Токопровідні та ізоляційні матеріали

матеріали, що проводять електричний струм

L струмопровідні та ізоляційні матеріали вони класифікуються відповідно до їхньої поведінки щодо електрики. Є ті, які здатні проводити електрику, і інші, які, навпаки, не можуть цього. Ці матеріали мають різні характеристики і використовуються в різних галузях промисловості та побуту.

У цій статті ми збираємося розповісти вам все, що вам потрібно знати про струмопровідні та ізоляційні матеріали та для чого потрібен кожен з них.

Токопровідні та ізоляційні матеріали

струмопровідні та ізоляційні матеріали

Матеріали можна розділити на дві великі категорії: провідники та ізолятори. Правильніше було б визначити їх як хороші провідники та погані провідники, залежно від того, полегшує чи заважає кожен матеріал водінню. Цей поділ впливає або на теплопровідність (тобто теплопередачу), або на електропровідність (тобто потік струму).

Те, чи проводить речовина електрику, залежить від того, з якою легкістю електрони можуть проходити через неї. Протони не рухаються, оскільки, хоча вони несуть електричний заряд, вони зв’язуються з іншими протонами та нейтронами в ядрі. Валентні електрони схожі на екзопланети, що обертаються навколо зірок. Їх приваблює достатньо, щоб залишатися на місці, але Щоб зняти їх з місця, не завжди потрібно багато енергії.

Метали легко втрачають і набирають електрони, тому керують списком провідників. Органічні молекули здебільшого є ізоляторами, частково тому, що вони утримуються разом за допомогою ковалентних зв’язків (загальні електрони), а також тому, що водневі зв’язки допомагають стабілізувати багато молекул. Більшість матеріалів не є ні хорошими провідниками, ні хорошими ізоляторами. Вони не проводять електрику легко, але з достатньою енергією електрони рухаються.

Деякі ізоляційні матеріали зустрічаються в чистому стані, але вони поводяться або реагують, якщо вони леговані невеликою кількістю іншого елемента або якщо вони містять домішки. Наприклад, більшість кераміки є чудовими ізоляторами, але якщо ви модифікуєте їх, то можна отримати надпровідники. Чиста вода є ізолятором, але брудна вода менш електропровідна, а солона вода з вільно плаваючими іонами добре проводить.

Що таке провідний матеріал?

струмопровідні та ізоляційні матеріали

Провідники - це ті матеріали, які дозволяють електронам вільно протікати між частинками. Об’єкти з провідних матеріалів дозволять переносити заряд по всій поверхні об’єкта. Якщо заряд передається об’єкту в певному місці, він швидко розподіляється по всій поверхні об’єкта.

Розподіл заряду є результатом руху електронів. Провідні матеріали дозволяють транспортувати електрони від однієї частинки до іншої, оскільки заряджений об’єкт завжди буде розподіляти свій заряд, поки загальна сила відштовхування між надлишковими електронами не буде зведена до мінімуму. Таким чином, якщо заряджений провідник стикається з іншим об’єктом, провідник може навіть передати свій заряд цьому об’єкту.

Передача заряду між об’єктами з більшою ймовірністю відбудеться, якщо другий об’єкт виготовлений із провідного матеріалу. Провідники забезпечують передачу заряду за рахунок вільного руху електронів.

Що таке напівпровідниковий матеріал?

метали

Серед струмопровідних матеріалів ми знаходимо матеріали, які мають ту ж функцію, але також можуть діяти як ізолятори, хоча це залежить від кількох факторів. Такими факторами є:

  • електричне поле
  • магнітне поле
  • тиск
  • падаюче випромінювання
  • температура вашого середовища

Найбільш поширені напівпровідникові матеріали Це кремній, германій і лише нещодавно була використана сірка як напівпровідниковий матеріал.

Що таке надпровідний матеріал?

Цей матеріал захоплюючий, тому що йому властива здатність проводити електричний струм, але в правильних умовах, без опору або втрати енергії.

Загалом, питомий опір металевих провідників зменшується зі зниженням температури. Коли досягається критична температура, опір надпровідника різко падає, але забезпечує те, що енергія всередині продовжує текти, хоча і без живлення. Створюється надпровідність.

