Përcjellësat
Një përcjellës përkufizohet si një trup në të cilin ka ngarkesa elektrike të lira për të lëvizur (brenda dhe në sipërfaqen e tij). Elektronet periferike që lëvizin me shpejtësi në rrjetën kristalore quhen elektrone përçuese. Në një përcjellës ngarkesat elektrike lëvizin derisa të arrijnë një gjendje ekuilibri të quajtur “ekuilibër elektrostatik”, kjo është gjendja në të cilën të gjitha ngarkesat e pranishme në përcjellësit në shqyrtim janë në qetësi. Eksperimentet tregojnë se, në ekuilibër, ngarkesa elektrike e pranishme në një përcjellës gjendet në të gjithë sipërfaqen e jashtme të tij. Sipas kësaj deklarate, nëse objekti është i ngarkuar negativisht, elektronet që ai zotëron me tepricë ndodhen në sipërfaqe, pasi ato janë të vetmet ngarkesa elektrike të lira për të lëvizur; nëse përkundrazi është i ngarkuar pozitivisht, elektronet që ka më pak janë elektronet që mungojnë në sipërfaqen e tij. Në të dyja rastet, në ekuilibër, vëllimi i brendshëm i përcjellësit është neutral, pra ka një ngarkesë neto (shuma algjebrike e të gjitha ngarkesave të protoneve dhe elektroneve) të barabartë me zero.
Fusha elektrike dhe potenciali elektrik i një përcjellësi
Brenda një përcjellësi të ngarkuar në ekuilibër elektrostatik, fusha elektrike është zero, pra e barabartë me zero. Në sipërfaqen e një përcjellësi të ngarkuar në ekuilibër elektrostatik, fusha elektrike është pingul me vetë sipërfaqen. Për më tepër, pjesa e brendshme e përcjellësit është një RAJON EKUIPOTENCIAL, d.m.th. në të cilin potenciali është konstant në çdo pikë të përcjellësit.
Dendësia e ngarkesës sipërfaqësore në një përcjellës
Në një sferë përcjellëse e cila nuk i nënshtrohet forcave të jashtme elektrike, ngarkesa, nga simetria, është e rregulluar në mënyrë uniforme. Me fjalë të tjera, nëse në sferë marrim në konsideratë një pjesë të sipërfaqes me sipërfaqe Δ S dhe matim ngarkesën Δ Q që përmbahet në të dhe më pas përsërisim të njëjtën procedurë me pjesë të tjera të sipërfaqes, gjejmë se dendësia e ngarkesës sipërfaqësore σ= Δ Q/ Δ S është gjithmonë i njëjtë. Megjithatë, kjo nuk është më e vërtetë nëse përcjellësi i ngarkuar ka një formë të parregullt. Në të vërtetë, eksperimentet tregojnë se në një përcjellës në ekuilibër elektrostatik ngarkesa është e përqendruar në pjesët më të lakuara (ku rrezja e lakimit është më e vogël).
Teorema e Kulombit
Për të llogaritur intensitetin e fushës elektrike, përdoret teorema e Kulombit, e cila lidh fushën elektrike në pikat në sipërfaqen e një përcjellësi me densitetin e ngarkesës sipërfaqësore σ të vetë përcjellësit. Sipas kësaj teoreme, në kushtet e ekuilibrit elektrostatik, dendësia e ngarkesës σ në një pikë P të sipërfaqes së një përcjellësi dhe moduli E i fushës elektrike në atë pikë lidhen me ekuacionin:
E = l σ l / ε
ku ε është konstanta dielektrike absolute e mjedisit izolues në të cilin është zhytur përcjellësi.
Për më tepër, ne e dimë nga teorema e Kulombit se madhësia e fushës E të fushës elektrike jashtë përcjellësit është drejtpërdrejt proporcionale me l σ l. Prandaj, pranë majave të një përcjellësi të ngarkuar, fusha elektrike është shumë intensive. Kjo pronë njihet si fuqia e spikut. Pranë majës së një përcjellësi të ngarkuar, molekulat e jonizuara dhe elektronet e lira, gjithmonë të pranishme në ajër në numër të vogël, fitojnë shpejtësi dhe mund të jonizojnë edhe molekula të tjera. Duke analizuar sjelljen e këtyre grimcave të ngarkuara në nivel mikroskopik, vërehet se fenomeni dominues është zmbrapsja, nga majat, e grimcave që kanë të njëjtën ngarkesë si ato.
