, в булавочной головке столько атомов железа (больше чем 019), что если взять такое же количество кирпичей и уложить их один к другому по всей суше земного шара, то толщина слоя кирпичей будет около 100 м.

Движение электронов в металлах и вообще в проводниках представляет собой тепловое движение, поскольку нагревание по своей физической сущности представляет собой увеличение скорости движения элементарных частиц, а охлаждение — замедление скорости их движения. Большая подвижность электронов в металлах объясняет высокую теплопроводность металлов. Тепловое движение электронов является хаотическим движением, не имеющим какой-либо определенной направленности. Электроны движутся в разные стороны. Любому электрону, движущемуся в одну сторону, всегда найдется другой электрон, движущийся с такой же скоростью в противоположную сторону. Поэтому электрические проявления их движения взаимно погашаются и не обнаруживаются.