Номер 4, страница 69 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

4. Как объяснить, исходя из строения атома, деление веществ на проводники и диэлектрики?

Решение

Деление всех веществ на проводники и диэлектрики основывается на их способности проводить электрический ток. Эта способность, в свою очередь, напрямую зависит от внутреннего строения вещества на атомном уровне, а именно от наличия в нем свободных носителей заряда.

Согласно планетарной модели атома, он состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Электроны, расположенные на самой дальней от ядра электронной оболочке, называются валентными. Именно поведение этих электронов определяет электрические свойства вещества.

Проводники

К проводникам в первую очередь относятся металлы. В атомах металлов валентные электроны очень слабо связаны со своими ядрами. Когда атомы металла объединяются в кристаллическую решетку, эти слабо связанные электроны отрываются от своих атомов и становятся «общими» для всего кристалла. Они образуют так называемый «электронный газ» — совокупность электронов, которые могут свободно и хаотично перемещаться в пространстве между ионами решетки.

Если к такому веществу приложить внешнее электрическое поле (например, подключить к источнику напряжения), то свободные электроны, помимо хаотичного теплового движения, начинают двигаться упорядоченно в направлении, противоположном вектору напряженности электрического поля. Это упорядоченное движение свободных зарядов и является электрическим током. Таким образом, высокая электропроводность проводников объясняется наличием огромного количества свободных носителей заряда.

Диэлектрики

К диэлектрикам (или изоляторам) относятся такие вещества, как стекло, фарфор, резина, большинство пластмасс. В атомах этих веществ все электроны, включая валентные, очень прочно связаны со своими ядрами. Энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, велика. Поэтому в нормальных условиях в диэлектриках практически отсутствуют свободные носители заряда.

При помещении диэлектрика в электрическое поле электроны не могут оторваться от своих атомов и начать направленное движение. Происходит лишь поляризация: электронные оболочки атомов или молекул незначительно смещаются относительно ядер, в результате чего каждая молекула или атом превращается в маленький электрический диполь. Однако это не приводит к возникновению макроскопического тока через все вещество. Поэтому диэлектрики не проводят электрический ток.

Ответ: Деление веществ на проводники и диэлектрики обусловлено строением их атомов, а именно силой связи валентных электронов с ядром. В проводниках эта связь слабая, что приводит к появлению большого числа свободных электронов, которые могут упорядоченно двигаться в электрическом поле, создавая ток. В диэлектриках, наоборот, электроны прочно связаны с ядрами, свободных носителей заряда практически нет, и поэтому они не способны проводить электрический ток.