проводящие и изоляционные материалы они классифицируются в соответствии с их поведением по отношению к электричеству. Есть те, что способны проводить электричество, а есть те, которые, наоборот, этого делать не могут. Эти материалы имеют разные характеристики и используются в разных отраслях промышленности и быта.
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о проводящих и изоляционных материалах и о том, для чего каждый из них предназначен.
Проводящие и изоляционные материалы
Материалы можно разделить на две большие категории: проводники и изоляторы. Правильнее было бы определить их как хорошие проводники и плохие проводники, в зависимости от того, облегчает или мешает каждый материал вождению. Это деление влияет либо на теплопроводность (т.е. теплопередачу), либо на электропроводность (т.е. протекание тока).
То, проводит ли вещество электричество, зависит от того, с какой легкостью через него могут пройти электроны. Протоны не движутся, потому что, хотя они несут электрический заряд, они связываются с другими протонами и нейтронами в ядре. Валентные электроны подобны экзопланетам, вращающимся вокруг звезд. Их привлекает достаточно, чтобы оставаться на месте, но Не всегда требуется много энергии, чтобы убрать их с места.
Металлы легко теряют и приобретают электроны, поэтому они лидируют в списке проводников. Органические молекулы в основном являются изоляторами, отчасти потому, что они удерживаются вместе ковалентными связями (общие электроны), но также и потому, что водородные связи помогают стабилизировать многие молекулы. Большинство материалов не являются ни хорошими проводниками, ни хорошими изоляторами. Они плохо проводят электричество, но при достаточной энергии электроны движутся.
Некоторые изоляционные материалы встречаются в чистом виде, но они ведут себя или реагируют, если они легированы небольшими количествами другого элемента или если они содержат примеси. Например, большинство керамик — отличные изоляторы, но если их модифицировать, то можно получить сверхпроводники. Чистая вода является изолятором, но грязная вода имеет меньшую проводимость, тогда как соленая вода со свободно плавающими ионами проводит хорошо.
Что такое проводящий материал?
Проводники — это те материалы, которые позволяют электронам свободно течь между частицами. Предметы из проводящих материалов позволяют передавать заряд по всей поверхности предмета. Если заряд передается объекту в определенном месте, он быстро распределяется по всей поверхности объекта.
Распределение заряда является результатом движения электронов. Проводящие материалы позволяют электронам переноситься от одной частицы к другой, потому что заряженный объект всегда будет распределять свой заряд до тех пор, пока общая сила отталкивания между избыточными электронами не будет сведена к минимуму. Таким образом, если заряженный проводник соприкасается с другим объектом, проводник может даже передать свой заряд этому объекту.
Перенос заряда между объектами более вероятен, если второй объект сделан из проводящего материала. Проводники позволяют передавать заряд за счет свободного движения электронов.
Что такое полупроводниковый материал?
Среди проводящих материалов мы находим материалы, которые выполняют ту же функцию, но также могут действовать как изоляторы, хотя это зависит от нескольких факторов. Эти факторы:
- Кампо Электрико
- магнитное поле
- presión
- падающее излучение
- температура окружающей среды
Наиболее широко используемые полупроводниковые материалы кремний, германий и только недавно стали использовать серу как полупроводниковый материал.
Что такое сверхпроводящий материал?
Этот материал интересен тем, что обладает присущей ему способностью проводить электрический ток, но при правильных условиях, без сопротивления или потери энергии.
Как правило, удельное сопротивление металлических проводников уменьшается с понижением температуры. Когда достигается критическая температура, сопротивление сверхпроводника резко падает, но гарантирует, что энергия внутри продолжает течь, хотя и без мощности. Создается сверхпроводимость.
Это происходит в самых разных материалах, включая простые сплавы, такие как олово или алюминий, которые не обладают электрическим сопротивлением, что препятствует проникновению материала в свою область. Эффект Мейснера позволяет материалу отталкиваться, удерживая его на плаву.
Что такое теплоизоляционный материал
В отличие от проводников изоляторы представляют собой материалы, препятствующие свободному потоку электронов от атома к атому и от молекулы к молекуле. Если нагрузка передается на изолятор в определенном месте, избыточная нагрузка останется в исходном месте нагрузки. Изолирующие частицы не допускают свободного потока электронов, поэтому заряд редко равномерно распределяется по поверхности изолирующего материала.
Хотя изоляторы бесполезны для перенос заряда, играют жизненно важную роль в электростатических экспериментах и демонстрациях. Токопроводящие объекты обычно монтируются на изолирующих объектах. Такое расположение проводников над изолятором предотвращает передачу заряда от проводящего объекта к его окружению, что позволяет избежать несчастных случаев, таких как короткое замыкание или поражение электрическим током. Такое расположение позволяет нам манипулировать проводящим объектом, не касаясь его.
Таким образом, можно сказать, что изоляционный материал действует как ручка для проводника на столе передвижной лаборатории. Например, если для экспериментов используется алюминиевая банка из-под газировки, банка должна быть установлена поверх пластикового стакана. Стекло действует как изолятор, предотвращая утечку из банки с газировкой.
Примеры проводящих и изоляционных материалов
Примеры проводящих материалов включают следующее:
- Серебряный
- медь
- золото
- алюминий
- железо
- сталь
- латунь
- бронза
- ртуть
- графит
- морская вода
- бетон
Примеры изоляционных материалов включают следующее:
- суда
- резина
- масло
- асфальт
- стекловолокно
- Китай
- керамический
- кварц
- хлопок (сухой)
- бумага (сухая)
- сухая древесина)
- пластик
- суд окружных судей
- бриллианты
- чистая вода
- ластик
Разделение материалов на категории проводников и изоляторов является чем-то искусственным. Более уместно разместить материал где-то вдоль континуума.
Необходимо понимать, что не все проводящие материалы имеют одинаковую проводимость, и не все изоляторы одинаково устойчивы к движению электронов. Проводимость аналогична прозрачности некоторых материалов для света.: Материалы, которые легко «пропускают» свет, называются «прозрачными», а те, которые «пропускают» с трудом, называются «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы имеют одинаковую оптическую проводимость. То же самое касается электрических проводников, некоторые из них лучше, чем другие.
Те, что обладают высокой проводимостью, известные как сверхпроводники, помещаются на один конец, а материалы с более низкой проводимостью — на другой конец. Как вы можете видеть выше, металл будет помещен рядом с наиболее проводящим концом, в то время как стакан будет помещен на другом конце континуума. Проводимость металлов может быть в триллион триллионов раз больше, чем у стекла.
Температура также влияет на проводимость. При повышении температуры атомы и электроны получают энергию. Некоторые изоляторы, например стекло, являются плохими проводниками в холодном состоянии, но остаются хорошими проводниками в горячем состоянии. Большинство металлов являются лучшими проводниками.. Они допускают охлаждение и хуже проводят проводники в горячем состоянии. Некоторые хорошие проводники были обнаружены в сверхпроводниках при очень низких температурах.
Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете больше узнать о проводящих и изоляционных материалах.