Juhtivad ja isoleermaterjalid

materjalid, mis juhivad elektrit

osa juhtivad ja isoleermaterjalid neid klassifitseeritakse vastavalt nende käitumisele elektri suhtes. On neid, mis on võimelised elektrit juhtima, ja teisi, kes, vastupidi, ei suuda seda teha. Nendel materjalidel on erinevad omadused ja neid kasutatakse erinevates tööstus- ja kodusektorites.

Selles artiklis räägime teile kõike, mida peate teadma juhtivate ja isoleermaterjalide kohta ning milleks need on mõeldud.

Juhtivad ja isoleermaterjalid

juhtivad ja isoleermaterjalid

Materjalid võib jagada kahte suurde kategooriasse: juhid ja isolaatorid. Õigem oleks määratleda need heade ja halbade juhtidena, olenevalt sellest, kas iga materjal hõlbustab või takistab sõitmist. See jaotus mõjutab kas soojusjuhtivust (st soojusülekannet) või elektrijuhtivust (st vooluvoolu).

See, kas aine juhib elektrit või mitte, sõltub elektronide läbimise lihtsusest. Prootonid ei liigu, sest kuigi nad kannavad elektrilaengut, seovad nad tuumas teiste prootonite ja neutronitega. Valentselektronid on nagu tähtede ümber tiirlevad eksoplaneedid. Neid tõmbab piisavalt, et paigal püsida, kuid Nende paigast ära viimine ei võta alati palju energiat.

Metallid kaotavad ja omandavad kergesti elektrone, seega juhivad nad juhtide loendit. Orgaanilised molekulid on enamasti isolaatorid, osaliselt seetõttu, et neid hoiavad koos kovalentsed sidemed (ühised elektronid), aga ka seetõttu, et vesiniksidemed aitavad stabiliseerida paljusid molekule. Enamik materjale ei ole head juhid ega head isolaatorid. Nad ei juhi elektrit kergesti, kuid piisava energia korral elektronid liiguvad.

Mõned isolatsioonimaterjalid on puhtad, kuid nad käituvad või reageerivad, kui need on legeeritud väikese koguse mõne muu elemendiga või kui need sisaldavad lisandeid. Näiteks enamik keraamikat on suurepärased isolaatorid, kuid kui te neid modifitseerite, saate ülijuhte. Puhas vesi on isolaator, kuid must vesi on vähem juhtiv, samas kui soolane vesi koos vabalt hõljuvate ioonidega juhib hästi.

Mis on juhtiv materjal?

juhtivad ja isoleermaterjalid

Juhid on materjalid, mis võimaldavad elektronidel osakeste vahel vabalt liikuda. Juhtivast materjalist esemed võimaldavad laengu ülekandmist kogu objekti pinnal. Kui laeng kandub objektile teatud kohas, jaotub see kiiresti üle kogu objekti pinna.

Laengu jaotumine on elektronide liikumise tulemus. Juhtivad materjalid võimaldavad elektronide transportimist ühest osakesest teise, sest laetud objekt jaotab oma laengu alati, kuni üldine tõukejõud liigsete elektronide vahel on minimeeritud. Sel viisil, kui laetud juht puutub kokku mõne teise objektiga, võib juht isegi oma laengu sellele objektile üle kanda.

Laengu ülekandmine objektide vahel on tõenäolisem, kui teine ​​objekt on valmistatud juhtivast materjalist. Juhid võimaldavad laengu ülekandmist elektronide vaba liikumise kaudu.

Mis on pooljuhtmaterjal?

metallid

Juhtivate materjalide hulgast leiame materjale, millel on sama funktsioon, kuid mis võivad toimida ka isolaatoritena, kuigi see sõltub mitmest tegurist. Need tegurid on:

  • elektriline kamp
  • magnetväli
  • rõhk
  • langev kiirgus
  • teie keskkonna temperatuur

Kõige laialdasemalt kasutatavad pooljuhtmaterjalid on räni, germaanium ja alles hiljuti hakati kasutama väävlit pooljuhtmaterjalina.

Mis on ülijuhtiv materjal?

See materjal on põnev, kuna sellel on omane omadus, et materjal peaks juhtima elektrivoolu, kuid õigetes tingimustes, ilma takistuseta või energiakadudeta.

Üldiselt väheneb metalljuhtide eritakistus temperatuuri langedes. Kriitilise temperatuuri saavutamisel langeb ülijuhi takistus järsult, kuid tagab, et sees olev energia voolab edasi, kuigi ilma vooluta. Tekib ülijuhtivus.

