ഒരു വസ്തുവിൽ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ ധനചാർജ്ജിനെ റദ്ദാക്കാനാവശ്യമായത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾ ഇല്ലാതിരിക്കുകയോ ആവശ്യത്തിലധികം ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ അത് ആകെപ്പാടെ ചാർജ്ജിതമാകുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം ആവശ്യത്തിലധികമാകുമ്പോൾ ഋണചാർജ്ജും ആവശ്യത്തിൽ കുറവാകുമ്പോൾ ധനചാർജ്ജുമാണ്‌ വസ്തുവിന്‌ ലഭിക്കുക. ട്രൈബോസ്കോപിക് പ്രഭാവം വഴി ഉരസുന്നതിന്റെ ഫലമായി വസ്തുക്കൾ ചാർജ്ജിതമാകാം.

ശൂന്യതയിൽ സ്വതന്ത്രമായി ചലിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ലോഹങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളും ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സ്വഭാവമാണ്‌ കാണിക്കുക. യഥാർത്ഥത്തിൽ, നാം ലോഹങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് സാധാരണ വിളിക്കുന്ന കണങ്ങൾ ക്വാസി-ഇലക്ട്രോണുകളാണ്‌. അവയ്ക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളുടേതിന്‌ സമാനമായ വൈദ്യുതചാർജ്ജ്, സ്പിൻ, കാന്തികമൊമന്റ് എന്നിവ ഉണ്ടാകുമെങ്കിലും പിണ്ഡം വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. ശൂന്യതയിലെയും ലോഹങ്ങളിലെയും ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകൾ ചലിക്കുമ്പോൾ അവ ചാർജ്ജിന്റെ ഒഴുക്കായ വൈദ്യുതിക്ക് കാരണമാകുന്നു. ഇത് കാന്തികക്ഷേത്രവും സൃഷ്ടിക്കുന്നു. വൈദ്യുതി കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ സൃഷ്ടിക്ക് കാരണമാകുന്നതുപോലെ ചലിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്‌ വൈദ്യുതിയും സൃഷ്ടിക്കാൻ സാധിക്കും. ഈ പ്രഭാവങ്ങളെല്ലാം മാക്സ്വെൽ സമവാക്യങ്ങളുപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാനാകും.

ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിൽ ഓരോ പദാർത്ഥത്തിനും നിശ്ചിത വൈദ്യുതചാലകതയുണ്ടാകും. പൊടൻഷ്യലിനനുസരിച്ച് വൈദ്യുതി വ്യത്യാസപ്പെടുന്നത് ചാലകതയനുസരിച്ചാണ്‌. ചെമ്പ്, സ്വർണ്ണം മുതലായ ലോഹങ്ങൾ വൈദ്യുതിയുടെ നല്ല ചാലകങ്ങളാണ്‌. സ്ഫടികം, ടെഫ്ലോൺ മുതലായ വസ്തുക്കളാകട്ടെ അചാലകങ്ങളുമാണ്‌. ഡൈഇലക്ട്രിക് പദാർത്ഥങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുമായി ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നതിനാൽ അവ അചാലകങ്ങളായി വർത്തിക്കുന്നു. ലോഹങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോൺ ബാൻഡ് ഘടന ഇലക്ട്രോണുകളെ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് സമാനമാക്കുന്നു. ഇവ പ്രത്യേക അണുകേന്ദ്രവുമായി ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നില്ല എന്നതിനാൽ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യത്തിൽ അവ ഫെർമി വാതകങ്ങളെപ്പോലെ വർത്തിക്കുകയും ഇലക്ട്രോണുകൾ സ്വതന്ത്രമായി ലോഹത്തിൽ നീങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ ചാലകത ഈ രണ്ട് പരിധികൾക്കിടയിലാണ്‌.

