Vous voulez comprendre le différences entre les matériaux conducteurs et isolants? Alors ce texte est pour vous. Vérifier!
Conducteurs sont des matériaux qui permettent le mouvement de charges électriques à l'intérieur avec une grande facilité. Ces matériaux ont une grande quantité de électrons libre, qui peut être menée lorsque nous leur appliquons une différence potentielle. Les métaux comme le cuivre, le platine et l'or sont de bons conducteurs.
Les matériaux isolants sont ceux qui offrent une grande opposition au passage des charges électriques. Dans ces matériaux, les électrons sont, en général, fortement liés aux noyaux atomiques et, par conséquent, ne sont pas facilement conduits. Des matériaux tels que le caoutchouc, le silicone, le verre et la céramique sont de bons exemples d'isolants.
Conductivité x résistivité
La propriété physique qui indique si un matériau est un conducteur ou un isolant est son résistivité, également appelée résistance spécifique. La résistivité, dont le symbole est le
ρ, est mesuré en .m, selon le Système international d'unités. En plus de la résistivité, il y a la grandeur conductivité, désigné par le symbole σ, la conductivité d'un matériau est l'inverse de sa résistivité, c'est-à-dire :
La conductivité et la résistivité sont des quantités inversement proportionnelles.
Conductivité et résistivité sont des quantités inversement proportionnelles, c'est-à-dire que si un matériau a une résistivité élevée, sa conductivité est faible et vice versa. De même, dans les mêmes conditions, un matériau conducteur n'a pas les caractéristiques des matériaux isolants. L'unité de mesure de la conductivité est Ω-1.m-1.
Selon la physique classique, la résistivité d'un matériau peut être calculée en utilisant des quantités microscopiques et plus fondamentales, telles que la charger et le Pâtes d'électrons, en plus de deux grandeurs de grande importance pour l'étude des propriétés électriques des matériaux: o voie libre moyenne C'est le temps libre moyen. De telles explications proviennent d'un modèle physique de conduite connu sous le nom de modèle stupide.
Le libre parcours moyen des électrons fait référence à la distance qu'ils peuvent parcourir à l'intérieur d'un matériau sans entrer en collision avec les atomes qui composent la structure cristalline du matériau, tandis que le temps libre moyen est l'intervalle de temps que les électrons sont capables de parcourir le long du chemin libre moyenne. Dans les matériaux conducteurs, le libre parcours moyen et le temps libre moyen sont considérablement plus longs que dans les matériaux isolants, dans lesquels les électrons ne peuvent pas se déplacer facilement.
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Voir aussi: charges électriques en mouvement
Selon le modèle de Drude, les électrons se déplacent (vibrent et se déplacent) à l'intérieur des matériaux conducteurs, en raison de leur température, mais aussi en raison de l'application d'un potentiel électrique. La vitesse à laquelle les électrons se déplacent, cependant, est extrêmement élevée, contrairement à la vôtre. vitesse de conduite, ce qui est de l'ordre de quelques centimètres par heure. Cela se produit parce que, malgré leur déplacement à grande vitesse, les électrons subissent des collisions constantes avec les atomes qui composent le matériau, perdant ainsi une partie de leur vitesse.
Le mouvement résultant de ces collisions n'est pas nul, car les électrons traînent dans la direction du courant électrique, mais c'est très lent. Dans les matériaux isolants, en revanche, le libre parcours moyen des électrons est si petit que, à moins qu'une très grande différence de potentiel ne soit appliquée, aucun courant électrique ne se forme.
Pourquoi certains matériaux sont-ils isolants et d'autres conducteurs ?
Actuellement, l'explication de la capacité de conduction du courant électrique des matériaux est basée sur des arguments théoriques complexes qui impliquent des aspects quantiques de la matière. La théorie derrière cette explication s'appelle théoriedansbandes.
Selon la théorie des bandes, dans les matériaux isolants, les électrons ont des niveaux d'énergie inférieurs au minimum nécessaire pour être conduits. Dans les matériaux conducteurs, en revanche, les électrons ont des niveaux d'énergie supérieurs à l'énergie minimale pour que leur conduction se produise.
