|
|
עמוד:14
1 . 5 מוליכים ומבדדים בפרק 4 של יחידה 3 דנו בהבדלים בין גז , נוזל ומוצק , הזכרנו שס כי בחומר המוצק האטומים צפופים ונוגעים זה בזה . נוסיף כי מבחינות רבות האטומים במוצק מתנהגים כאילו היו כדורי גומי הארוזים בצפיפות ( מודל "הענן האלקטרוני" של האלקטרונים באטום מתאים לתיאור מצב זה , יותר מהמודל הפלנטרי . ( הקרבה בין האטומים בחומר המוצק משפיעה על התנהגות האלקטרונים , בעיקר בקליפות החיצוניות . בחומרים מסוימים קרבה זו גורמת לכך שאחד או שניים מהאלקטרונים החיצוניים בכל אטום יתנתקו ממנו ויהפכו לאלקטרונים "חופשיים , " שאינם שייכים לאטום מסוים , ויכולים לנוע באופן כמעט חופשי בחומר . התנועה החופשית של האלקטרונים הללו הופכת את החומר למוליך טוב . בחומרים אחרים תופעה זו לא קיימת ואין בהם כמעט אלקטרונים חופשיים . החומרים מהסוג הראשון הם מתכות , בעוד החומרים מהסוג השני הם אל מתכות . בדרך כלל , היסודות המסווגים כמתכות הם מוליכים , ואילו יסודות שאינם מתכות הם מבדדים ( גם נוזל יכול להיות חומר מוליך . בנוזל מוליך נושאי המטען הניידים הם יונים . כלומר , מולקולות טעונות ( . קייס סוג שלישי של חומרים המכונים מוליכימ למחצה . בחומרים אלה יש נושאי מטען חופשיים , אך הריכוז של נושאי מטען אלה קטן בהרבה מאשר במתכות , והוא תלוי בטמפרטורה של החומר . כשהטמפרטורה עולה , מספר נושאי המטען עולה בצורה תלולה . נושאי המטען במוליך למחצה הם משני סוגים : אלקטרונים ו"חורים " . " חור" מציין היעדר אלקטרון בקליפה חיצונית באטום מסוים . אלקטרון מאטום שכן יכול לקפוץ ולסתום את החור , והרי זה כאילו שהחור עבר אל האטום השכן . אפשר להשוות את תנועתו של החור בחומר לתנועה של מקום ריק בטור ארוך של מכוניות התקועות בפקק . כאשר כל מכונית בתורה נעה קדימה , המקום הריק נע אחורה . כשהחומר נתון בהשפעת שדה חשמלי , תנועת החורים היא בכיוון הפוך לתנועת האלקטרונים , ולמעשה הס מתנהגים כנושאי מטען חיוביים . דוגמאות למוליכים למחצה הס היסודות גרמניום וצורן ( סיליקון . ( למוליכים למחצה יש חשיבות עצומה בטכנולוגיה המודרנית , משום שהם משמשים לייצור רכיבים אלקטרוניים , שעליהם מבוססות תעשיות האלקטרוניקה והמחשבים . גוף שמספר האלקטרונים בו שווה למספר הפרוטונים הוא ניטרלי מבחינה חשמלית . כאשר אין איזון בין מספר האלקטרונים למספר הפרוטונים , הגוף טעון . אם יש בו עודף של אלקטרונים , המטען הכולל שלו הוא שלילי , ואם יש בו ססר באלקטרונים , המטען הכולל שלו הוא חיובי . הפרוטונים קבועים בתוך גרעיני האטומים וקשה לשנות את מספרם . האלקטרונים , לעומת זאת , הם קלים וניידים , וקל למדי להוסיף לגוף אלקטרונים או לגרוע ממנו אלקטרונים , בין שהוא מוליך ובין שהוא מבדד . לכן כשמדברים על טעינה של גוף ניטרלי במטען שלילי או חיובי , מתכוונים בדרך כלל להוספה או לגריעה של אלקטרונים ממנו . בפרק הבא נלמד כי מטען האלקטרון קטן מאוד לעומת מטענים שאנו מסוגלים למדוד במכשירי מדידה רגילים . לכן טעינה של גוף , בניסויי מעבדה לתלמידים , למשל , כרוכה בהעברה של מיליוני אלקטרונים . עם זאת , אפשר , גם במעבדת תלמידים , לבצע ניסויים רגישים שבהם נמדד המטען של אלקטרון בודד . טעינה באמצעות חיכוך אפשר לטעון גופים במטען חשמלי באמצעות חיכוך . כאשר משפשפים פיסת פלסטיק בפרווה , הפלסטיק מאבד חלק מהאלקטרונים הקרובים לפני השטח , והם עוברים לפרווה . על ידי כך הפלסטיק "נטען" במטען חיובי , והפרווה — במטען שלילי . אם מקרבים אותם
|
|