Медный провод передаёт электрический ток, а стеклянная оболочка практически не пропускает его при обычных условиях. Разница определяется не только химическим составом, но и тем, какие энергетические состояния доступны электронам внутри материала.
Как электрический ток возникает в металле
В металлическом кристалле часть электронов может перемещаться по всему материалу. Когда к проводнику приложено электрическое поле, возникает направленное движение носителей заряда — электрический ток.
Это не означает, что электроны движутся без препятствий. Они рассеиваются на колебаниях кристаллической решётки, примесях и дефектах. Такое взаимодействие связано с электрическим сопротивлением.
Почему стекло обычно не проводит ток
В стекле электроны в основном связаны в заполненных энергетических состояниях, а переход в состояния, где они могли бы свободно переносить заряд, требует значительно большей энергии. Поэтому при обычном напряжении и температуре стекло выступает хорошим изолятором.
Абсолютных изоляторов не существует: при очень сильном электрическом поле возможен пробой. Проводимость стекла также зависит от его состава, температуры и состояния поверхности.
Все ли металлы проводят одинаково
Сопротивление проводников различается. Медь и алюминий широко применяются в электротехнике благодаря сочетанию проводимости, технологичности и стоимости. Серебро обладает высокой проводимостью, но для массовой проводки обычно слишком дорого.
При повышении температуры сопротивление большинства обычных металлов увеличивается. Причина в том, что тепловые колебания решётки сильнее мешают движению электронов.
Чем полупроводники отличаются от металлов
У полупроводников количество подвижных носителей заряда можно заметно менять нагревом, освещением или введением примесей. На этом основана работа многих электронных приборов.
Таким образом, различие между проводником, полупроводником и изолятором связано с электронной структурой вещества и условиями измерения, а не только с его внешним видом.