Л проводних и изолационих материјала класификовани су према понашању у односу на електричну енергију. Постоје они који су способни да проводе струју и други који то, напротив, не могу. Ови материјали имају различите карактеристике и користе се у различитим секторима индустрије и дома.
У овом чланку ћемо вам рећи све што треба да знате о проводним и изолационим материјалима и чему служи сваки од њих.
Проводни и изолациони материјали
Материјали се могу поделити у две широке категорије: проводници и изолатори. Исправније би их дефинисати као добре и лоше проводнике, у зависности од тога да ли сваки материјал олакшава или отежава вожњу. Ова подела утиче на топлотну проводљивост (тј. пренос топлоте) или на електричну проводљивост (тј. проток струје).
Да ли супстанца проводи електрицитет или не зависи од лакоће са којом електрони могу да прођу кроз њу. Протони се не крећу јер, иако носе електрични набој, везују се за друге протоне и неутроне у језгру. Валентни електрони су попут егзопланета које круже око звезда. Они су довољно привучени да остану на месту, али Није увек потребно много енергије да их склоните са места.
Метали лако губе и добијају електроне, па владају листом проводника. Органски молекули су углавном изолатори, делом зато што их држе заједно ковалентне везе (обични електрони), али и зато што водоничне везе помажу у стабилизацији многих молекула. Већина материјала нису ни добри проводници ни добри изолатори. Они не проводе струју лако, али са довољно енергије, електрони се крећу.
Неки изолациони материјали се налазе у чистом стању, али се понашају или реагују ако су допиране малим количинама другог елемента или ако садрже нечистоће. На пример, већина керамике су одлични изолатори, али ако их модификујете, можете добити суперпроводнике. Чиста вода је изолатор, али прљава вода је мање проводљива, док слана вода са слободно плутајућим јонима добро проводи.
Шта је проводни материјал?
Проводници су они материјали који омогућавају електронима да слободно пролазе између честица. Предмети направљени од проводних материјала омогућиће пренос наелектрисања преко целе површине објекта. Ако се наелектрисање пренесе на објекат на одређеној локацији, брзо се дистрибуира по целој површини објекта.
Расподела наелектрисања је резултат кретања електрона. Проводни материјали омогућавају транспорт електрона од једне честице до друге јер ће наелектрисани објекат увек распоређивати свој набој све док се укупна одбојна сила између вишка електрона не минимизира. На овај начин, ако наелектрисани проводник дође у контакт са другим предметом, проводник може чак и да пренесе свој набој на тај објекат.
Пренос наелектрисања између објеката је вероватније да ће се десити ако је други објекат направљен од проводног материјала. Проводници омогућавају пренос наелектрисања кроз слободно кретање електрона.
Шта је полупроводнички материјал?
Међу проводним материјалима налазимо материјале који имају исту функцију, али могу да делују и као изолатори, иако то зависи од више фактора. Ови фактори су:
- електрично поље
- магнетно поље
- притисак
- инцидентно зрачење
- температуру вашег окружења
Највише коришћени полупроводнички материјали су силицијум, германијум и тек недавно је коришћен сумпор као полупроводнички материјал.
Шта је суперпроводни материјал?
Овај материјал је фасцинантан јер има својствену способност да материјал проводи електричну струју, али под правим условима, без отпора или губитка енергије.
Генерално, отпорност металних проводника опада са опадањем температуре. Када се достигне критична температура, отпор суперпроводника драматично опада, али осигурава да енергија унутра настави да тече, иако без струје. Ствара се суперпроводљивост.
Јавља се у широком спектру материјала, укључујући једноставне легуре попут калаја или алуминијума које не показују електрични отпор, чиме се спречава да материјал уђе у свој домен. Што је Мајснеров ефекат, омогућава да се материјал одбије, држећи га на површини.
Шта је изолациони материјал
За разлику од проводника, изолатори су материјали који спречавају слободан проток електрона од атома до атома и од молекула до молекула. Ако се оптерећење пренесе на изолатор на одређеној локацији, вишак оптерећења ће остати на првобитној локацији оптерећења. Изолационе честице не дозвољавају слободан проток електрона, тако да је наелектрисање ретко равномерно распоређено по површини изолационог материјала.
Иако изолатори нису корисни за пренос наелектрисања, играју виталну улогу у електростатичким експериментима и демонстрацијама. Проводни објекти се обично постављају на изолационе објекте. Овакав распоред проводника изнад изолатора спречава пренос наелектрисања са проводног објекта у његову околину, избегавајући незгоде као што су кратки спојеви или струјни удар. Овај распоред нам омогућава да манипулишемо проводљивим објектом без додиривања.
Дакле, можемо рећи да изолациони материјал делује као ручка за проводник на врху мобилног лабораторијског стола. На пример, ако се алуминијумска конзерва соде користи за пуњење експеримената, лименка треба да се монтира на врх пластичне чаше. Стакло делује као изолатор, спречавајући цурење лименке соде.
Примери проводних и изолационих материјала
Примери проводних материјала укључују следеће:
- платити
- бакар
- злато
- алуминиј
- Хиерро
- челика
- месинг
- бронза
- жива
- графит
- морска вода
- бетон
Примери изолационих материјала укључују следеће:
- чаше
- гума
- петролеум
- асфалт
- фибергласа
- порцелан
- керамички
- кварц
- памук (сув)
- папир (сув)
- суво дрво)
- пластика
- област
- диамантес
- чиста вода
- гумица
Подела материјала на категорије проводника и изолатора је нешто као вештачка подела. Прикладније је материјал поставити негде дуж континуума.
Мора се схватити да сви проводни материјали немају исту проводљивост, а нису сви изолатори подједнако отпорни на кретање електрона. Проводљивост је аналогна транспарентности неких материјала према светлости.: Материјали који лако "пролазе" светлост називају се "провидним", док се они који не "пролазе" лако називају "прозирним". Међутим, немају сви провидни материјали исту оптичку проводљивост. Исто важи и за електричне проводнике, неки су бољи од других.
Они са високом проводљивошћу, познати као суперпроводници, постављају се на један крај, а материјали ниже проводљивости се постављају на други крај. Као што видите горе, метал ће бити постављен близу најпроводнијег краја, док стакло ће бити постављено на другом крају континуума. Проводљивост метала може бити трилион трилиона пута већа од проводљивости стакла.
Температура такође утиче на проводљивост. Како температура расте, атоми и електрони добијају енергију. Неки изолатори, као што је стакло, су лоши проводници када су хладни, али и даље добри проводници када су врући. Већина метала су бољи проводници.. Омогућавају хлађење и лошије проводнике када су врући. Неки добри проводници су пронађени у суперпроводницима на веома ниским температурама.
Надам се да са овим информацијама можете сазнати више о проводним и изолационим материјалима.