전도성 및 절연 재료

전기를 전도하는 물질

전도성 및 절연 재료 전기에 대한 행동에 따라 분류됩니다. 전기를 전도할 수 있는 것과 반대로 전도할 수 없는 것이 있습니다. 이러한 재료는 특성이 다르며 산업 및 가정의 다양한 부문에서 사용됩니다.

이 기사에서는 전도성 및 절연 재료에 대해 알아야 할 모든 것과 각 재료의 용도에 대해 설명합니다.

전도성 및 절연 재료

전도성 및 절연 재료

재료는 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 도체 및 절연체. 각각의 물질이 운전을 용이하게 하느냐 방해하느냐에 따라 좋은 전도체와 나쁜 전도체로 정의하는 것이 더 정확할 것입니다. 이 구분은 열 전도도(즉, 열 전달) 또는 전기 전도도(즉, 전류 흐름)에 영향을 줍니다.

물질이 전기를 전도하는지 여부는 전자가 통과하는 용이성에 달려 있습니다. 양성자는 전하를 띠지만 핵의 다른 양성자 및 중성자와 결합하기 때문에 움직이지 않습니다. 원자가 전자는 별을 도는 외계 행성과 같습니다. 그들은 제자리에 머물기에 충분히 끌리지만, 그것들을 제자리에서 꺼내는 데 항상 많은 에너지가 필요한 것은 아닙니다.

금속은 쉽게 전자를 잃거나 얻기 때문에 도체 목록을 지배합니다. 유기 분자는 부분적으로 공유 결합(공통 전자)에 의해 함께 유지되기 때문에 대부분이 절연체이지만 수소 결합이 많은 분자를 안정화하는 데 도움이 되기 때문입니다. 대부분의 재료는 좋은 전도체도 좋은 절연체도 아닙니다. 그들은 전기를 쉽게 전도하지 않지만 충분한 에너지가 있으면 전자가 움직입니다.

일부 단열재는 순수한 상태로 발견되며, 그러나 소량의 다른 원소로 도핑되거나 불순물이 포함되어 있으면 거동하거나 반응합니다.. 예를 들어 대부분의 세라믹은 우수한 절연체이지만, 이를 변형하면 초전도체를 얻을 수 있습니다. 순수한 물은 절연체이지만 더러운 물은 ​​전도성이 덜한 반면 자유 부동 이온이 있는 소금물은 잘 전도됩니다.

전도성 물질이란 무엇입니까?

전도성 및 절연 재료

도체는 전자가 입자 사이를 자유롭게 흐를 수 있도록 하는 물질입니다. 전도성 물질로 만들어진 물체는 물체의 전체 표면에 걸쳐 전하를 전달할 수 있습니다. 전하가 특정 위치에 있는 물체에 전달되면 물체의 전체 표면에 빠르게 분포합니다.

전하의 분포는 전자의 움직임의 결과입니다. 전도성 물질은 과잉 전자 사이의 전체 반발력이 최소화될 때까지 하전된 물체가 항상 전하를 분배하기 때문에 전자가 한 입자에서 다른 입자로 이동할 수 있도록 합니다. 이러한 방식으로 대전된 도체가 다른 물체와 접촉하면 도체는 전하를 해당 물체로 전달할 수도 있습니다.

두 번째 물체가 전도성 물질로 만들어지면 물체 사이의 전하 이동이 더 잘 일어날 것입니다. 도체는 전자의 자유로운 이동을 통해 전하 이동을 허용합니다.

반도체 재료란?

금속

전도성 재료 중에서 우리는 기능이 동일하지만 절연체 역할도 할 수 있는 재료를 찾습니다. 그러나 이는 여러 요인에 따라 다릅니다. 이러한 요인은 다음과 같습니다.

  • 전기장
  • 자기장
  • 압박
  • 입사 방사선
  • 환경의 온도

가장 널리 사용되는 반도체 재료 실리콘, 게르마늄이며 최근에야 황이 사용되었습니다. 반도체 재료로.

초전도 물질이란 무엇입니까?

이 물질은 물질이 전류를 전도해야 하는 고유한 능력을 가지고 있기 때문에 매혹적입니다. 그러나 저항이나 에너지 손실이 없는 올바른 조건 하에서입니다.

