Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Почему дерево обладает высоким сопротивлением?

Если к палке приложить разницу напряжений, то есть с одной стороны избыток электронов, а с другой недостаток, то почему электроны не могут просто пройти между молекулами дерева? Либо, допустим, сквозь молекулы дерева, ведь расстояние между ядром атома и его электронами огромное. Почему электроны теряют энергию, куда она уходит?
Почему в случае с металлами не происходит такого же? Почему электрон легко проходит через стальной брусок, а через деревянный плохо? Я знаю, что в металле есть электронный газ, но почему электроны этого газа не подвержены тем же потерям энергии, что и в дереве?
ОбразованиеФизика+2
Гриша Хартиков
  ·   · 2,2 K
Физик-экспериментатор  · 4 апр 2023
Это, по сути, вопрос на знание так называемой зонной теории (полупроводников).
Зонная теория разделяет все вещества на проводники, изоляторы и полупроводники.
Чтобы понять как образуются энергетические зоны, вам нужно прочитать о зонной теории. Но если вкратце, то:
В материалах выделяют валентную зону, где находятся валентные электроны, и которая располагается ниже по энергии, и зону проводимости, где находятся электроны проводимости, и которая находится выше по энергии. Валентную зону и зону проводимости разделят запрещённая зона, где электронам запрещено находиться согласно квантовой теории. То есть физически не может существовать даже одного единственного электрона с какой-то энергией в диапазоне запрещённой зоны.
У изоляторов зона проводимости отделена от валентной зоны широкой запрещённой зоной. Электронам очень "трудно" перескочить через запрещённую зону и попасть в зону проводимости. Для этого нужно приложить большое электрическое поле, или это может произойти, например, при очень высокой температуре.
У проводников всё наоборот - зона проводимости и валентная зона перекрываются, а запрещённая зона фактически отсутствует. Поэтому зона проводимости всегда заселена электронами.
У полупроводников запрещённая зона не такая широкая по энергии как у изоляторов, и поэтому некоторые электроны могут туда попасть за счёт тепловых флуктуаций, или, говоря строго, поглотив фонон - квант теплового колебания кристаллической решётки. И потому полупроводники называются именно "полу-" проводниками. Приложив внешнее электрическое поле того или иного знака к полупроводнику, можно локально влиять на его проводящие свойства.
По этой классификации дерево относится к изоляторам. То есть целлюлоза обладает широкой запрещённой зоной, что характерно также для многих углеводородов. По-видимому это связано с высокой электроотрицательностью углерода. Проще говоря, углерод все электроны "держит при себе", притягивает электроны. Свободных просто не остаётся.
1 эксперт согласен
КФМН (физика тведого тела), сейчас пенсионер-инжен...  · 24 мар 2023
Если совсем грубо, то для того чтобы вода прошла даже по широкой трубе, недостаточно иметь широкую трубу, нужна ещё и вода. Так и в дереве, нет там свободных электронов. Они все привязаны к молекулам целлюлозы или чего то... Читать далее
1 эксперт согласен
Не понял аналогию про широкую трубу. Давайте так. Металлы - это широкая труба, в которой есть много воды... Читать дальше