Geleidende en isolerende materialen

materialen die elektriciteit geleiden

De geleidende en isolerende materialen ze worden geclassificeerd op basis van hun gedrag met betrekking tot elektriciteit. Er zijn er die in staat zijn om elektriciteit te geleiden en andere die dat juist niet kunnen. Deze materialen hebben verschillende eigenschappen en worden gebruikt in verschillende sectoren van de industrie en het huishouden.

In dit artikel gaan we je alles vertellen wat je moet weten over geleidende en isolerende materialen en waar ze allemaal voor dienen.

Geleidende en isolerende materialen

geleidende en isolerende materialen

Materialen kunnen worden onderverdeeld in twee brede categorieën: geleiders en isolatoren. Het zou juister zijn om ze te definiëren als goede geleiders en slechte geleiders, afhankelijk van of elk materiaal het rijden vergemakkelijkt of belemmert. Deze verdeling beïnvloedt ofwel de thermische geleidbaarheid (dwz warmteoverdracht) of elektrische geleidbaarheid (dwz de stroom).

Of een stof elektriciteit geleidt of niet, hangt af van het gemak waarmee elektronen er doorheen kunnen gaan. De protonen bewegen niet omdat ze, hoewel ze een elektrische lading dragen, een binding aangaan met andere protonen en neutronen in de kern. Valentie-elektronen zijn als exoplaneten die rond sterren draaien. Ze worden aangetrokken genoeg om op hun plaats te blijven, maar Het kost niet altijd veel energie om ze op hun plaats te krijgen.

Metalen verliezen en winnen gemakkelijk elektronen, dus ze regeren de lijst met geleiders. Organische moleculen zijn meestal isolatoren, deels omdat ze bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen (gemeenschappelijke elektronen), maar ook omdat waterstofbruggen helpen bij het stabiliseren van veel moleculen. De meeste materialen zijn noch goede geleiders, noch goede isolatoren. Ze geleiden elektriciteit niet gemakkelijk, maar bij voldoende energie bewegen elektronen.

Sommige isolatiematerialen worden in zuivere staat aangetroffen, maar ze gedragen of reageren als ze zijn gedoteerd met kleine hoeveelheden van een ander element of als ze onzuiverheden bevatten. De meeste keramiek is bijvoorbeeld uitstekende isolatoren, maar als je ze aanpast, kun je supergeleiders krijgen. Zuiver water is een isolator, maar vuil water geleidt minder, terwijl zout water met vrij zwevende ionen goed geleidt.

Wat is een geleidend materiaal?

geleidende en isolerende materialen

Geleiders zijn die materialen die ervoor zorgen dat elektronen vrij tussen deeltjes kunnen stromen. Objecten gemaakt van geleidende materialen zullen ladingsoverdracht over het gehele oppervlak van het object mogelijk maken. Als een lading op een bepaalde plaats op een object wordt overgedragen, wordt deze snel over het hele oppervlak van het object verdeeld.

De verdeling van de lading is het resultaat van de beweging van elektronen. Geleidende materialen zorgen ervoor dat elektronen van het ene deeltje naar het andere kunnen worden getransporteerd, omdat een geladen object altijd zijn lading zal verdelen totdat de algehele afstotende kracht tussen overtollige elektronen is geminimaliseerd. Op deze manier kan de geleider, als een geladen geleider in contact komt met een ander object, zijn lading zelfs naar dat object overbrengen.

Ladingsoverdracht tussen objecten is waarschijnlijker als het tweede object is gemaakt van geleidend materiaal. Geleiders maken ladingsoverdracht mogelijk door de vrije beweging van elektronen.

Wat is een halfgeleidermateriaal?

metalen

Onder de geleidende materialen vinden we materialen die dezelfde functie hebben maar die ook als isolatoren kunnen werken, al hangt dit van meerdere factoren af. Deze factoren zijn:

  • elektrisch veld
  • magnetisch veld
  • presión
  • invallende straling
  • de temperatuur van uw omgeving

De meest gebruikte halfgeleidermaterialen zijn silicium, germanium en pas sinds kort wordt zwavel gebruikt als halfgeleidermateriaal.

Wat is een supergeleidend materiaal?

Dit materiaal is fascinerend omdat het de inherente eigenschap heeft dat het materiaal elektrische stroom moet geleiden, maar onder de juiste omstandigheden, zonder weerstand of verlies van energie.

Over het algemeen neemt de soortelijke weerstand van metalen geleiders af met afnemende temperatuur. Wanneer een kritische temperatuur wordt bereikt, daalt de weerstand van de supergeleider drastisch, maar zorgt ervoor dat de energie binnenin blijft stromen, zij het zonder stroom. Er ontstaat supergeleiding.