ഇലക്ട്രോണുകളും ആറ്റങ്ങളും തമ്മിൽ നിരന്തരം നടക്കുന്ന ഘട്ടനങ്ങൾ മൂലം ചാലകങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ശരാശരി പ്രവേഗം സെക്കന്റിൽ മില്ലിമീറ്ററുകൾ മാത്രമാണ്‌. എന്നാൽ ചാലകത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗത്ത് വൈദ്യുതിയിൽ വരുന്ന മാറ്റങ്ങൾ മറ്റു ഭാഗങ്ങളിലെ വൈദ്യുതിയിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്ന വേഗം പ്രകാശവേഗത്തിന്റെ 75 ശതമാനത്തോളം വരും. വൈദ്യുതസിഗ്നലുകൾ തരംഗരൂപത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നതിനാലാണിത്. തരംഗങ്ങളുടെ വേഗം മാധ്യമത്തിന്റെ ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കത്തെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്.

ഡീലോക്കലൈസ്ഡ് ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ആറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ താപം വഹിക്കാൻ കഴിയുമെന്നതിനാൽ ലോഹങ്ങൾ നല്ല താപചാലകങ്ങളാണ്‌. വിദ്യുത്ചാലക്തയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി താപചാലകത താപനിലയെ കാര്യമായി ആശ്രയിക്കുന്നില്ല. ഗണിതപരമായി ഇതിനെ വീഡെമാൻ-ഫ്രാൻസ് നിയമമുപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാം. താപചാലകതയുടെയും വിദ്യുത്ചാലകതയുടെയും അനുപാതം താപനിയയുടെ വർഗ്ഗത്തിന്‌ ആനുപാതികമാണെന്ന് ഈ നിയമം പറയുന്നു. ലോഹപരലിൽ താപോർജ്ജം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ക്രമമില്ലായ്മ വൈദ്യുതപ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ ഫലമായി വൈദ്യുതി താപനില്ലയ്ക്കനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.

"ക്രിട്ടിക്കൽ താപനില" എന്നു വിളിക്കുന്ന ഒരു താപനിലയിലും താഴെ തണുപ്പിക്കുകയാണെങ്കിൽ പദാർത്ഥങ്ങൾക്ക് അവസ്ഥാന്തരം വരുകയും അവയുടെ വൈദ്യുതപ്രതിരോധം പൂർണ്ണമായി ഇല്ലാതാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസത്തെ അതിചാലകത എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോൺ ജോഡികൾ ബോസ്-ഐൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റ് ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുന്നതാണ്‌ ബി.സി.എസ്. സിദ്ധാന്തത്തിൽ ഇതിന്റെ വിശദീകരണം. ഫോണോണുകൾ വഴി ഈ കൂപ്പർ ജോഡികളുടെ ചലനം പരലിന്റെ വൈബ്രേഷനുകളുമായി കപ്പിൾ ചെയ്യുന്നു. ഇതിന്റെ ഫലമായി, ആറ്റങ്ങളുമായി സാധാരണ നടക്കുന്ന വൈദ്യുതപ്രതിരോധത്തിന്‌ ഹേതുവായ ഘട്ടനങ്ങൾ ഒഴിവാകുന്നു. (കൂപ്പർ ജോഡികളുടെ ആരം ഏതാണ്ട് 100 നാനോമീറ്ററാണ്‌. അതിനാൽ അവയ്ക്ക് പരസ്പരം കവിഞ്ഞുകിടക്കാം.) എന്നാൽ ഉയർന്ന താപനിലയിലെ അതിചാലകങ്ങളെ വിശദീകരിക്കാൻ ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന്‌ സാധിക്കില്ല.

ലോഹങ്ങൾക്കുള്ളിലെ ക്വാസികണങ്ങളായ ഇലക്ട്രോണുകൾ കേവലപൂജ്യത്തോടടുത്ത താപനിലയിൽ ഇടുങ്ങിയ സ്ഥലത്ത് ഒതുക്കപ്പെട്ടാൽ സ്പൈനോൺ, ഹോളോൺ എന്നീ ക്വാസികണങ്ങളായി വിഘടിച്ചാലെന്നപോലെ വർത്തിക്കുന്നു. സ്പൈനോണിന്‌ സ്പിന്നും കാന്തികമൊമന്റുമുണ്ടാകും; ഹോളോണിനാകട്ടെ, വൈദ്യുതചാർജ്ജും.

ചാലകത
കണ്ടുപിടിത്തം
ചരിത്രം
അടിസ്ഥാന സ്വഭാവങ്ങൾ