일반적으로 금속 도체의 저항은 온도가 감소함에 따라 감소합니다. 임계 온도에 도달하면 초전도체의 저항이 급격히 떨어지지만 전원이 없어도 내부 에너지가 계속 흐르도록 합니다. 초전도가 생성됩니다.

이것은 전기 저항을 나타내지 않는 주석 또는 알루미늄과 같은 단순한 합금을 포함하여 다양한 재료에서 발생하여 재료가 해당 영역에 들어가는 것을 방지합니다. 마이스너 효과는 재료가 물에 떠 있는 상태로 유지되도록 하는 것입니다.

단열재란?

도체와 달리 절연체는 원자에서 원자로, 분자에서 분자로 전자의 자유로운 흐름을 방지하는 물질입니다. 부하가 특정 위치의 아이솔레이터로 전달되면 초과 부하가 부하의 원래 위치에 남아 있게 됩니다. 절연 입자는 전자의 자유로운 흐름을 허용하지 않으므로 전하가 절연 물질 표면에 고르게 분포되지 않습니다.

절연체는 유용하지 않지만 전하 이동은 정전기 실험 및 시연에서 중요한 역할을 합니다. 전도성 물체는 일반적으로 절연 물체에 장착됩니다. 절연체 위의 도체 배열은 전도성 물체에서 주변으로 전하가 전달되는 것을 방지하여 단락이나 감전과 같은 사고를 방지합니다. 이 배열을 통해 전도성 물체를 건드리지 않고 조작할 수 있습니다.

그래서 우리는 절연 재료가 이동식 실험실 테이블 위에 있는 도체의 손잡이 역할을 한다고 말할 수 있습니다. 예를 들어, 알루미늄 소다 캔을 사용하여 실험을 로드하는 경우, 캔은 플라스틱 컵 위에 장착해야 합니다.. 유리는 절연체 역할을 하여 탄산음료 캔이 새는 것을 방지합니다.

전도성 및 절연 재료의 예

전도성 물질의 예는 다음과 같습니다.

  • 실버
  • 구리
  • 알루미늄
  • 강철
  • 놋쇠
  • 청동
  • 수은
  • 석묵
  • 바닷물
  • 콘크리트

절연 재료의 예는 다음과 같습니다.

  • 선박
  • 고무
  • 석유
  • 아스팔트
  • 유리 섬유
  • 도자기
  • 세라믹
  • 석영
  • 면(건조)
  • 종이(건조)
  • 마른 나무)
  • 플라스틱
  • aire
  • 다이아몬드
  • 순수한 물
  • 지우개

도체와 절연체의 범주로 재료를 나누는 것은 일종의 인위적인 분할입니다. 연속체를 따라 어딘가에 재료를 배치하는 것이 더 적절합니다.

모든 전도성 물질이 동일한 전도성을 갖는 것은 아니며 모든 절연체가 전자의 움직임에 동등하게 저항하는 것은 아니라는 점을 이해해야 합니다. 전도도는 빛에 대한 일부 재료의 투명도와 유사합니다.: 빛을 쉽게 "통과"하는 재료를 "투명"이라고 하고 쉽게 "통과"하지 않는 재료를 "불투명"이라고 합니다. 그러나 모든 투명 재료가 동일한 광학 전도성을 갖는 것은 아닙니다. 전기 도체도 마찬가지이며 일부는 다른 것보다 낫습니다.

초전도체로 알려진 높은 전도성을 가진 물질은 한쪽 끝에 배치되고 전도성이 낮은 물질은 다른 쪽 끝에 배치됩니다. 위에서 볼 수 있듯이 금속은 가장 전도성이 높은 끝 근처에 배치되지만 유리는 연속체의 다른 쪽 끝에 배치됩니다. 금속의 전도율은 유리의 전도율의 XNUMX조 배입니다.

온도는 전도도에도 영향을 미칩니다. 온도가 상승하면 원자와 전자가 에너지를 얻습니다. 유리와 같은 일부 절연체는 차가울 때 전도체가 좋지 않지만 뜨거울 때 전도체가 좋습니다. 대부분의 금속은 더 나은 전도체입니다.. 그들은 뜨거울 때 냉각을 허용하고 전도체를 악화시킵니다. 일부 우수한 전도체는 매우 낮은 온도의 초전도체에서 발견되었습니다.

이 정보를 통해 전도성 및 절연 재료에 대해 더 많이 배울 수 있기를 바랍니다.


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