Todos nós estamos rodeados por um grande número de dispositivos e sistemas inteiros baseados neles, que no decorrer do seu funcionamento de uma forma ou de outra consomem corrente elétrica. O próprio conceito de corrente elétrica foi introduzido a fim de dar à descrição do processo de seu curso um certo clareza, que foi alcançada devido à formação proposital de uma analogia direta com a hidrodinâmica por meio o fluxo de fluido.
Com o acúmulo de conhecimentos sobre eletricidade, foi demonstrado que o fluxo de corrente elétrica é principalmente movimento de um campo eletromagnético ao longo de um meio condutor que ocorre em velocidades não muito diferentes da velocidade Sveta. Nesse caso, o campo se move de um ponto com potencial maior na direção de um ponto com potencial menor, ou seja, de acordo com o esquema clássico de mais para menos.
O movimento dos portadores de carga propriamente ditos, que acompanha este processo, também ocorre, mas a uma velocidade visivelmente menor. Em diferentes materiais, ocorre em diferentes direções.
Variedades de carregadores
Sabe-se que os portadores de carga se dividem em positivos e negativos. Cargas negativas são possuídas por elétrons e íons, os íons prevalecem entre os portadores de carga positiva. As cargas negativas se movem em direção a um potencial maior, enquanto as cargas positivas se movem em direção a um potencial inferior. E em ambos os casos, uma corrente elétrica ocorre no ambiente.
Surge uma ambigüidade clássica, que é eliminada por acordo convencional. No nível do postulado, assume-se que a corrente flui sempre de mais para menos, independentemente do tipo de carga.
O movimento de cargas em metais
A maioria dos metais em temperaturas que são praticamente importantes para a tecnologia de comunicação elétrica e de fios estão no estado sólido e não contêm íons.
Como resultado, a corrente em materiais condutores sólidos é determinada pelo tipo eletrônico de condutividade, ou seja, elétrons livres (Figura 1), que assumem as funções de portadores de carga, no processo de fluxo da corrente, eles se movem na direção oposta à direção do fluxo da corrente, foto 2.
Os elétrons nos metais são facilmente arrancados de suas órbitas por um campo elétrico, ao longo do qual eles giram em torno dos átomos na ausência de uma diferença de potencial. Assim, com uma diferença de potencial insignificante, um grande número de portadores de carga é formado, ou seja, metais têm resistência elétrica relativamente baixa.
O movimento de cargas em semicondutores
Os semicondutores são visivelmente inferiores aos metais em condutividade à temperatura ambiente. Os materiais pertencentes a este grupo são divididos em semicondutores do tipo n e do tipo p. Semicondutores do tipo n no estado normal têm excesso de elétrons, ao passar para o tipo p se manifesta falta de elétrons, mas os restantes movem-se com relativa facilidade de uma posição permitida nos átomos para outro. Este último é equivalente ao movimento de cargas positivas.
Uma característica dos semicondutores é que sua condutividade aumenta drasticamente à medida que a temperatura aumenta: devido à ligação fraca com os átomos, conforme ela aumenta, o número de elétrons não ligados muda significativamente.
Assim, a direção do movimento das cargas nos semicondutores pode coincidir com a direção do fluxo da corrente (tipo p) ou ser oposta a ela (tipo n).
O movimento de cargas em líquidos e gases
Uma característica dos líquidos e gases é que os íons são portadores de carga neles. Eles podem ser positivos (cátions) ou negativos (ânions), Figura 3. Consequentemente, quando os cátions negativos predominam, eles se movem “contra a corrente”, enquanto os cátions positivos se movem “ao longo da corrente”.