Vadītspējīgi un izolācijas materiāli

materiāli, kas vada elektrību

L vadošie un izolācijas materiāli tos klasificē pēc to uzvedības attiecībā uz elektrību. Ir tie, kas spēj vadīt elektrību, un citi, kas, gluži pretēji, to nevar. Šiem materiāliem ir dažādas īpašības, un tos izmanto dažādās rūpniecības un mājas nozarēs.

Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim visu, kas jums jāzina par vadošajiem un izolācijas materiāliem un to, kam katrs no tiem ir paredzēts.

Vadītspējīgi un izolācijas materiāli

vadošie un izolācijas materiāli

Materiālus var iedalīt divās lielās kategorijās: vadītāji un izolatori. Pareizāk būtu tos definēt kā labus vadītājus un sliktus vadītājus atkarībā no tā, vai katrs materiāls atvieglo vai kavē braukšanu. Šis dalījums ietekmē vai nu siltumvadītspēju (ti, siltuma pārnesi), vai elektrovadītspēju (ti, strāvas plūsmu).

Tas, vai viela vada elektrību, ir atkarīgs no tā, cik viegli elektroni var iziet cauri tai. Protoni nepārvietojas, jo, lai gan tiem ir elektriskais lādiņš, tie savienojas ar citiem protoniem un neitroniem kodolā. Valences elektroni ir kā eksoplanetas, kas riņķo ap zvaigznēm. Viņi ir pietiekami piesaistīti, lai paliktu uz vietas, bet Ne vienmēr ir nepieciešams daudz enerģijas, lai tās izvestu no vietas.

Metāli viegli zaudē un iegūst elektronus, tāpēc tie pārvalda vadītāju sarakstu. Organiskās molekulas galvenokārt ir izolatori, daļēji tāpēc, ka tās satur kovalentās saites (kopējie elektroni), bet arī tāpēc, ka ūdeņraža saites palīdz stabilizēt daudzas molekulas. Lielākā daļa materiālu nav ne labi vadītāji, ne labi izolatori. Tie nevada elektrību viegli, bet ar pietiekami daudz enerģijas elektroni pārvietojas.

Daži izolācijas materiāli ir atrodami tīrā stāvoklī, bet tie uzvedas vai reaģē, ja tie ir leģēti ar nelielu daudzumu cita elementa vai ja tie satur piemaisījumus. Piemēram, lielākā daļa keramikas ir lieliski izolatori, bet, ja jūs tos modificējat, jūs varat iegūt supravadītājus. Tīrs ūdens ir izolators, bet netīrs ūdens ir mazāk vadošs, savukārt sālsūdens ar brīvi peldošiem joniem vada labi.

Kas ir vadošs materiāls?

vadošie un izolācijas materiāli

Vadītāji ir tie materiāli, kas ļauj elektroniem brīvi plūst starp daļiņām. Objekti, kas izgatavoti no vadošiem materiāliem, ļaus pārnest lādiņu pa visu objekta virsmu. Ja lādiņš tiek pārnests uz objektu noteiktā vietā, tas ātri izkliedējas pa visu objekta virsmu.

Lādiņa sadalījums ir elektronu kustības rezultāts. Vadītspējīgi materiāli ļauj transportēt elektronus no vienas daļiņas uz otru, jo uzlādēts objekts vienmēr sadalīs savu lādiņu, līdz tiek samazināts kopējais atgrūšanas spēks starp liekajiem elektroniem. Tādā veidā, ja uzlādēts vadītājs nonāk saskarē ar citu objektu, vadītājs pat var nodot savu lādiņu šim objektam.

Uzlādes pārnešana starp objektiem, visticamāk, notiks, ja otrais objekts ir izgatavots no vadoša materiāla. Vadītāji nodrošina lādiņa pārnesi caur elektronu brīvu kustību.

Kas ir pusvadītāju materiāls?

metāli

Starp vadošajiem materiāliem mēs atrodam materiālus, kuriem ir tāda pati funkcija, bet kuri var darboties arī kā izolatori, lai gan tas ir atkarīgs no vairākiem faktoriem. Šie faktori ir:

  • elektriskais lauks
  • magnētiskais lauks
  • presión
  • krītošais starojums
  • jūsu vides temperatūra

Visplašāk izmantotie pusvadītāju materiāli ir silīcijs, germānija un tikai nesen tika izmantots sērs kā pusvadītāju materiāls.

Kas ir supravadošs materiāls?

Šis materiāls ir aizraujošs, jo tam piemīt spēja vadīt elektrisko strāvu, bet atbilstošos apstākļos, bez pretestības vai enerģijas zuduma.

Kopumā metālisko vadītāju pretestība samazinās, pazeminoties temperatūrai. Kad tiek sasniegta kritiskā temperatūra, supravadītāja pretestība dramatiski samazinās, bet nodrošina, ka enerģija iekšpusē turpina plūst, kaut arī bez strāvas. Tiek radīta supravadītspēja.