Une quantité d'énergie sépare les électrons qui peuvent être conduits de ceux qui ne le peuvent pas. Cette énergie est appelée écart. Dans les matériaux isolants, le écart il est très grand et il faut donc lui appliquer une grande quantité d'énergie pour que ses électrons se déplacent d'un point à un autre. Dans les matériaux conducteurs, le écart d'énergie est nulle ou très petite, de sorte que les électrons peuvent facilement se déplacer à l'intérieur.
Dans des matériaux comme le caoutchouc, l'énergie de l'écart est très élevée
Matériaux conducteurs
Les matériaux conducteurs partagent une caractéristique commune: le courant électrique est facilement conduit à travers eux. Ses principales caractéristiques sont l'abondance d'électrons libres, en plus de faibles résistances électriques.
Lorsque les matériaux électriques sont chargés électriquement, sans charges de transport, on dit qu'ils sont en équilibreélectrostatique. Dans cette condition, les électrons occupent les couches les plus externes du matériau, se positionnant exclusivement à sa surface, du fait de la répulsion entre leurs charges et de leur grande mobilité.
Voir aussi: La loi de coulomb
→ Exemple de conducteurs électriques
En général, les métaux sont de bons conducteurs électriques et, par conséquent, ils sont largement utilisés dans la transmission du courant électrique, dans les circuits électriques et dans les appareils électroniques. En plus des métaux, certains sels, lorsqu'ils sont dissous dans des milieux liquides, permettent également la formation de courants électriques. Découvrez quelques exemples de matériaux conducteurs :
Cuivre
Aluminium
Or
Argent
L'aluminium est un exemple de matériau électriquement conducteur.
Matériaux isolants
Toi matériaux isolants ils offrent une résistance au passage du courant électrique et, par conséquent, sont largement utilisés pour bloquer son passage. Lorsqu'ils sont chargés électriquement, ces matériaux « piègent » les charges qu'ils contiennent. Certains matériaux isolants peuvent être polarisés, c'est-à-dire lorsqu'ils sont exposés à une forte champ électrique externe, forment en son intérieur un champ électrique opposé, rendant la formation de courants électriques encore plus difficile. Les matériaux isolants capables de présenter un tel comportement sont appelés diélectriques et sont largement utilisés dans condensateurs, par example.
Voir aussi :Champ électrique
→ Exemples d'isolateurs
Les isolants s'opposent fortement au mouvement des charges et sont donc utilisés pour isoler les surfaces de contact, en évitant les accidents avec chocs électriques ou en réduisant les pertes d'énergie dans les fils conducteurs. Découvrez quelques exemples de matériaux isolants :
Caoutchouc
Plastique
Verre
Céramique
Les fils de cuivre, utilisés dans les moteurs et les circuits, reçoivent une couche de vernis isolant.
Un isolant peut-il devenir conducteur ?
Dans des conditions particulières, telles que des températures élevées, des contraintes mécaniques ou d'énormes différences de potentiel, les matériaux isolants deviennent conducteurs. Lorsque cela se produit, le courant électrique qui les traverse provoque généralement un échauffement important dû à de l'effet Joule, c'est-à-dire dû aux collisions entre les électrons et les atomes qui constituent le matériau dans question.
L'exemple le plus simple de claquage de la rigidité diélectrique est celui de la formation de rayons: le champ électrique qui se forme entre les les nuages chargés et le sol sont si grands que l'air s'ionise, permettant aux électrons de rebondir d'atome en atome. Cependant, même en étant capable de conduire le courant électrique, l'air redevient un milieu isolant après décharge atmosphérique.
Voir aussi :Qu'est-ce que le blindage électrostatique ?
Résumé sur les conducteurs et les isolants
Les matériaux conducteurs, tels que l'argent et le cuivre, offrent peu de résistance au passage du courant électrique ;
Les matériaux conducteurs ont un grand nombre d'électrons « libres », faiblement liés aux noyaux atomiques, appelés électrons de conduction ;
Les matériaux isolants, tels que le verre, le caoutchouc ou la céramique, offrent une grande résistance au passage du courant électrique ;
Les matériaux isolants ont un nombre réduit d'électrons et la plupart d'entre eux sont étroitement liés à leurs noyaux.
Par moi Rafael Helerbrock
