L materialet përçuese dhe izoluese ato klasifikohen sipas sjelljes së tyre në lidhje me energjinë elektrike. Ka nga ato që janë të afta të përcjellin energji elektrike dhe të tjera që, përkundrazi, nuk mund ta bëjnë këtë. Këto materiale kanë karakteristika të ndryshme dhe përdoren në sektorë të ndryshëm të industrisë dhe të shtëpisë.
Në këtë artikull do t'ju tregojmë gjithçka që duhet të dini për materialet përçuese dhe izoluese dhe për çfarë shërben secili prej tyre.
Materiale përçuese dhe izoluese
Materialet mund të ndahen në dy kategori të mëdha: përçuesve dhe izolatorëve. Do të ishte më korrekte t'i përkufizonim si përçues të mirë dhe përçues të këqij, në varësi të faktit nëse secili material lehtëson apo pengon ngasjen. Kjo ndarje ndikon ose përçueshmërinë termike (dmth. transferimin e nxehtësisë) ose përçueshmërinë elektrike (dmth. rrjedhjen e rrymës).
Nëse një substancë përçon ose jo elektricitetin varet nga lehtësia me të cilën elektronet mund të kalojnë nëpër të. Protonet nuk lëvizin sepse, megjithëse mbartin një ngarkesë elektrike, ato lidhen me protone dhe neutrone të tjera në bërthamë. Elektronet e valencës janë si ekzoplanetët që rrotullohen rreth yjeve. Ata tërhiqen mjaftueshëm për të qëndruar në vend, por Jo gjithmonë duhet shumë energji për t'i hequr ato nga vendi.
Metalet lehtë humbasin dhe fitojnë elektrone, kështu që ata sundojnë listën e përçuesve. Molekulat organike janë kryesisht izolues, pjesërisht sepse ato mbahen së bashku nga lidhje kovalente (elektrone të zakonshme), por edhe sepse lidhjet e hidrogjenit ndihmojnë në stabilizimin e shumë molekulave. Shumica e materialeve nuk janë as përcjellës të mirë dhe as izolues të mirë. Ata nuk e përçojnë lehtë elektricitetin, por me energji të mjaftueshme, elektronet lëvizin.
Disa materiale izoluese gjenden në gjendje të pastër, por ato sillen ose reagojnë nëse dopohen me sasi të vogla të një elementi tjetër ose nëse përmbajnë papastërti. Për shembull, shumica e qeramikave janë izolues të shkëlqyeshëm, por nëse i modifikoni ato, mund të merrni superpërçues. Uji i pastër është një izolues, por uji i ndotur është më pak përçues, ndërsa uji i kripur me jone lundrues të lirë përçohet mirë.
Çfarë është një material përçues?
Përçuesit janë ato materiale që lejojnë elektronet të rrjedhin lirshëm midis grimcave. Objektet e bëra nga materiale përçuese do të lejojnë transferimin e ngarkesës në të gjithë sipërfaqen e objektit. Nëse një ngarkesë transferohet në një objekt në një vend të caktuar, ajo shpërndahet me shpejtësi në të gjithë sipërfaqen e objektit.
Shpërndarja e ngarkesës është rezultat i lëvizjes së elektroneve. Materialet përcjellëse lejojnë që elektronet të transportohen nga një grimcë në tjetrën sepse një objekt i ngarkuar do të shpërndajë gjithmonë ngarkesën e tij derisa forca e përgjithshme refuzuese midis elektroneve të tepërta të minimizohet. Në këtë mënyrë, nëse një përcjellës i ngarkuar bie në kontakt me një objekt tjetër, përcjellësi madje mund të transferojë ngarkesën e tij në atë objekt.
Transferimi i ngarkesës ndërmjet objekteve ka më shumë gjasa të ndodhë nëse objekti i dytë është bërë nga materiali përcjellës. Përçuesit lejojnë transferimin e ngarkesës përmes lëvizjes së lirë të elektroneve.
Çfarë është një material gjysmëpërçues?
Ndër materialet përçuese gjejmë materiale që kanë të njëjtin funksion por që mund të veprojnë edhe si izolues, megjithëse kjo varet nga disa faktorë. Këta faktorë janë:
- fushe elektrike
- fushë magnetike
- presion
- rrezatimi i incidentit
- temperatura e mjedisit tuaj
Materialet gjysmëpërçuese më të përdorura janë silic, germanium dhe vetëm kohët e fundit është përdorur squfuri si material gjysmëpërçues.
Çfarë është një material superpërçues?
Ky material është magjepsës sepse ka aftësinë e natyrshme që materiali të përçojë rrymë elektrike, por në kushtet e duhura, pa rezistencë ose humbje energjie.
