Vodivé a izolační materiály

materiály, které vedou elektrický proud

L vodivé a izolační materiály jsou klasifikovány podle jejich chování s ohledem na elektřinu. Jsou takové, které jsou schopny vést elektřinu a jiné, které to naopak neumí. Tyto materiály mají různé vlastnosti a používají se v různých odvětvích průmyslu a domácnosti.

V tomto článku vám řekneme vše, co potřebujete vědět o vodivých a izolačních materiálech a k čemu každý z nich je.

Vodivé a izolační materiály

vodivé a izolační materiály

Materiály lze rozdělit do dvou širokých kategorií: vodiče a izolátory. Správnější by bylo definovat je jako dobré vodiče a špatné vodiče v závislosti na tom, zda každý materiál usnadňuje nebo brání jízdě. Toto dělení ovlivňuje buď tepelnou vodivost (tj. přenos tepla), nebo elektrickou vodivost (tj. tok proudu).

Zda látka vede elektřinu nebo ne, závisí na snadnosti, s jakou jí mohou elektrony procházet. Protony se nepohybují, protože i když nesou elektrický náboj, vážou se s jinými protony a neutrony v jádře. Valenční elektrony jsou jako exoplanety obíhající kolem hvězd. Jsou přitahováni natolik, aby zůstali na místě, ale Dostat je z místa ne vždy vyžaduje mnoho energie.

Kovy snadno ztrácejí a získávají elektrony, takže vládnou seznamu vodičů. Organické molekuly jsou většinou izolanty, částečně proto, že jsou drženy pohromadě kovalentními vazbami (společné elektrony), ale také proto, že vodíkové vazby pomáhají stabilizovat mnoho molekul. Většina materiálů není ani dobrými vodiči, ani dobrými izolanty. Nevedou elektřinu snadno, ale s dostatkem energie se elektrony pohybují.

Některé izolační materiály se nacházejí v čistém stavu, ale chovají se nebo reagují, pokud jsou dopovány malým množstvím jiného prvku nebo pokud obsahují nečistoty. Například většina keramiky jsou vynikající izolanty, ale pokud je upravíte, můžete získat supravodiče. Čistá voda je izolant, ale špinavá voda je méně vodivá, zatímco slaná voda s volně plovoucími ionty vede dobře.

Co je to vodivý materiál?

vodivé a izolační materiály

Vodiče jsou materiály, které umožňují elektronům volně proudit mezi částicemi. Předměty vyrobené z vodivých materiálů umožní přenos náboje po celém povrchu předmětu. Pokud se náboj přenese na předmět v určitém místě, rychle se rozloží po celém povrchu předmětu.

Rozložení náboje je výsledkem pohybu elektronů. Vodivé materiály umožňují transport elektronů z jedné částice do druhé, protože nabitý objekt bude vždy rozdělovat svůj náboj, dokud nebude minimalizována celková odpudivá síla mezi přebytečnými elektrony. Tímto způsobem, pokud se nabitý vodič dostane do kontaktu s jiným předmětem, může vodič dokonce přenést svůj náboj na tento předmět.

Přenos náboje mezi předměty je pravděpodobnější, pokud je druhý předmět vyroben z vodivého materiálu. Vodiče umožňují přenos náboje volným pohybem elektronů.

Co je to polovodičový materiál?

kovy

Mezi vodivými materiály najdeme materiály, které mají stejnou funkci, ale mohou fungovat i jako izolanty, i když to závisí na více faktorech. Tyto faktory jsou:

  • elektrické pole
  • magnetické pole
  • presión
  • dopadající záření
  • teplotu vašeho prostředí

Nejpoužívanější polovodičové materiály jsou křemík, germanium a teprve nedávno se začala používat síra jako polovodičový materiál.

Co je to supravodivý materiál?

Tento materiál je fascinující, protože má vrozenou schopnost vést elektrický proud, ale za správných podmínek, bez odporu nebo ztráty energie.

