Как устроены твердые тела

слое (железо, никель, вольфрам и др.) положительные ионы имеют двойной заряд; при этом каждый из двух электронов притягивается вдвое сильнее.

Таким образом, картина строения металлов сводится к следующему. Металл состоит из положительно заряженных атомов (ионов), размещенных в строгом порядке в атмосфере отрицательного «электронного газа», который заполняет промежутки между атомами (рис. 2). Между атомами электроны движутся беспорядочно, так же, как молекулы в газе. В своем беспорядочном движении электроны проникают за пределы наружного слоя положительных ионов, которые не дают им окончательно покинуть металл. Поэтому поверхность металла покрыта тончайшим слоем выступившего отрицательно заряженного «электронного газа». Под этим слоем находится слой положительных ионов, который уравновешивает отрицательный слой.

Оба эти слоя образуют двойной электрический слой, подобно обкладкам конденсатора, заряженным разноименным электричеством. Этот двойной слой является как бы

image

Рис. 2, Схема строения проводника.

преградой, препятствующей выходу электронов из металла, носящей название потенциального барьера. Чтобы электрон смог покинуть металл, необходимо дать ему дополнительную энергию, достаточную для преодоления этого барьера. Работа, которую при этом нужно затратить, называется работой выхода электрона из металла. Величина этой работы обычно выражается в электрон-вольтах и является различной для различных металлов.

Если отрезок металлической проволоки подключить к источнику электрической энергии, который создаст в нем электрическое поле, то свободные электроны приобретут упорядоченное движение в направлении: положительного полюса источника энергии, и в проволоке потечет электрический ток. Металлы являются проводниками электричества.

В отличие от рассмотренной нами ионной структуры твердого вещества диэлектрики (изоляторы) строятся по так называемой атомной структуре. Она характерна тем,что в узлах пространственной решетки располагаются отдельные атомы, а не ионы. В этом случае свободных электронов либо совершенно нет (рис. 3), либо имеется весьма незначительное количество. При наложении на такое

image

Рис. 3. Схема строения непроводника.

твердое тело электрического поля по нему не потечет электрический ток. Поэтому такие тела называются диэлектриками и применяются в качестве изоляторов.

Страница 2 of 212