masse ledende og isolerende materialer de er klassificeret efter deres adfærd med hensyn til elektricitet. Der er dem, der er i stand til at lede elektricitet og andre, der tværtimod ikke kan gøre det. Disse materialer har forskellige egenskaber og bruges i forskellige industrisektorer og i hjemmet.
I denne artikel vil vi fortælle dig alt, hvad du behøver at vide om ledende og isolerende materialer, og hvad hver af dem er til.
Ledende og isolerende materialer
Materialer kan opdeles i to brede kategorier: ledere og isolatorer. Det ville være mere korrekt at definere dem som gode ledere og dårlige ledere, afhængigt af om hvert materiale letter eller hæmmer kørsel. Denne opdeling påvirker enten termisk ledningsevne (dvs. varmeoverførsel) eller elektrisk ledningsevne (dvs. strømflow).
Hvorvidt et stof leder elektricitet eller ej afhænger af den lethed, hvormed elektroner kan passere gennem det. Protonerne bevæger sig ikke, fordi de, selvom de bærer en elektrisk ladning, binder sig til andre protoner og neutroner i kernen. Valenselektroner er som exoplaneter, der kredser om stjerner. De er tiltrukket nok til at blive på plads, men Det kræver ikke altid meget energi at få dem ud af deres plads.
Metaller mister let og får elektroner, så de styrer listen over ledere. Organiske molekyler er for det meste isolatorer, dels fordi de holdes sammen af kovalente bindinger (almindelige elektroner), men også fordi brintbindinger hjælper med at stabilisere mange molekyler. De fleste materialer er hverken gode ledere eller gode isolatorer. De leder ikke let elektricitet, men med nok energi bevæger elektroner sig.
Nogle isoleringsmaterialer findes i ren tilstand, men de opfører sig eller reagerer, hvis de er dopet med små mængder af et andet grundstof, eller hvis de indeholder urenheder. For eksempel er det meste keramik fremragende isolatorer, men hvis du modificerer dem, kan du få superledere. Rent vand er en isolator, men snavset vand er mindre ledende, mens saltvand med fritsvævende ioner leder godt.
Hvad er et ledende materiale?
Ledere er de materialer, der tillader elektroner at flyde frit mellem partikler. Genstande lavet af ledende materialer vil tillade ladningsoverførsel over hele objektets overflade. Hvis en ladning overføres til en genstand på et bestemt sted, fordeles den hurtigt over hele objektets overflade.
Fordelingen af ladning er resultatet af elektronernes bevægelse. Ledende materialer tillader elektroner at blive transporteret fra en partikel til en anden, fordi et ladet objekt altid vil fordele sin ladning, indtil den samlede frastødende kraft mellem overskydende elektroner er minimeret. På denne måde, hvis en ladet leder kommer i kontakt med en anden genstand, kan lederen endda overføre sin ladning til den genstand.
Ladningsoverførsel mellem objekter er mere sandsynligt, hvis den anden genstand er lavet af ledende materiale. Ledere tillader ladningsoverførsel gennem fri bevægelse af elektroner.
Hvad er et halvledermateriale?
Blandt de ledende materialer finder vi materialer, der har samme funktion, men som også kan fungere som isolatorer, selvom det afhænger af flere faktorer. Disse faktorer er:
- elektrisk felt
- magnetfelt
- Presion
- indfaldende stråling
- temperaturen i dit miljø
De mest udbredte halvledermaterialer er silicium, germanium og først for nylig er svovl blevet brugt som et halvledermateriale.
Hvad er et superledende materiale?
Dette materiale er fascinerende, fordi det har den iboende evne, at materialet skal lede elektrisk strøm, men under de rette forhold, uden modstand eller tab af energi.
Generelt falder modstanden af metalliske ledere med faldende temperatur. Når en kritisk temperatur nås, falder superlederens modstand dramatisk, men sikrer, at energien indeni fortsætter med at strømme, dog uden strøm. Superledning skabes.
Det forekommer i en lang række materialer, herunder simple legeringer som tin eller aluminium, der ikke udviser elektrisk modstand, hvilket forhindrer materialet i at komme ind i dets domæne. Hvilket er Meissner-effekten, det gør det muligt at afvise materialet og holde det flydende.
Hvad er et isolerende materiale
I modsætning til ledere er isolatorer materialer, der forhindrer den frie strøm af elektroner fra atom til atom og fra molekyle til molekyle. Hvis belastningen overføres til isolatoren på et bestemt sted, forbliver den overskydende belastning på belastningens oprindelige placering. Isolerende partikler tillader ikke fri strøm af elektroner, så ladningen er sjældent jævnt fordelt over overfladen af isoleringsmaterialet.
Selvom isolatorer ikke er nyttige til ladningsoverførsel, spiller en afgørende rolle i elektrostatiske eksperimenter og demonstrationer. Ledende genstande er normalt monteret på isolerende genstande. Dette arrangement af lederne over isolatoren forhindrer overførsel af ladning fra den ledende genstand til dens omgivelser og undgår ulykker såsom kortslutninger eller elektrisk stød. Dette arrangement giver os mulighed for at manipulere det ledende objekt uden at røre det.
Så vi kan sige, at isoleringsmaterialet fungerer som et håndtag for lederen på toppen af det mobile laboratoriebord. For eksempel, hvis en aluminiumsodavandsdåse bruges til at indlæse eksperimenterne, dåsen skal monteres oven på plastikkoppen. Glasset fungerer som en isolator, der forhindrer sodavandsdåsen i at lække.
Eksempler på ledende og isolerende materialer
Eksempler på ledende materialer omfatter følgende:
- plata
- kobber
- guld
- aluminium
- jern
- acero
- messing
- bronze
- kviksølv
- grafit
- havvand
- beton
Eksempler på isoleringsmaterialer omfatter følgende:
- skibe
- gummi
- olie
- asfalt
- glasfiber
- porcelæn
- keramisk
- kvarts
- bomuld (tør)
- papir (tørt)
- tørt træ)
- plastikken
- aire
- diamanter
- rent vand
- viskelæder
Opdelingen af materialer i kategorierne ledere og isolatorer er noget af en kunstig opdeling. Det er mere hensigtsmæssigt at placere materialet et sted langs kontinuummet.
Det skal forstås, at ikke alle ledende materialer har samme ledningsevne, og ikke alle isolatorer er lige modstandsdygtige over for elektronernes bevægelse. Ledningsevne er analog med nogle materialers gennemsigtighed over for lys.: Materialer, der let "passer" lys kaldes "gennemsigtige", mens de, der ikke let "passer" kaldes "ugennemsigtige". Det er dog ikke alle transparente materialer, der har samme optiske ledningsevne. Det samme gælder for elektriske ledere, nogle er bedre end andre.
Dem med høj ledningsevne, kendt som superledere, er placeret i den ene ende, og materialer med lavere ledningsevne er placeret i den anden ende. Som du kan se ovenfor, vil metallet blive placeret nær den mest ledende ende, mens glasset vil blive placeret i den anden ende af kontinuummet. Metallers ledningsevne kan være en trillion billioner gange glasets.
Temperaturen påvirker også ledningsevnen. Når temperaturen stiger, får atomerne og elektronerne energi. Nogle isolatorer, såsom glas, er dårlige ledere, når de er kolde, men stadig gode ledere, når de er varme. De fleste metaller er bedre ledere.. De tillader afkøling og dårligere ledere, når de er varme. Nogle gode ledere er fundet i superledere ved meget lave temperaturer.
Jeg håber, at du med denne information kan lære mere om ledende og isolerende materialer.