Tas ir sastopams dažādos materiālos, tostarp vienkāršos sakausējumos, piemēram, alvā vai alumīnijā, kam nav elektriskās pretestības, tādējādi novēršot materiāla iekļūšanu savā jomā. Kas ir Meisnera efekts, tas ļauj materiālu atgrūst, noturot to virs ūdens.

Kas ir izolācijas materiāls

Atšķirībā no vadītājiem, izolatori ir materiāli, kas novērš brīvu elektronu plūsmu no atoma uz atomu un no molekulas uz molekulu. Ja slodze tiek pārnesta uz izolatoru noteiktā vietā, liekā slodze paliks sākotnējā slodzes vietā. Izolējošās daļiņas nepieļauj brīvu elektronu plūsmu, tāpēc lādiņš reti tiek vienmērīgi sadalīts pa izolācijas materiāla virsmu.

Lai gan izolatori nav noderīgi lādiņa pārnešanai ir būtiska loma elektrostatiskos eksperimentos un demonstrācijās. Vadītspējīgus objektus parasti uzstāda uz izolējošiem objektiem. Šāds vadītāju izvietojums virs izolatora novērš lādiņa pārnešanu no vadoša objekta uz apkārtni, izvairoties no negadījumiem, piemēram, īssavienojumiem vai elektriskās strāvas trieciena. Šis izkārtojums ļauj mums manipulēt ar vadošo objektu, nepieskaroties tam.

Tātad mēs varam teikt, ka izolācijas materiāls darbojas kā vadītāja rokturis mobilā laboratorijas galda augšpusē. Piemēram, ja eksperimentu ielādei izmanto alumīnija sodas kannu, kannu jāuzstāda uz plastmasas krūzes. Stikls darbojas kā izolators, novēršot sodas kannas noplūdi.

Vadītspējīgu un izolācijas materiālu piemēri

Vadošo materiālu piemēri ir šādi:

  • Plata
  • varš
  • zelts
  • alumīnijs
  • Hierro
  • tērauds
  • misiņš
  • bronza
  • dzīvsudrabs
  • grafīts
  • jūras ūdens
  • betona

Izolācijas materiālu piemēri ir šādi:

  • kuģiem
  • gumijas
  • naftas
  • asfalts
  • stikla šķiedra
  • porcelāns
  • keramikas
  • kvarca
  • kokvilna (sausa)
  • papīrs (sauss)
  • sausa koksne)
  • plastmasu
  • gaisa
  • dimanti
  • tīrs ūdens
  • dzēšgumija

Materiālu iedalījums vadītāju un izolatoru kategorijās ir kaut kā mākslīgs dalījums. Piemērotāk ir novietot materiālu kaut kur kontinuumā.

Jāsaprot, ka ne visiem vadošajiem materiāliem ir vienāda vadītspēja, un ne visi izolatori ir vienlīdz izturīgi pret elektronu kustību. Vadītspēja ir līdzīga dažu materiālu caurspīdīgumam pret gaismu.: Materiālus, kas viegli "iztur" gaismu, sauc par "caurspīdīgiem", savukārt tos, kas viegli "iztur", sauc par "necaurspīdīgiem". Tomēr ne visiem caurspīdīgajiem materiāliem ir vienāda optiskā vadītspēja. Tas pats attiecas uz elektrības vadītājiem, daži ir labāki par citiem.

Tie, kuriem ir augsta vadītspēja, kas pazīstami kā supravadītāji, tiek novietoti vienā galā, un materiāli ar zemāku vadītspēju tiek novietoti otrā galā. Kā redzat iepriekš, metāls tiks novietots visvadošākā gala tuvumā stikls tiks novietots kontinuuma otrā galā. Metālu vadītspēja var būt triljonus triljonu reižu lielāka nekā stikla vadītspēja.

Temperatūra ietekmē arī vadītspēju. Paaugstinoties temperatūrai, atomi un elektroni iegūst enerģiju. Daži izolatori, piemēram, stikls, ir slikti vadītāji aukstā stāvoklī, bet joprojām labi vada karstumā. Lielākā daļa metālu ir labāki vadītāji.. Tie ļauj atdzist un sliktāk vadīties, kad tie ir karsti. Daži labi vadītāji ir atrasti supravadītājos ļoti zemās temperatūrās.

Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par vadošajiem un izolācijas materiāliem.


Raksta saturs atbilst mūsu principiem redakcijas ētika. Lai ziņotu par kļūdu, noklikšķiniet uz šeit.

Esi pirmais, kas komentārus

Atstājiet savu komentāru

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta.

*

*

  1. Atbildīgais par datiem: Migels Ángels Gatóns
  2. Datu mērķis: SPAM kontrole, komentāru pārvaldība.
  3. Legitimācija: jūsu piekrišana
  4. Datu paziņošana: Dati netiks paziņoti trešām personām, izņemot juridiskus pienākumus.
  5. Datu glabāšana: datu bāze, ko mitina Occentus Networks (ES)
  6. Tiesības: jebkurā laikā varat ierobežot, atjaunot un dzēst savu informāciju.