Leitfähige und isolierende Materialien

Materialien, die Strom leiten

die leitfähige und isolierende Materialien Sie werden nach ihrem Verhalten gegenüber Elektrizität klassifiziert. Es gibt solche, die in der Lage sind, Strom zu leiten, und andere, die das im Gegenteil nicht können. Diese Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften und werden in verschiedenen Bereichen der Industrie und des Haushalts verwendet.

In diesem Artikel erzählen wir Ihnen alles, was Sie über leitfähige und isolierende Materialien wissen müssen und wozu sie dienen.

Leitfähige und isolierende Materialien

leitfähige und isolierende Materialien

Materialien können in zwei große Kategorien unterteilt werden: Leiter und Isolatoren. Richtiger wäre es, sie als gute Leiter und schlechte Leiter zu definieren, je nachdem, ob das jeweilige Material das Fahren erleichtert oder behindert. Diese Teilung beeinflusst entweder die Wärmeleitfähigkeit (dh Wärmeübertragung) oder die elektrische Leitfähigkeit (dh Stromfluss).

Ob ein Stoff Strom leitet oder nicht, hängt davon ab, wie leicht Elektronen ihn passieren können. Die Protonen bewegen sich nicht, weil sie sich, obwohl sie elektrisch geladen sind, mit anderen Protonen und Neutronen im Kern verbinden. Valenzelektronen sind wie Exoplaneten, die Sterne umkreisen. Sie werden genug angezogen, um an Ort und Stelle zu bleiben, aber Es braucht nicht immer viel Energie, um sie aus ihrem Platz zu bekommen.

Metalle geben leicht Elektronen ab und nehmen sie auf, daher beherrschen sie die Liste der Leiter. Organische Moleküle sind meist Isolatoren, teilweise weil sie durch kovalente Bindungen (gemeinsame Elektronen) zusammengehalten werden, aber auch weil Wasserstoffbrücken helfen, viele Moleküle zu stabilisieren. Die meisten Materialien sind weder gute Leiter noch gute Isolatoren. Sie leiten Elektrizität nicht leicht, aber mit genügend Energie bewegen sich Elektronen.

Einige Isoliermaterialien werden in reinem Zustand gefunden, aber sie verhalten oder reagieren, wenn sie mit geringen Mengen eines anderen Elements dotiert sind oder wenn sie Verunreinigungen enthalten. Zum Beispiel sind die meisten Keramiken hervorragende Isolatoren, aber wenn man sie modifiziert, kann man Supraleiter erhalten. Reines Wasser ist ein Isolator, aber schmutziges Wasser ist weniger leitfähig, während Salzwasser mit frei schwebenden Ionen gut leitet.

Was ist ein leitfähiges Material?

leitfähige und isolierende Materialien

Leiter sind jene Materialien, die es Elektronen ermöglichen, frei zwischen Partikeln zu fließen. Gegenstände aus leitfähigen Materialien ermöglichen eine Ladungsübertragung über die gesamte Oberfläche des Gegenstands. Wird eine Ladung an einem bestimmten Ort auf ein Objekt übertragen, verteilt sie sich schnell über die gesamte Oberfläche des Objekts.

Die Ladungsverteilung ist das Ergebnis der Bewegung von Elektronen. Leitfähige Materialien ermöglichen den Transport von Elektronen von einem Teilchen zum anderen, da ein geladenes Objekt seine Ladung immer verteilt, bis die Gesamtabstoßungskraft zwischen überschüssigen Elektronen minimiert ist. Wenn ein geladener Leiter auf diese Weise mit einem anderen Objekt in Kontakt kommt, kann der Leiter sogar seine Ladung auf dieses Objekt übertragen.

Es ist wahrscheinlicher, dass eine Ladungsübertragung zwischen Objekten auftritt, wenn das zweite Objekt aus leitfähigem Material besteht. Leiter ermöglichen eine Ladungsübertragung durch die freie Bewegung von Elektronen.

Was ist ein Halbleitermaterial?

Metalle

Unter den leitfähigen Materialien finden wir Materialien, die die gleiche Funktion haben, aber auch als Isolatoren wirken können, obwohl dies von mehreren Faktoren abhängt. Diese Faktoren sind:

  • elektrisches Feld
  • Magnetfeld
  • presión
  • einfallende Strahlung
  • die Temperatur deiner Umgebung

Die am weitesten verbreiteten Halbleitermaterialien sind Silizium, Germanium und erst seit kurzem wird Schwefel verwendet als Halbleitermaterial.

Was ist ein supraleitendes Material?

Dieses Material ist faszinierend, weil es die inhärente Fähigkeit hat, dass das Material elektrischen Strom leiten sollte, aber unter den richtigen Bedingungen, ohne Widerstand oder Energieverlust.

