Желите да разумете разлике између проводних и изолационих материјала? Дакле, овај текст је за вас. Провери!
Диригенти су материјали који омогућавају кретање електрични набоји унутар ње са великом лакоћом. Ови материјали имају велику количину електрони бесплатно, које се могу спровести када на њих применимо потенцијалну разлику. Метали попут бакра, платине и злата су добри проводници.
Материјали изолатори су они који пружају велико противљење пролазу електричних наелектрисања. У овим материјалима, електрони су, генерално, чврсто везани за атомска језгра и стога нису лако проводљиви. Материјали попут гуме, силикона, стакла и керамике су добри примери изолатора.
Проводљивост к Отпорност
Физичко својство које показује да ли је материјал проводник или је изолатор његово отпорност, познат и као специфични отпор. Отпорност, чији је симбол ρ, мери се у Ω.м, према Међународном систему јединица. Поред отпорности, постоји и величина проводљивости, означено симболом σ, проводљивост материјала је обрнута од његове отпорности, то јест:
Проводљивост и отпорност су обрнуто пропорционалне величине.
Проводљивост и отпорност су обрнуто пропорционалне величине, односно ако материјал има високу отпорност, његова проводљивост је мала и обрнуто. Исто тако, под истим условима, проводни материјал нема карактеристике изолационих материјала. Јединица мере проводљивости је Ω-1.м-1.
Према класичној физици, отпорност материјала може се израчунати помоћу микроскопских и темељнијих величина, као што је напунити и тестенина електрона, поред две величине од великог значаја за проучавање електричних својстава материјала: о средње слободан пут то је просечно слободно време. Таква објашњења потичу из физичког модела вожње познатог као друде модел.
Средњи слободни пут електрона односи се на удаљеност коју могу провести унутар материјала без сударања са атомима који чине кристалну структуру материјала, док је просечно слободно време временски интервал кроз који су електрони у стању да путују слободним путем просек. У проводљивим материјалима, и средњи слободни пут и средње слободно време су знатно дужи него у изолационим материјалима, у којима се електрони не могу лако кретати.
Не заустављај се сада... После оглашавања има још;)
Погледајте такође: електрични набоји у покрету
Према Друдеовом моделу, електрони се крећу (вибрирају и преводе) унутар проводних материјала, због своје температуре, али и због примене електричног потенцијала. Брзина којом се електрони крећу је, међутим, изузетно велика, за разлику од ваше. брзина вожње, што је реда малобројних центиметара на сат. То се дешава јер, упркос кретању великим брзинама, електрони трпе сталне сударе са атомима који чине материјал, губећи тако део своје брзине.
Резултирајуће кретање ових судара није ништавно, јер се електрони вуку у правцу електрична струја, међутим врло је споро. С друге стране, у изолационим материјалима средњи слободни пут електрона је толико мали да се, уколико се не примени врло велика разлика потенцијала, не ствара електрична струја.
Зашто су неки материјали изолациони, а други проводљиви?
Тренутно се објашњење за проводљивост електричне струје материјала заснива на сложеним теоријским аргументима који укључују квантне аспекте материје. Названа је теорија која стоји иза овог објашњења теоријаубендови.
Према теорији опсега, у изолационим материјалима електрони имају ниво енергије испод минимума неопходног за спровођење. У проводљивим материјалима, с друге стране, електрони имају ниво енергије већи од минималне енергије да би дошло до њихове проводљивости.
Количина енергије раздваја електроне који се могу спровести од оних који не могу. Ова енергија се назива јаз. У изолационим материјалима, јаз веома је велика и зато је на њу потребно применити велику количину енергије како би се њени електрони кретали из једне тачке у другу. У проводним материјалима јаз енергије је нула или врло мала, па се електрони лако могу кретати унутар ње.
У материјалима попут гуме, енергија празнине је врло велика
Проводљиви материјали
Проводљиви материјали имају заједничку карактеристику: кроз њих се лако проводи електрична струја. Његове главне карактеристике су обиље слободних електрона, поред ниских електрични отпори.
Када се електрични материјали наелектришу без наелектрисања, кажемо да су унутра равнотежаелектростатички. У овом стању, електрони заузимају најудаљеније слојеве материјала, постављајући се искључиво на његову површину, због одбијања између њихових наелектрисања и велике покретљивости.
Погледајте такође: Кулонов закон
→ Пример електричних проводника
Генерално, метали су добри електрични проводници и због тога се широко користе у преносу електричне струје, у електричним круговима и у електронским уређајима. Поред метала, неке соли, када се растворе у течним медијима, омогућавају и стварање електричних струја. Погледајте неке примере проводљивих материјала:
Бакар
Алуминијум
Злато
Сребро
Алуминијум је пример електрично проводљивог материјала.
Изолациони материјали
ти изолациони материјали пружају отпор пролазу електричне струје и због тога се широко користе за блокирање његовог проласка. Када се електрично напуне, ови материјали „заробљавају“ набоје у себи. Неки изолациони материјали могу бити поларизовани, односно када су изложени јаком утицају електрично поље спољни, чине у својој унутрашњости супротно електрично поље, чинећи стварање електричних струја још тежим. Изолациони материјали способни да показују такво понашање називају се диелектрицима и широко се користе у кондензатори, на пример.
Погледајте такође:Електрично поље
→ Примери изолатора
Изолатори се снажно противе кретању терета и због тога се користе за изолацију површина контакта, избегавајући несреће са електричним ударом или смањујући губитке енергије у жицама проводника. Погледајте неке примере изолационих материјала:
Гума
Пластика
Стакло
Керамика
Бакрене жице, које се користе у моторима и струјним круговима, добијају слој изолационог лака.
Може ли изолатор постати проводник?
Под посебним условима, као што су високе температуре, механичко напрезање или велике потенцијалне разлике, изолациони материјали постају проводљиви. Када се то догоди, електрична струја која пролази кроз њих обично узрокује велико загревање због Јоуле-овог ефекта, односно због судара између електрона и атома који чине материјал у питање.
Најједноставнији пример распада диелектричне чврстоће је настанак зрака: електричног поља које настаје између наелектрисани облаци и тло је толико велико да ваздух постаје јонизован, омогућавајући електронима да се одбијају од атома до атома. Међутим, чак и кад је у стању да проводи електричну струју, ваздух поново постаје изолациони медијум након атмосферског пражњења.
Погледајте такође:Шта је електростатичко оклопљење?
Резиме о проводницима и изолаторима
Проводљиви материјали, попут сребра и бакра, пружају мали отпор пролазу електричне струје;
Проводљиви материјали имају велики број „слободних“ електрона, лабаво везани за атомска језгра, звани проводни електрони;
Изолациони материјали, попут стакла, гуме или керамике, пружају велику отпорност на пролазак електричне струје;
Изолациони материјали имају смањен број електрона и већина њих је чврсто везана за своја језгра.
Ја Рафаел Хелерброцк
