den ledende og isolerende materialer de er klassifisert i henhold til deres oppførsel med hensyn til elektrisitet. Det er de som er i stand til å lede strøm og andre som tvert imot ikke kan gjøre det. Disse materialene har ulike egenskaper og brukes i ulike industrisektorer og hjemmet.
I denne artikkelen skal vi fortelle deg alt du trenger å vite om ledende og isolerende materialer og hva hver av dem er for.
Ledende og isolerende materialer
Materialer kan deles inn i to brede kategorier: ledere og isolatorer. Det vil være mer riktig å definere dem som gode ledere og dårlige ledere, avhengig av om hvert materiale letter eller hindrer kjøringen. Denne inndelingen påvirker enten termisk ledningsevne (dvs. varmeoverføring) eller elektrisk ledningsevne (dvs. strømflyt).
Hvorvidt et stoff leder elektrisitet eller ikke, avhenger av hvor lett elektronene kan passere gjennom det. Protonene beveger seg ikke fordi, selv om de har en elektrisk ladning, binder de seg til andre protoner og nøytroner i kjernen. Valenselektroner er som eksoplaneter som kretser rundt stjerner. De tiltrekkes nok til å holde seg på plass, men Det tar ikke alltid mye energi å få dem ut av plass.
Metaller mister lett og får elektroner, så de styrer listen over ledere. Organiske molekyler er for det meste isolatorer, delvis fordi de holdes sammen av kovalente bindinger (vanlige elektroner), men også fordi hydrogenbindinger bidrar til å stabilisere mange molekyler. De fleste materialer er verken gode ledere eller gode isolatorer. De leder ikke elektrisitet lett, men med nok energi beveger elektronene seg.
Noen isolasjonsmaterialer finnes i ren tilstand, men de oppfører seg eller reagerer hvis de er dopet med små mengder av et annet grunnstoff eller hvis de inneholder urenheter. For eksempel er det meste av keramikk utmerkede isolatorer, men hvis du modifiserer dem, kan du få superledere. Rent vann er en isolator, men skittent vann er mindre ledende, mens saltvann med frittflytende ioner leder godt.
Hva er et ledende materiale?
Ledere er de materialene som lar elektroner strømme fritt mellom partikler. Gjenstander laget av ledende materialer vil tillate ladningsoverføring over hele overflaten av objektet. Hvis en ladning overføres til et objekt på et bestemt sted, fordeles den raskt over hele overflaten av objektet.
Fordelingen av ladning er et resultat av elektronenes bevegelse. Ledende materialer gjør at elektroner kan transporteres fra en partikkel til en annen fordi et ladet objekt alltid vil distribuere ladningen til den totale frastøtende kraften mellom overflødige elektroner er minimert. På denne måten, hvis en ladet leder kommer i kontakt med en annen gjenstand, kan lederen til og med overføre ladningen til den gjenstanden.
Det er mer sannsynlig at ladningsoverføring mellom objekter oppstår hvis den andre gjenstanden er laget av ledende materiale. Ledere tillater ladningsoverføring gjennom fri bevegelse av elektroner.
Hva er et halvledermateriale?
Blant de ledende materialene finner vi materialer som har samme funksjon, men som også kan fungere som isolatorer, selv om dette avhenger av flere faktorer. Disse faktorene er:
- elektrisk felt
- magnetfelt
- Presion
- innfallende stråling
- temperaturen i miljøet ditt
De mest brukte halvledermaterialene er silisium, germanium og først nylig har svovel blitt brukt som et halvledermateriale.
Hva er et superledende materiale?
Dette materialet er fascinerende fordi det har den iboende evnen at materialet skal lede elektrisk strøm, men under de rette forholdene, uten motstand eller tap av energi.
Generelt avtar resistiviteten til metalliske ledere med synkende temperatur. Når en kritisk temperatur er nådd, synker motstanden til superlederen dramatisk, men sørger for at energien inne fortsetter å flyte, om enn uten strøm. Superledning skapes.
Det forekommer i et bredt utvalg av materialer, inkludert enkle legeringer som tinn eller aluminium som ikke viser elektrisk motstand, og dermed hindrer materialet i å komme inn i sitt domene. Som er Meissner-effekten, den lar materialet avvises, og holder det flytende.
Hva er et isolasjonsmateriale
I motsetning til ledere er isolatorer materialer som hindrer fri flyt av elektroner fra atom til atom og fra molekyl til molekyl. Hvis lasten overføres til isolatoren på et bestemt sted, vil overskuddslasten forbli på den opprinnelige plasseringen av lasten. Isolerende partikler tillater ikke fri strøm av elektroner, så ladningen er sjelden jevnt fordelt over overflaten av isolasjonsmaterialet.
Selv om isolatorer ikke er nyttige for ladningsoverføring, spiller en viktig rolle i elektrostatiske eksperimenter og demonstrasjoner. Ledende gjenstander er vanligvis montert på isolerende gjenstander. Dette arrangementet av lederne over isolatoren forhindrer overføring av ladning fra den ledende gjenstanden til omgivelsene, og unngår ulykker som kortslutning eller elektrisk støt. Dette arrangementet lar oss manipulere det ledende objektet uten å berøre det.
Så vi kan si at isolasjonsmaterialet fungerer som et håndtak for lederen på toppen av det mobile laboratoriebordet. For eksempel, hvis en aluminiumsbrusboks brukes til å laste eksperimentene, boksen skal monteres på toppen av plastkoppen. Glasset fungerer som en isolator, og forhindrer at brusboksen lekker.
Eksempler på ledende og isolerende materialer
Eksempler på ledende materialer inkluderer følgende:
- sølv
- kobber
- gull
- aluminium
- jern
- stål
- messing
- bronse
- kvikksølv
- grafitt
- sjøvann
- betong
Eksempler på isolasjonsmaterialer inkluderer følgende:
- briller
- gummi
- olje
- asfalt
- glassfiber
- porselen
- keramikk
- kvarts
- bomull (tørr)
- papir (tørt)
- tørt tre)
- plasten
- aire
- diamanter
- rent vann
- viskelær
Inndelingen av materialer i kategoriene ledere og isolatorer er noe av en kunstig inndeling. Det er mer hensiktsmessig å plassere materialet et sted langs kontinuumet.
Det må forstås at ikke alle ledende materialer har samme ledningsevne, og ikke alle isolatorer er like motstandsdyktige mot bevegelse av elektroner. Konduktivitet er analog med gjennomsiktigheten av noen materialer for lys.: Materialer som lett "passer" lys kalles "transparente", mens de som ikke lett "passer" kalles "opake". Imidlertid har ikke alle gjennomsiktige materialer den samme optiske ledningsevnen. Det samme gjelder elektriske ledere, noen er bedre enn andre.
De med høy ledningsevne, kjent som superledere, er plassert i den ene enden og materialer med lavere ledningsevne er plassert i den andre enden. Som du kan se ovenfor, vil metallet plasseres nær den mest ledende enden, mens glasset vil bli plassert i den andre enden av kontinuumet. Ledningsevnen til metaller kan være en trillion billioner ganger glassets.
Temperatur påvirker også ledningsevnen. Når temperaturen øker, får atomene og elektronene energi. Noen isolatorer, som glass, er dårlige ledere når de er kalde, men fortsatt gode ledere når de er varme. De fleste metaller er bedre ledere.. De tillater kjøling og dårligere ledere når de er varme. Noen gode ledere er funnet i superledere ved svært lave temperaturer.
Jeg håper at du med denne informasjonen kan lære mer om ledende og isolerende materialer.