Im Allgemeinen nimmt der spezifische Widerstand metallischer Leiter mit sinkender Temperatur ab. Beim Erreichen einer kritischen Temperatur sinkt der Widerstand des Supraleiters drastisch, sorgt aber dafür, dass die Energie im Inneren weiter fließt, wenn auch ohne Strom. Es entsteht Supraleitung.

Es tritt in einer Vielzahl von Materialien auf, einschließlich einfacher Legierungen wie Zinn oder Aluminium, die keinen elektrischen Widerstand aufweisen und somit verhindern, dass das Material in seinen Bereich eindringt. Das ist der Meissner-Effekt, der es ermöglicht, dass das Material abgestoßen wird und es über Wasser hält.

Was ist ein dämmstoff

Im Gegensatz zu Leitern sind Isolatoren Materialien, die den freien Fluss von Elektronen von Atom zu Atom und von Molekül zu Molekül verhindern. Wenn die Last an einem bestimmten Ort auf den Isolator übertragen wird, verbleibt die überschüssige Last am ursprünglichen Ort der Last. Isolierende Partikel erlauben keinen freien Elektronenfluss, sodass die Ladung selten gleichmäßig über die Oberfläche des isolierenden Materials verteilt wird.

Isolatoren sind zwar nicht sinnvoll Ladungstransfer spielen eine entscheidende Rolle bei elektrostatischen Experimenten und Demonstrationen. Leitende Gegenstände werden normalerweise auf isolierenden Gegenständen montiert. Diese Anordnung der Leiter über dem Isolator verhindert die Ladungsübertragung vom leitenden Objekt auf seine Umgebung, wodurch Unfälle wie Kurzschlüsse oder Stromschläge vermieden werden. Diese Anordnung ermöglicht es uns, das leitfähige Objekt zu manipulieren, ohne es zu berühren.

Man kann also sagen, dass das Isoliermaterial als Griff für den Leiter auf dem mobilen Labortisch dient. Wenn zum Beispiel eine Aluminium-Getränkedose verwendet wird, um die Experimente zu laden, Die Dose sollte auf dem Plastikbecher montiert werden. Das Glas wirkt als Isolator und verhindert, dass die Getränkedose ausläuft.

Beispiele für leitfähige und isolierende Materialien

Beispiele für leitfähige Materialien sind:

  • Silber
  • Kupfer
  • Gold
  • Aluminium
  • Bügeleisen
  • Stahl
  • Messing
  • Bronze
  • Quecksilber
  • Graphit
  • Meerwasser
  • Beton

Beispiele für Isoliermaterialien sind:

  • Schiffe
  • Gummi
  • Öl
  • Asphalt
  • Fiberglas
  • Porzellan
  • Keramik
  • Quarz
  • Baumwolle (trocken)
  • Papier (trocken)
  • trockenes Holz)
  • el plastik
  • aire
  • Diamanten
  • reines Wasser
  • Radiergummi

Die Einteilung von Materialien in die Kategorien Leiter und Isolatoren ist so etwas wie eine künstliche Einteilung. Es ist angemessener, das Material irgendwo entlang des Kontinuums zu platzieren.

Es muss verstanden werden, dass nicht alle leitfähigen Materialien die gleiche Leitfähigkeit haben und nicht alle Isolatoren gleich widerstandsfähig gegen die Bewegung von Elektronen sind. Leitfähigkeit ist analog zur Lichtdurchlässigkeit einiger Materialien.: Materialien, die Licht leicht "durchlassen", werden als "transparent" bezeichnet, während solche, die nicht leicht "durchlassen", als "undurchsichtig" bezeichnet werden. Allerdings haben nicht alle transparenten Materialien die gleiche optische Leitfähigkeit. Dasselbe gilt für elektrische Leiter, einige sind besser als andere.

Diejenigen mit hoher Leitfähigkeit, die als Supraleiter bekannt sind, werden an einem Ende platziert und Materialien mit geringerer Leitfähigkeit werden am anderen Ende platziert. Wie Sie oben sehen können, wird das Metall währenddessen in der Nähe des leitfähigsten Endes platziert Das Glas wird am anderen Ende des Kontinuums platziert. Die Leitfähigkeit von Metallen kann eine Billion Billionen Mal höher sein als die von Glas.

Auch die Temperatur beeinflusst die Leitfähigkeit. Mit steigender Temperatur gewinnen die Atome und Elektronen an Energie. Einige Isolatoren, wie z. B. Glas, sind schlechte Leiter, wenn sie kalt sind, aber immer noch gute Leiter, wenn sie heiß sind. Die meisten Metalle sind bessere Leiter.. Sie ermöglichen Kühlung und schlechtere Leiter, wenn sie heiß sind. Einige gute Leiter wurden in Supraleitern bei sehr niedrigen Temperaturen gefunden.

Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über leitfähige und isolierende Materialien erfahren können.


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