10 primerov električnih prevodnikov in izolatorjev

Kaj naredi material prevodnik ali izolator? Preprosto povedano, električni vodniki so materiali, ki so voditi elektriko izolatorji pa so materiali, ki jih ne. Ali snov izvaja električno energijo, je določeno s tem, kako enostavno se elektroni premikajo skozi njo.

Električna prevodnost je odvisna od gibanja elektronov, ker se protoni in nevtroni ne premikajo - vezani so na druge protone in nevtrone v atomskih jedrih.

Valenčni elektroni so kot zunanji planeti, ki krožijo okoli zvezde. Njihovi atomi jih pritegnejo dovolj, da ostanejo v položaju, vendar ne potrebuje vedno veliko energije, da bi jih zrušili s svojega mesta - ti elektroni zlahka prenašajo električne tokove. Anorganske snovi, kot so kovine in plazme, ki zlahka izgubljajo in pridobivajo elektrone, so na vrhu seznama prevodnikov.

Organske molekule so večinoma izolatorji, ker jih držijo skupaj kovalentne (deljene elektrone) vezi in ker vodikova vez pomaga stabilizirati številne molekule. Večina materialov ni niti dobrih vodnikov niti dobrih izolatorjev, ampak nekje na sredini. Te se ne izvajajo zlahka, vendar če se nabere dovolj energije, se bodo elektroni premaknili.

Nekateri materiali v čisti obliki so izolatorji, vendar se bodo obnašali, če so prepojeni z majhnimi količinami drugega elementa ali če vsebujejo nečistoče. Na primer, večina keramike je odličnih izolatorjev, toda če jih zasipate, lahko ustvarite superprevodnik. Čista voda je izolator, umazana voda se širi šibko, slana voda - s svojimi prosto plavajočimi ioni - dobro.

The najboljši električni prevodnik v pogojih navadne temperature in tlaka kovinski element srebrn. Vendar srebro ni vedno idealna izbira materiala, ker je drago in je dovzetno za tarnanje, oksidna plast, ki jo imenujemo tarna, pa ni prevodna.

Podobno rja, verdigris in druge oksidne plasti zmanjšujejo prevodnost tudi v najmočnejših prevodnikih. Najučinkovitejši električni dirigenti so:

1. Srebrna
2. Zlato
3. baker
4. Aluminij
5. Živo srebro
6. Jeklo
7. Železo
8. Morska voda
9. Beton
10. Živo srebro

Drugi močni prevodniki vključujejo:

• Platina
• Medenina
• Bronasta
• Grafit
• Umazana voda
• Limonin sok

Električni naboji ne tečejo prosto skozi izolatorje. To je idealna kakovost v mnogih primerih - močni izolatorji se pogosto uporabljajo za premazovanje ali zagotavljanje pregrade med prevodniki, da se električni tokovi nadzorujejo. To je razvidno iz žic in kablov, prevlečenih z gumo. Najučinkovitejši električni izolatorji so:

1. Guma
2. Steklo
3. Čista voda
4. Olje
5. Zrak
6. Diamant
7. Suh les
8. Suh bombaž
9. Plastika
10. Asfalt

Drugi močni izolatorji vključujejo:

• Fiber steklo
• Suh papir
• Porcelan
• Keramika
• Kremen

Oblika in velikost materiala vplivata na njegovo prevodnost. Na primer, debel kos snovi bo deloval bolje kot tanek kos iste velikosti in dolžine. Če imate dva kosa materiala enake debeline, vendar je eden krajši od drugega, bo krajši lepši ker ima krajši kos manjši odpor, na podoben način, da lažje sili vodo skozi kratko cev kot dolgo eno.

Temperatura vpliva tudi na prevodnost. Z rastjo temperature atomi in njihovi elektroni pridobivajo energijo. Nekateri izolatorji, kot so steklo, so slabi prevodniki, ko so hladni, vendar dobri prevodniki, ko so vroči; večina kovin je boljši prevodnik, ko so hladni, in manj učinkoviti prevodniki, ko so vroči. Nekateri dobri dirigenti postati superprevodniki pri izredno nizkih temperaturah.

Včasih sama prevodnost spremeni temperaturo materiala. Elektroni tečejo skozi prevodnike, ne da bi pri tem poškodovali atome ali povzročili obrabo. Vendar se premikajoči se elektroni soočajo z odporom. Zaradi tega tok električnih tokov lahko toplotno prevodne materiale.