Što materijal čini dirigent ili izolator? Jednostavno rečeno, električni vodiči su materijali koji provoditi struju a izolatori su materijali koji to ne čine. Hoće li tvar provoditi elektricitet, određuje se koliko se lako elektroni kreću kroz nju.
Električna vodljivost ovisi o kretanju elektrona jer se protoni i neutroni ne kreću - vezani su za druge protone i neutrone u atomskim jezgrama.
Dirigenti vs. izolatori
valentni elektroni su poput vanjskih planeta koji kruže oko zvijezde. Privučeni su im dovoljno atomi da ostanu u položaju, ali ne treba uvijek puno energije da ih ispustite s mjesta - ovi elektroni lako nose električne struje. Anorganske tvari poput metala i plazme koje lako gube i dobivaju elektrone na vrhu su vodiča.
Organske molekule su uglavnom izolatori jer ih drže zajedno kovalentne (zajedničke elektrone) veze i zato što vezanje vodika pomaže u stabilizaciji mnogih molekula. Većina materijala nisu ni dobri vodiči, ni dobri izolatori, ali negdje u sredini. Oni se lako ne provode, ali ako se isporuči dovoljno energije, elektroni će se kretati.
Neki materijali u čistom obliku su izolatori, ali će se provoditi ako su ometani malim količinama drugog elementa ili ako sadrže nečistoće. Na primjer, većina keramike su odlični izolatori, ali ako ih drogirate, možete stvoriti superprovodnik. Čista voda je izolator, prljava voda slabo provodi, a slana voda - sa svojim slobodno lebdećim ionima - dobro prolazi.
10 Električni provodnici
najbolje električni vodič u uvjetima uobičajene temperature i tlaka je metalni element srebro. Međutim, srebro nije uvijek idealan izbor kao materijal, jer je skupo i podložno zamrljavanju, a oksidni sloj poznat kao tarna nije provodljiv.
Slično tome, rđa, verdigris i drugi oksidni slojevi smanjuju vodljivost čak i u najjačim provodnicima. Najučinkovitiji električni vodiči su:
- Srebro
- Zlato
- Bakar
- aluminijum
- Merkur
- Željezo
- Željezo
- Morska voda
- beton
- Merkur
Ostali snažni vodiči uključuju:
- Platina
- mesing
- bronza
- Grafit
- Prljava voda
- Sok od limuna
10 Električni izolatori
Električni naboji ne prolaze slobodno kroz izolatore. Ovo je idealna kvaliteta u mnogim slučajevima - jaki se izolatori često koriste za oblaganje ili pružanje prepreka između vodiča kako bi se električna struja držala pod kontrolom. To se može vidjeti u žicama i kablovima obloženih gumom. Najefikasniji električni izolatori su:
- Guma
- staklo
- Čista voda
- Ulje
- Zrak
- Dijamant
- Suho drvo
- Suhi pamuk
- plastika
- Asfalt
Ostali jaki izolatori uključuju:
- stakloplastike
- Suhi papir
- Porculan
- Keramika
- Kvarcni
Ostali čimbenici koji utječu na vodljivost
Oblik i veličina materijala utječu na njegovu vodljivost. Na primjer, debeli komad materije bolje će se ponašati od tankog komada iste veličine i duljine. Ako imate dva komada materijala iste debljine, ali jedan je kraći od drugog, kraći će se ponašati bolje jer kraći komad ima manji otpor, na gotovo isti način da je vodu lakše progurati kroz kratku cijev nego dugu jedan.
Temperatura također utječe na vodljivost. Kako temperatura raste, atomi i njihovi elektroni dobivaju energiju. Neki izolatori poput stakla su loši provodnici kada je hladno, ali dobri su provodnici kada je vruće; većina metala su bolji provodnici kad su hladni, a manje učinkoviti vodiči kad su vrući. Neki dobri dirigenti postati supravodiči na ekstremno niskim temperaturama.
Ponekad sama provodnost mijenja temperaturu materijala. Elektroni teku kroz vodiče bez oštećenja atoma ili trošenja. Međutim, pokretni elektroni doživljavaju otpor. Zbog toga protok električnih struja može zagrijavati vodljive materijale.