Charge Carriers in Different Materials
أربعة موصلات جنبًا إلى جنب — فلز ومحلول إلكتروليتي وشبه موصل وغاز متأين — لكلٍّ منها مجموعة مختلفة من الحاملات تتحرك بداخله. وأيًّا كان ما يحمل الشحنة فعلًا، فإن التيار الاصطلاحي في الأربعة جميعًا يخرج مشيرًا في الاتجاه نفسه.
كيف تستخدم هذه المحاكاة
- اضغط Metal لترى التوصيل بالإلكترونات الحرة وحدها
- اضغط Electrolytic solution لتراقب الأيونات الموجبة والسالبة وهي تنفصل
- اضغط Semiconductor لتتابع الإلكترونات والفجوات وهي تتحرك في اتجاهين متضادين
- اضغط Ionised gas لترى إلكترونات خفيفة وأيونات موجبة ثقيلة تحمل التيار نفسه
ما الذي تلاحظه
- سهم التيار الاصطلاحي يشير في الاتجاه نفسه في المواد الأربع جميعًا
- في المحلول الإلكتروليتي يتحرك نوعا الأيونات معًا، وكلاهما يضيف إلى التيار بدل أن يتلاشيا
- الفجوات في شبه الموصل تنجرف مع المجال بينما تنجرف إلكتروناته عكسه
- إلكترونات الغاز المتأين أسرع كثيرًا من الأيونات الموجبة، لكن كليهما ينقل شحنة
- الفلز وحده له نوع واحد من الحاملات — أما الثلاثة الأخرى فتوصّل بطريقتين في آنٍ واحد
الفيزياء وراءها
الفلز يوصّل بالإلكترونات الحرة وحدها، وكلها سالبة وكلها تنجرف في اتجاه واحد. والمحلول الإلكتروليتي يحمل أيونات موجبة وسالبة تسير في اتجاهين متضادين، وكلاهما يسهم في التيار الاصطلاحي نفسه. وشبه الموصل يضيف الفجوات، التي تسلك كحاملات موجبة متحركة إلى جانب إلكتروناته. والغاز المتأين يحمل إلكترونات وأيونات موجبة معًا. وفي كل الأحوال يحدد المجالُ الاتجاهَ الاصطلاحي لا الحامل: فالحامل السالب المتحرك في اتجاه يُحسب تمامًا كحامل موجب متحرك في الاتجاه الآخر.