導電性および絶縁性材料

電気を通す材料

たくさん 導電性および絶縁性材料 それらは、電気に関する動作に従って分類されます。 電気を通すことができるものと、逆に電気を通すことができないものがあります。 これらの材料はさまざまな特性を持っており、産業や家庭のさまざまな分野で使用されています。

この記事では、導電性および絶縁性の材料について知っておく必要のあるすべてのことと、それぞれの目的について説明します。

導電性および絶縁性材料

導電性および絶縁性材料

資料は大きくXNUMXつのカテゴリに分類できます。 導体と絶縁体。 それぞれの材料が運転を促進するか妨げるかに応じて、それらを良い導体と悪い導体として定義する方が正しいでしょう。 この分割は、熱伝導率(つまり熱伝達)または電気伝導率(つまり電流の流れ)のいずれかに影響します。

物質が電気を通すかどうかは、電子がその物質を通過しやすいかどうかに依存します。 陽子は電荷を帯びていますが、原子核内の他の陽子や中性子と結合しているため、移動しません。 価電子は、星を周回する太陽系外惑星のようなものです。 彼らはその場にとどまるのに十分に引き付けられますが、 それらを場違いにするのに必ずしも多くのエネルギーを必要としない。

金属は電子を簡単に失ったり獲得したりするので、導体のリストを支配します。 有機分子は、共有結合(共通電子)によって結合されていることもありますが、水素結合が多くの分子の安定化に役立つこともあり、ほとんどが絶縁体です。 ほとんどの材料は、優れた導体でも絶縁体でもありません。 電気を通しにくいですが、十分なエネルギーがあれば電子は動きます。

一部の絶縁材料は純粋な状態で見つかりますが、 ただし、少量の別の元素がドープされている場合、または不純物が含まれている場合は、動作または反応します。 たとえば、ほとんどのセラミックは優れた絶縁体ですが、それらを変更すると、超伝導体を得ることができます。 純水は絶縁体ですが、汚れた水は導電性が低く、浮遊イオンを含む塩水は導電性が高くなります。

導電性材料とは何ですか?

導電性および絶縁性材料

導体は、電子が粒子間を自由に流れることを可能にする材料です。 導電性材料で作られたオブジェクトは、オブジェクトの表面全体にわたる電荷移動を可能にします。 電荷が特定の場所でオブジェクトに転送されると、オブジェクトの表面全体に急速に分散されます。

電荷の分布は、電子の動きの結果です。 導電性材料は、電子をある粒子から別の粒子に輸送することを可能にします。これは、帯電した物体は、過剰な電子間の全体的な反発力が最小になるまで、常にその電荷を分配するためです。 このようにして、帯電した導体が別の物体と接触した場合、導体はその電荷をその物体に転送することさえできます。

XNUMX番目のオブジェクトが導電性材料でできている場合、オブジェクト間の電荷移動が発生する可能性が高くなります。 導体は、電子の自由な動きによる電荷移動を可能にします。

半導体材料とは何ですか?

金属

導電性材料の中には、同じ機能を持ちながら絶縁体としても機能する材料がありますが、これはいくつかの要因に依存します。 これらの要因は次のとおりです。

  • 電界
  • 磁場
  • presión
  • 入射放射線
  • あなたの環境の温度

最も広く使用されている半導体材料 シリコン、ゲルマニウムであり、硫黄が使用されたのはごく最近のことです 半導体材料として。

超電導材料とは何ですか?

この材料は、材料が電流を伝導するという固有の能力を持っているため、魅力的ですが、適切な条件下では、抵抗やエネルギーの損失はありません。

一般に、金属導体の抵抗率は温度の低下とともに低下します。 臨界温度に達すると、超伝導体の抵抗は劇的に低下しますが、電力がなくても内部のエネルギーが流れ続けることを保証します。 超電導が生まれます。

これは、電気抵抗を示さないスズやアルミニウムなどの単純な合金を含むさまざまな材料で発生するため、材料がその領域に入るのを防ぎます。 これはマイスナー効果であり、材料をはじき、浮かせたままにすることができます。

絶縁材料とは

導体とは異なり、絶縁体は、原子から原子へ、および分子から分子への電子の自由な流れを妨げる材料です。 負荷が特定の場所でアイソレータに転送されると、超過した負荷は負荷の元の場所に残ります。 絶縁粒子は電子の自由な流れを許さないので、電荷が絶縁材料の表面全体に均一に分布することはめったにありません。

絶縁体は 電荷移動は、静電実験やデモンストレーションで重要な役割を果たします。 導電性の物体は通常、絶縁性の物体に取り付けられます。 絶縁体の上の導体のこの配置は、導電性物体からその周囲への電荷の移動を防ぎ、短絡や感電などの事故を回避します。 この配置により、導電性の物体に触れることなく操作することができます。

したがって、絶縁材料は、移動式実験台の上にある導体のハンドルとして機能すると言えます。 たとえば、アルミニウムのソーダ缶を使用して実験をロードする場合、 缶はプラスチックカップの上に取り付ける必要があります。 ガラスは絶縁体として機能し、ソーダ缶の漏れを防ぎます。

導電性および絶縁性材料の例

導電性材料の例には、次のものがあります。

  • アルミ
  • イエロ
  • 鋼鉄
  • 真鍮
  • 青銅
  • 水銀
  • 黒鉛
  • 海水
  • コンクリート

絶縁材料の例には、次のものがあります。

  • 艦船
  • ラバー
  • アスファルト
  • グラスファイバー
  • 磁器
  • 陶器
  • 石英
  • 綿(ドライ)
  • 紙(乾いた)
  • 乾いた木材)
  • プラスチック
  • 空気
  • ダイヤモンド
  • 純水
  • 消しゴム

材料を導体と絶縁体のカテゴリに分割することは、人為的な分割のようなものです。 材料を連続体に沿ったどこかに配置する方が適切です。

すべての導電性材料が同じ導電性を持っているわけではなく、すべての絶縁体が電子の動きに対して等しく耐性があるわけではないことを理解する必要があります。 導電率は、光に対する一部の材料の透明度に類似しています。:光を「通過」しやすい素材を「透明」と呼び、「通過」しにくい素材を「不透明」と呼びます。 ただし、すべての透明な材料が同じ光伝導率を持っているわけではありません。 同じことが電気導体にも当てはまり、いくつかは他よりも優れています。

超伝導体として知られている高導電率のものは一方の端に配置され、低導電率の材料はもう一方の端に配置されます。 上記のように、金属は最も導電性の高い端の近くに配置されますが、 ガラスは連続体のもう一方の端に配置されます。 金属の導電率は、ガラスの導電率のXNUMX兆兆倍になる可能性があります。

温度も導電率に影響します。 温度が上がると、原子と電子はエネルギーを獲得します。 ガラスなどの一部の絶縁体は、低温時には不十分な導体ですが、高温では依然として良好な導体です。 ほとんどの金属はより良い導体です。。 それらは、高温時に冷却とより悪い導体を可能にします。 いくつかの優れた導体は、非常に低い温度の超導体で発見されています。

この情報で、導電性および絶縁性材料についてさらに学ぶことができることを願っています。


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