Obecně se měrný odpor kovových vodičů snižuje s klesající teplotou. Když je dosaženo kritické teploty, odpor supravodiče dramaticky klesá, ale zajišťuje, že energie uvnitř proudí dál, i když bez energie. Vzniká supravodivost.

Vyskytuje se v široké škále materiálů, včetně jednoduchých slitin, jako je cín nebo hliník, které nevykazují elektrický odpor, čímž brání materiálu ve vstupu do své domény. Což je Meissnerův efekt, umožňuje materiál odpuzovat a drží ho nad vodou.

Co je to izolační materiál

Na rozdíl od vodičů jsou izolanty materiály, které brání volnému toku elektronů z atomu na atom az molekuly na molekulu. Pokud se zátěž přenese na izolátor v určitém místě, přebytečná zátěž zůstane na původním místě zátěže. Izolační částice neumožňují volný tok elektronů, takže náboj je zřídka rovnoměrně rozložen po povrchu izolačního materiálu.

Přestože izolátory nejsou užitečné pro přenos náboje, hrají zásadní roli v elektrostatických experimentech a demonstracích. Vodivé předměty se obvykle montují na izolační předměty. Toto uspořádání vodičů nad izolantem zabraňuje přenosu náboje z vodivého předmětu do jeho okolí, čímž se předchází nehodám, jako jsou zkraty nebo úraz elektrickým proudem. Toto uspořádání nám umožňuje manipulovat s vodivým předmětem, aniž bychom se ho dotýkali.

Můžeme tedy říci, že izolační materiál funguje jako rukojeť pro vodič na horní části mobilního laboratorního stolu. Pokud se například k naplnění experimentů použije hliníková plechovka sodovky, plechovka by měla být namontována na horní část plastového kelímku. Sklo funguje jako izolant a zabraňuje úniku sodovky.

Příklady vodivých a izolačních materiálů

Příklady vodivých materiálů zahrnují následující:

  • Silver
  • mědi
  • zlato
  • hliník
  • železo
  • acero
  • mosaz
  • bronz
  • rtuť
  • grafit
  • mořská voda
  • beton

Příklady izolačních materiálů zahrnují následující:

  • plavidla
  • pryž
  • olej
  • asfalt
  • laminát
  • porcelán
  • keramický
  • křemen
  • bavlna (suchá)
  • papír (suchý)
  • suché dřevo)
  • plast
  • vzduch
  • diamanty
  • čistá voda
  • guma

Dělení materiálů do kategorií vodičů a izolantů je něco jako umělé dělení. Vhodnější je umístit materiál někde podél kontinua.

Je třeba si uvědomit, že ne všechny vodivé materiály mají stejnou vodivost a ne všechny izolátory jsou stejně odolné vůči pohybu elektronů. Vodivost je analogická s průhledností některých materiálů pro světlo.: Materiály, které snadno „procházejí“ světlem, se nazývají „průhledné“, zatímco materiály, které snadno „procházejí“, se nazývají „neprůhledné“. Ne všechny průhledné materiály však mají stejnou optickou vodivost. Totéž platí pro elektrické vodiče, některé jsou lepší než jiné.

Ty s vysokou vodivostí, známé jako supravodiče, jsou umístěny na jednom konci a materiály s nižší vodivostí jsou umístěny na druhém konci. Jak můžete vidět výše, kov bude umístěn poblíž nejvodivějšího konce sklo bude umístěno na druhém konci kontinua. Vodivost kovů může být bilion bilionkrát větší než vodivost skla.

Teplota také ovlivňuje vodivost. S rostoucí teplotou získávají atomy a elektrony energii. Některé izolátory, jako je sklo, jsou špatnými vodiči za studena, ale stále dobrými vodiči za tepla. Většina kovů je lepšími vodiči.. Umožňují chlazení a horší vodiče za tepla. Některé dobré vodiče byly nalezeny v supravodičech při velmi nízkých teplotách.

Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o vodivých a izolačních materiálech.


Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.