Het komt voor in een grote verscheidenheid aan materialen, waaronder eenvoudige legeringen zoals tin of aluminium die geen elektrische weerstand vertonen, waardoor het materiaal zijn domein niet binnendringt. Dat is het Meissner-effect, het zorgt ervoor dat het materiaal wordt afgestoten, waardoor het blijft drijven.

Wat is een isolatiemateriaal?

In tegenstelling tot geleiders zijn isolatoren materialen die de vrije stroom van elektronen van atoom naar atoom en van molecuul naar molecuul voorkomen. Als de belasting op een bepaalde locatie wordt overgebracht naar de isolator, blijft de overtollige belasting op de oorspronkelijke locatie van de belasting. Isolerende deeltjes laten geen vrije stroom van elektronen toe, dus de lading wordt zelden gelijkmatig verdeeld over het oppervlak van het isolatiemateriaal.

Hoewel isolatoren niet nuttig zijn voor: ladingsoverdracht, spelen een vitale rol in elektrostatische experimenten en demonstraties. Geleidende objecten worden meestal op isolerende objecten gemonteerd. Deze opstelling van de geleiders boven de isolator voorkomt de overdracht van lading van het geleidende object naar zijn omgeving, waardoor ongelukken zoals kortsluiting of elektrocutie worden vermeden. Deze opstelling stelt ons in staat om het geleidende object te manipuleren zonder het aan te raken.

We kunnen dus stellen dat het isolatiemateriaal fungeert als handvat voor de geleider bovenop de mobiele labtafel. Als bijvoorbeeld een aluminium frisdrankblikje wordt gebruikt om de experimenten te laden, het blikje moet op de plastic beker worden gemonteerd. Het glas werkt als een isolator, waardoor het blikje frisdrank niet lekt.

Voorbeelden van geleidende en isolerende materialen

Voorbeelden van geleidende materialen zijn onder meer:

  • Zilver
  • Cobre
  • goud
  • aluminium
  • ijzer
  • Esdoorn
  • messing
  • bronzen
  • kwik
  • grafiet
  • zeewater
  • beton

Voorbeelden van isolatiematerialen zijn:

  • schepen
  • rubber
  • olie
  • asfalt
  • glasvezel
  • porselein
  • keramiek
  • kwarts
  • katoen (droog)
  • papier (droog)
  • droog hout)
  • het plastic
  • aire
  • ruiten
  • puur water
  • gum

De indeling van materialen in de categorieën geleiders en isolatoren is een beetje een kunstmatige indeling. Het is passender om het materiaal ergens langs het continuüm te plaatsen.

Het moet duidelijk zijn dat niet alle geleidende materialen dezelfde geleidbaarheid hebben en dat niet alle isolatoren even goed bestand zijn tegen de beweging van elektronen. Geleidbaarheid is analoog aan de transparantie van sommige materialen voor licht.: Materialen die licht gemakkelijk "doorlaten" worden "transparant" genoemd, terwijl materialen die niet gemakkelijk "doorlaten" "ondoorzichtig" worden genoemd. Niet alle transparante materialen hebben echter dezelfde optische geleidbaarheid. Hetzelfde geldt voor elektrische geleiders, sommige zijn beter dan andere.

Degenen met een hoge geleidbaarheid, bekend als supergeleiders, worden aan het ene uiteinde geplaatst en materialen met een lager geleidend vermogen aan het andere uiteinde. Zoals je hierboven kunt zien, wordt het metaal in de buurt van het meest geleidende uiteinde geplaatst, terwijl het glas wordt aan het andere uiteinde van het continuüm geplaatst. De geleidbaarheid van metalen kan een biljoen biljoen keer die van glas zijn.

Temperatuur heeft ook invloed op de geleidbaarheid. Naarmate de temperatuur stijgt, krijgen de atomen en elektronen energie. Sommige isolatoren, zoals glas, zijn slechte geleiders als ze koud zijn, maar nog steeds goede geleiders als ze warm zijn. De meeste metalen zijn betere geleiders.. Ze laten koeling en slechtere geleiders toe als ze warm zijn. Sommige goede geleiders zijn gevonden in supergeleiders bij zeer lage temperaturen.

Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over geleidende en isolerende materialen.


De inhoud van het artikel voldoet aan onze principes van redactionele ethiek. Klik op om een ​​fout te melden hier.

Wees de eerste om te reageren

Laat je reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd.

*

*

  1. Verantwoordelijk voor de gegevens: Miguel Ángel Gatón
  2. Doel van de gegevens: Controle SPAM, commentaarbeheer.
  3. Legitimatie: uw toestemming
  4. Mededeling van de gegevens: De gegevens worden niet aan derden meegedeeld, behalve op grond van wettelijke verplichting.
  5. Gegevensopslag: database gehost door Occentus Networks (EU)
  6. Rechten: u kunt uw gegevens op elk moment beperken, herstellen en verwijderen.