Seda esineb paljudes materjalides, sealhulgas lihtsates sulamites, nagu tina või alumiinium, millel ei ole elektritakistust, mis takistab materjali sisenemist oma domeeni. Mis on Meissneri efekt, see võimaldab materjali tõrjuda, hoides seda vee peal.

Mis on isoleermaterjal

Erinevalt juhtidest on isolaatorid materjalid, mis takistavad elektronide vaba liikumist aatomilt aatomile ja molekulilt molekulile. Kui koormus kantakse isolaatorile teatud kohas, jääb üleliigne koormus koormuse algsesse asukohta. Isoleerivad osakesed ei võimalda elektronide vaba voolu, mistõttu laeng harva jaotub ühtlaselt üle isoleermaterjali pinna.

Kuigi isolaatorid ei ole kasulikud laengu ülekandmine, mängivad elektrostaatilistes katsetes ja demonstratsioonides olulist rolli. Juhtivad esemed paigaldatakse tavaliselt isoleerivatele objektidele. Juhtmete selline paigutus isolaatori kohal takistab laengu ülekandumist juhtivalt objektilt selle ümbrusesse, vältides õnnetusi, nagu lühised või elektrilöögid. See paigutus võimaldab meil juhtida juhtivat objekti ilma seda puudutamata.

Seega võime öelda, et isoleermaterjal toimib liikuva laborilaua peal oleva juhi käepidemena. Näiteks kui katsete laadimiseks kasutatakse alumiiniumist soodapurki, purk tuleks paigaldada plasttopsi peale. Klaas toimib isolaatorina, takistades soodapurgi lekkimist.

Juhtivate ja isoleermaterjalide näited

Juhtivate materjalide näited on järgmised:

  • Plata
  • vask
  • kuld
  • alumiinium
  • Hierro
  • terasest
  • messing
  • pronks
  • elavhõbe
  • grafiit
  • merevesi
  • betoon

Isolatsioonimaterjalide näited on järgmised:

  • laevade
  • kummist
  • õli
  • asfalt
  • klaaskiust
  • portselan
  • keraamiline
  • kvarts
  • puuvill (kuiv)
  • paber (kuiv)
  • kuiv puit)
  • plastikust
  • õhk
  • teemandid
  • puhas vesi
  • kustutuskumm

Materjalide jaotus juhtide ja isolaatorite kategooriatesse on midagi kunstlikku jaotust. Õigem on paigutada materjal kuhugi piki kontiinumit.

Tuleb mõista, et mitte kõik juhtivad materjalid ei ole ühesuguse juhtivusega ja kõik isolaatorid ei ole elektronide liikumisele võrdselt vastupidavad. Juhtivus on analoogne mõne materjali valguse läbipaistvusega.: materjale, mis kergesti "läbivad" valgust, nimetatakse "läbipaistvateks", samas kui materjale, mis kergesti "läbivad", nimetatakse "läbipaistmatuteks". Siiski ei ole kõigil läbipaistvatel materjalidel sama optiline juhtivus. Sama kehtib ka elektrijuhtide kohta, mõned on paremad kui teised.

Kõrge juhtivusega, mida nimetatakse ülijuhtideks, asetatakse ühte otsa ja madalama juhtivusega materjalid asetatakse teise otsa. Nagu ülalt näete, asetatakse metall kõige juhtivama otsa lähedale klaas asetatakse kontiinumi teise otsa. Metallide juhtivus võib ületada triljonit triljonit korda klaasi omast.

Juhtivust mõjutab ka temperatuur. Temperatuuri tõustes saavad aatomid ja elektronid energiat. Mõned isolaatorid, näiteks klaas, on külmalt halvad juhid, kuid kuumalt siiski head. Enamik metalle on paremad juhid.. Need võimaldavad jahutada ja kuumalt halvemaid juhte. Ülijuhtides on leitud häid juhte väga madalatel temperatuuridel.

Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teavet juhtivate ja isoleermaterjalide kohta.


Artikli sisu järgib meie põhimõtteid toimetuse eetika. Veast teatamiseks klõpsake nuppu siin.

Ole esimene kommentaar

Jäta oma kommentaar

Sinu e-postiaadressi ei avaldata.

*

*

  1. Andmete eest vastutab: Miguel Ángel Gatón
  2. Andmete eesmärk: Rämpsposti kontrollimine, kommentaaride haldamine.
  3. Seadustamine: teie nõusolek
  4. Andmete edastamine: andmeid ei edastata kolmandatele isikutele, välja arvatud juriidilise kohustuse alusel.
  5. Andmete salvestamine: andmebaas, mida haldab Occentus Networks (EL)
  6. Õigused: igal ajal saate oma teavet piirata, taastada ja kustutada.