Në përgjithësi, rezistenca e përçuesve metalikë zvogëlohet me uljen e temperaturës. Kur arrihet një temperaturë kritike, rezistenca e superpërçuesit bie në mënyrë dramatike, por siguron që energjia brenda të vazhdojë të rrjedhë, megjithëse pa energji. Krijohet superpërçueshmëri.
Ndodhet në një shumëllojshmëri të gjerë materialesh, duke përfshirë lidhjet e thjeshta si kallaji ose alumini që nuk shfaqin rezistencë elektrike, duke parandaluar kështu që materiali të hyjë në domenin e tij. I cili është efekti Meissner, ai lejon që materiali të zmbrapset, duke e mbajtur atë në këmbë.
Çfarë është një material izolues
Ndryshe nga përçuesit, izoluesit janë materiale që pengojnë rrjedhjen e lirë të elektroneve nga atomi në atom dhe nga molekula në molekulë. Nëse ngarkesa transferohet në izolator në një vend të caktuar, ngarkesa e tepërt do të mbetet në vendndodhjen origjinale të ngarkesës. Grimcat izoluese nuk lejojnë rrjedhjen e lirë të elektroneve, kështu që ngarkesa rrallë shpërndahet në mënyrë të barabartë mbi sipërfaqen e materialit izolues.
Edhe pse izoluesit nuk janë të dobishëm për transferimi i ngarkesës, luajnë një rol jetik në eksperimentet dhe demonstrimet elektrostatike. Objektet përçuese zakonisht montohen në objekte izoluese. Ky rregullim i përcjellësve mbi izolator parandalon transferimin e ngarkesës nga objekti përçues në rrethinën e tij, duke shmangur aksidente të tilla si qarku i shkurtër ose goditjet elektrike. Ky rregullim na lejon të manipulojmë objektin përçues pa e prekur atë.
Pra, mund të themi se materiali izolues vepron si një dorezë për përcjellësin në krye të tavolinës së lëvizshme të laboratorit. Për shembull, nëse një kanaçe me gaz alumini përdoret për të ngarkuar eksperimentet, kutia duhet të montohet në majë të kupës plastike. Xhami vepron si një izolues, duke parandaluar rrjedhjen e kanaçes së sodës.
Shembuj të materialeve përcjellëse dhe izoluese
Shembuj të materialeve përcjellëse përfshijnë si më poshtë:
- paguaj
- bakër
- ar
- alumin
- hekur
- çelik
- bronzi
- bronzi
- zhivë
- grafit
- ujë deti
- beton
Shembuj të materialeve izoluese përfshijnë si më poshtë:
- anije
- gomë
- vaj
- asfalt
- tekstil me fije qelqi
- porcelani
- qeramike
- kuarc
- pambuk (i thatë)
- letër (e thatë)
- dru i thatë)
- plastika
- aire
- karo
- uje i paster
- gomë
Ndarja e materialeve në kategoritë e përçuesve dhe izolatorëve është diçka si një ndarje artificiale. Është më e përshtatshme që materiali të vendoset diku përgjatë vazhdimësisë.
Duhet të kuptohet se jo të gjitha materialet përçuese kanë të njëjtën përçueshmëri dhe jo të gjithë izoluesit janë njësoj rezistent ndaj lëvizjes së elektroneve. Përçueshmëria është analoge me transparencën e disa materialeve ndaj dritës.: Materialet që “kalojnë” lehtësisht nga drita quhen “transparente”, ndërsa ato që nuk “kalojnë” lehtë quhen “opake”. Megjithatë, jo të gjitha materialet transparente kanë të njëjtën përçueshmëri optike. E njëjta gjë vlen edhe për përçuesit elektrikë, disa janë më të mirë se të tjerët.
Ata me përçueshmëri të lartë, të njohur si superpërçues, vendosen në njërin skaj dhe materialet me përçueshmëri më të ulët vendosen në skajin tjetër. Siç mund ta shihni më lart, metali do të vendoset pranë skajit më përçues, ndërsa xhami do të vendoset në skajin tjetër të vazhdimësisë. Përçueshmëria e metaleve mund të jetë një trilion trilion herë ajo e qelqit.
Temperatura gjithashtu ndikon në përçueshmëri. Me rritjen e temperaturës, atomet dhe elektronet fitojnë energji. Disa izolues, si qelqi, janë përçues të dobët kur janë të ftohtë, por gjithsesi përçues të mirë kur janë të nxehtë. Shumica e metaleve janë përcjellës më të mirë.. Ato lejojnë ftohjen dhe përcjellësit më të keq kur janë të nxehtë. Disa përçues të mirë janë gjetur në superpërçues në temperatura shumë të ulëta.
Shpresoj që me këtë informacion të mund të mësoni më shumë rreth materialeve përçuese dhe izoluese.