Llojet e përcjellësve:
Materialet katalogohen sipas aftësisë më të madhe ose më të vogël për të kaluar lehtësisht elektrone brenda tyre. Këto janë kategoritë kryesore:
- përçues metalikë
- përçuesit elektrolitikë
- përcjellës të gaztë
- izolatorë
- gjysmëpërçuesit
- superpërcjellësve
Të gjitha metalet i përkasin kësaj kategorie, siç janë, për shembull, bakri (Cu), argjendi (Ag), alumini (Al). Ata janë përcjellës të shkëlqyeshëm të rrymës dhe nxehtësisë dhe kanë një strukturë kristalore.
(Elektrolit i rrjedhur (hidroksid kaliumi) nga një bateri alkaline e dëmtuar.)
Ato zakonisht identifikohen në tretësirat ujore të kripërave inorganike. Në një tretësirë, lidhjet elektrike që mbajnë jonet së bashku dobësohen dhe një pjesë e molekulave të lëndës së tretur ndahet në katione (jone pozitive) dhe anione (jone negative), të pajisura me energji kinetike për shkak të trazimit termik. Në prani të një fushe elektrike, lëvizja e çrregullt e ngarkesave (si pozitive ashtu edhe negative) mbivendoset nga një lëvizje e rregullt e vetë ngarkesave, e cila është shkaku i kalimit të një rryme elektrike.
Gazrat priren të jenë izolues, por disa molekula gazi, në kushte të veçanta, mund të humbasin elektrone dhe të ofrojnë përçueshmëri elektrike për shkak të lëvizjes së joneve negative dhe pozitive. Ndonjëherë përçueshmëria elektrike është e jashtëzakonshme.
Kryesisht shumica e lëndëve të ngurta jonike dhe kovalente janë. Në një izolues nuk ka elektrone valente të lira për të lëvizur dhe të tilla që të nxjerrin në pah një rrjedhë ngarkesash të renditura, nën veprimin e një fushe elektrike. Në realitet nuk ka izolues të përsosur, por substanca të përcaktuara si izolues sepse ofrojnë një rezistencë shumë të lartë ndaj kalimit të ngarkesave elektrike.
Vetitë e tyre janë të ndërmjetme midis përçuesve dhe izolatorëve. Ato janë substanca të ngurta kristalore që ofrojnë përçueshmëri në rritje me rritjen e temperaturës. Në temperaturën e dhomës ata shfaqin veti gjysmëpërçuese, d.m.th., përçueshmëria elektrike varet nga elektronet dhe “vrimat” (me ngarkesë elektrike pozitive). Shtimi i papastërtive të përshtatshme mund të përmirësojë përçueshmërinë elektrike.
Për disa materiale rezistenca reduktohet në zero nëse ato ftohen në një temperaturë nën një temperaturë kritike, e cila varet nga materiali i konsideruar (p.sh. 4.1 K për merkurin). Në një përcjellës që është nën temperaturën e tij kritike, rezistenca është zero dhe për këtë arsye një rrymë elektrike, pasi të prodhohet, mbetet konstante me kalimin e kohës pa asnjë efekt shpërhapës (ngrohje, humbje energjie). Superpërçueshmëria është një veti e shfaqur nga një larmi e madhe materialesh si alumini, lidhjet metalike, gjysmëpërçuesit me papastërti të shtuara. Pengesa kryesore për shfrytëzimin e superpërçueshmërisë qëndron në vështirësinë e arritjes dhe mbajtjes së temperaturave jashtëzakonisht të ulëta në të cilat ndodh. Megjithatë, kohët e fundit janë zbuluar disa përbërje qeramike me temperatura kritike më të larta (rreth -200 ºC) që janë shumë më të lehta për t’u arritur.
