Kas padara materiālu par vadītāju vai izolatoru? Vienkārši sakot, elektrības vadītāji ir materiāli, kas vadīt elektrību un izolatori ir materiāli, kuriem to nav. To, vai viela vada elektrību, nosaka tas, cik viegli elektroni pārvietojas caur to.
Elektriskā vadītspēja ir atkarīga no elektronu kustības, jo protoni un neitroni nepārvietojas - tie ir saistīti ar citiem protoniem un neitroniem atomu kodolos.
Diriģenti Vs. Izolatori
Valences elektroni ir kā ārējās planētas, kas riņķo ap zvaigzni. Viņus pievelk pietiekami daudz atomu, lai paliktu stāvoklī, taču tas ne vienmēr prasa daudz enerģijas, lai tos izdzītu no vietas - šie elektroni viegli pārnēsā elektriskās strāvas. Neorganiskas vielas, piemēram, metāli un plazmas, kuras viegli zaudē un iegūst elektronus, ir vadošo ierīču sarakstā.
Organiskās molekulas galvenokārt ir izolatori, jo viņus tur kopā kovalentās (dalītās elektronu) saites un tāpēc, ka saistīšana ar ūdeņradi palīdz stabilizēt daudzas molekulas. Lielākā daļa materiālu nav nedz labi vadītāji, nedz labi izolatori, bet kaut kur pa vidu. Tie nav viegli vadāmi, bet, ja tiek piegādāts pietiekami daudz enerģijas, elektroni pārvietosies.
Daži materiāli tīrā veidā ir izolatori, bet izturēsies, ja tie ir leģēti ar nelielu daudzumu cita elementa vai ja tie satur piemaisījumus. Piemēram, lielākā daļa keramikas ir lieliski izolatori, bet, ja jūs tos lejat, varat izveidot supravadītāju. Tīrs ūdens ir izolators, netīrais ūdens vada vāji, bet sālsūdens ar tā brīvi peldošajiem joniem labi vada.
10 elektrības vadītāji
labākais elektriskais vadītājs parastās temperatūras un spiediena apstākļos ir: metālisks elements sudrabs. Sudrabs ne vienmēr ir ideāla materiāla izvēle, jo tas ir dārgs un jutīgs pret sabojāšanos, un oksīda slānis, kas pazīstams kā aptraipa, nav vadošs.
Līdzīgi rūsa, verdigris un citi oksīdu slāņi samazina vadītspēju pat spēcīgākajos vadītājos. Visefektīvākā elektriskā vadītāji ir:
- Sudrabs
- Zelts
- Vara
- Alumīnijs
- Dzīvsudrabs
- Tērauds
- Dzelzs
- Jūras ūdens
- Betons
- Dzīvsudrabs
Pie citiem spēcīgiem vadītājiem pieder:
- Platinum
- Misiņš
- Bronza
- Grafīts
- Netīrs ūdens
- Citronu sula
10 elektriskie izolatori
Elektriskie lādiņi brīvi neplūst caur izolatoriem. Daudzos gadījumos tā ir ideāla kvalitāte - spēcīgus izolatorus bieži izmanto, lai pārklātu vai izveidotu barjeru starp vadītājiem, lai kontrolētu elektrisko strāvu. To var redzēt vados un kabeļos, kas pārklāti ar gumiju. Visefektīvākie elektriskie izolatori ir:
- Gumija
- Stikls
- Tīrs ūdens
- Eļļa
- Gaiss
- Dimants
- Sausa koksne
- Sausa kokvilna
- Plastmasas
- Asfalts
Pie citiem spēcīgiem izolatoriem pieder:
- Stikla šķiedra
- Sausais papīrs
- Porcelāns
- Keramika
- Kvarcs
Citi faktori, kas ietekmē vadītspēju
Materiāla forma un izmērs ietekmē tā vadītspēju. Piemēram, biezs vielas gabals izturēs labāk nekā plāns tāda paša izmēra un garuma gabals. Ja jums ir divi vienāda biezuma materiāla gabali, bet viens ir īsāks par otru, īsāks izturēsies labāk jo īsākam gabalam ir mazāka pretestība, tādā pašā veidā kā vieglāk ir piespiest ūdeni caur īsu cauruli nekā garu viens.
Temperatūra ietekmē arī vadītspēju. Palielinoties temperatūrai, atomi un to elektroni iegūst enerģiju. Daži izolatori, piemēram, stikls, ir slikti vadītāji, kad ir vēsi, bet labi, ja ir karsti; vairumam metālu ir labāki vadītāji, kad tie ir vēsi, un mazāk efektīvi vadītāji, kad tie ir karsti. Daži labi diriģenti kļūt supravadītāji ārkārtīgi zemā temperatūrā.
Dažreiz pati vadītspēja maina materiāla temperatūru. Elektroni plūst caur vadītājiem, nesabojājot atomus un neradot nodilumu. Tomēr kustīgie elektroni izjūt pretestību. Sakarā ar to elektrisko strāvu plūsma var sildīt vadošus materiālus.