Він зустрічається в широкому спектрі матеріалів, включаючи прості сплави, такі як олово або алюміній, які не виявляють електричного опору, таким чином запобігаючи проникненню матеріалу в його область. Що є ефектом Мейснера, він дозволяє матеріалу відштовхуватися, утримуючи його на плаву.

Що таке ізоляційний матеріал

На відміну від провідників, ізолятори є матеріалами, які перешкоджають вільному потоку електронів від атома до атома і від молекули до молекули. Якщо навантаження передано на ізолятор у певному місці, надлишкове навантаження залишиться на початковому місці навантаження. Ізоляційні частинки не дають вільного потоку електронів, тому заряд рідко рівномірно розподіляється по поверхні ізоляційного матеріалу.

Хоча ізолятори не корисні для перенесення заряду, відіграють життєво важливу роль в електростатичних експериментах і демонстраціях. Струмопровідні об’єкти зазвичай монтують на ізоляційні об’єкти. Таке розташування провідників над ізолятором запобігає передачі заряду від струмопровідного об’єкта до його оточення, уникаючи нещасних випадків, таких як коротке замикання або ураження електричним струмом. Таке розташування дозволяє нам маніпулювати струмопровідним об’єктом, не торкаючись його.

Отже, можна сказати, що ізоляційний матеріал виконує роль ручки для провідника на верхній частині мобільного лабораторного столу. Наприклад, якщо для завантаження експериментів використовується алюмінієва банка соди, банку слід встановити поверх пластикового стаканчика. Скло виконує функцію ізолятора, запобігаючи протікання банки з газованим напоєм.

Приклади струмопровідних та ізоляційних матеріалів

Приклади струмопровідних матеріалів включають наступне:

  • срібло
  • мідь
  • золото
  • алюміній
  • ієро
  • Акеро
  • латунь
  • бронза
  • ртуть
  • графіт
  • морська вода
  • бетонний

Приклади ізоляційних матеріалів включають наступне:

  • суду
  • каучо
  • масло
  • асфальт
  • склопластик
  • порцеляна
  • керамічні
  • кварц
  • бавовна (суха)
  • папір (сухий)
  • суха дрова)
  • пластик
  • суд окружних суддів
  • алмази
  • чиста вода
  • гумка

Поділ матеріалів на категорії провідників і ізоляторів є чимось на кшталт штучного поділу. Доречніше розмістити матеріал десь уздовж континууму.

Потрібно розуміти, що не всі провідні матеріали мають однакову провідність, і не всі ізолятори однаково стійкі до руху електронів. Провідність аналогічна прозорості деяких матеріалів для світла.: Матеріали, які легко «пропускають» світло, називають «прозорими», а ті, які нелегко «пропускають» — «непрозорими». Однак не всі прозорі матеріали мають однакову оптичну провідність. Те ж саме стосується електричних провідників, одні кращі за інші.

Ті з високою провідністю, відомі як надпровідники, розміщені на одному кінці, а матеріали з низькою провідністю розміщені на іншому кінці. Як ви можете бачити вище, метал буде розміщено біля найбільш електропровідного кінця, поки скло буде розміщено на іншому кінці континууму. Провідність металів може бути в трильйон трильйонів разів більше, ніж у скла.

Температура також впливає на провідність. З підвищенням температури атоми та електрони отримують енергію. Деякі ізолятори, такі як скло, є поганими провідниками в холодному стані, але все ще хорошими провідниками в гарячому. Більшість металів є кращими провідниками.. Вони дозволяють охолоджувати і погіршувати провідники в гарячому стані. Деякі хороші провідники були знайдені в надпровідниках при дуже низьких температурах.

Сподіваюся, що за допомогою цієї інформації ви зможете дізнатися більше про струмопровідні та ізоляційні матеріали.


Будьте першим, щоб коментувати

Залиште свій коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікований. Обов'язкові для заповнення поля позначені *

*

*

  1. Відповідальний за дані: Мігель Анхель Гатон
  2. Призначення даних: Контроль спаму, управління коментарями.
  3. Легітимація: Ваша згода
  4. Передача даних: Дані не передаватимуться третім особам, за винятком юридичних зобов’язань.
  5. Зберігання даних: База даних, розміщена в мережі Occentus Networks (ЄС)
  6. Права: Ви можете будь-коли обмежити, відновити та видалити свою інформацію.