Форма обратной связи

Начиная с времен Дальтона (1800 г.), любой материал стали рассматривать состоящим из дискретных частиц или атомов. В 1911 г. Резерфорд предложил относительно простую модель атома, состоящего из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.

В 1913 г. эта модель получили дальнейшее развитие в работах Бора, который установил, что электроны двигаются по строго фиксированным орбитам с определенным максимальным числом на каждой орбите. Анализ динамики движения электронов привел к представлениям о волновом характере движения.

Модель Бора раскрывает физическую природу сил сцепления в твердых телах. Положительно и отрицательно заряженные частицы в атоме уравновешены. При введении или удалении электрона из атома образуется ион - отрицательно (анион) или положительно (катион) заряженная частица. Твердые тела состоят из ионов, связанных между собой силами взаимодействия.

Таким образом, например, может быть объяснено химическое взаимодействие между натрием и хлором. При переходе электрона с внешней орбиты атома натрия в атом хлора образуются положительно заряженный ион натрия и отрицательно заряженный ион хлора, которые притягиваются друг к другу, образуя так называемую ионную связь. Другой тип связи - ковалентный - возникает в том случае, если соседние атомы имеют одни и те же валентные электроны на наружных оболочках. Классическим примером вещества с ковалентной связью является алмаз. Каждый атом углерода взаимодействует с четырьмя соседними атомами углерода.

В веществах с ионной и ковалентной связью атомов электроны не могут перемещаться под действием прикладываемой электродвижущей силы и поэтому эти вещества являются изоляторами. Металлы, обладающие свойством проводить электрический ток, имеют иной вид атомных связей.

Строение металла может быть представлено в виде пространственной решетки из положительно заряженных ионов, между которыми располагаются свободно движущиеся электроны. Межатомные связи в металле определяются взаимодействием положительных ионов со свободными электронами. Одной из важных особенностей такого строения материала является возможность перестроения ионов в геометрические формы, характеризующиеся минимальным объемом. Электростатические силы взаимодействия удерживают положительно заряженные ионы металла на определенном расстоянии друг от друга. Эти ионы могут рассматриваться в виде сфер с радиусом, равным половине указанного расстояния. Возможны две разновидности плотной упаковки сфер, имеющих один и тот же радиус, во-первых, это гранецентрированный куб и, во-вторых, гексагональная упаковка. Другая форма упаковки объемно-центрированная кубическая, хотя и не является плотной, однако встречается у многих металлов. Существуют и другие разновидности упаковок в металлических кристаллах, однако большинство широко используемых металлов имеют одну из трех рассмотренных упаковок.