§ 36. Электрический ток в металлах

Металлы — лучшие проводники электрического тока. Чтобы понять, почему они так хорошо проводят ток, нужно разобраться в их строении. Кристаллическая решётка металла устроена следующим образом: в её узлах стоят положительные ионы, а между ними свободно перемещаются электроны, оторвавшиеся от атомов. Именно эти электроны называют свободными — они не принадлежат конкретному атому и могут блуждать по всему объёму металла. Положительные ионы при этом остаются в узлах решётки и лишь колеблются около положений равновесия (рис. 1: крупные кружки с плюсом — это ионы, они закреплены в узлах; мелкие синие точки между ними — свободные электроны, и нижняя стрелка показывает, куда они дрейфуют).

Долгое время учёные спорили, кто именно переносит заряд в металле — ионы или что-то другое. В 1901 году физик Карл Рикке (Германия) провёл ключевой опыт: он поставил друг на друга цилиндры из меди и алюминия (медь — алюминий — медь) и год пропускал через эту колонну ток. За это время никаких химических изменений на границах цилиндров обнаружить не удалось. Это означало, что ионы меди и алюминия оставались на месте: ток в металле создают не ионы, а частицы, не связанные с химическим составом вещества.