anlamak istiyorum iletken ve yalıtkan malzemeler arasındaki farklar? O halde bu metin tam size göre. Ödeme!
iletkenler hareketini sağlayan malzemelerdir. elektrik ücretleri içinde büyük bir kolaylıkla. Bu malzemeler büyük miktarda elektronlar onlara potansiyel bir fark uyguladığımızda gerçekleştirilebilecek ücretsiz. Bakır, platin ve altın gibi metaller iyi iletkenlerdir.
Materyaller izolatörler elektrik yüklerinin geçişine büyük bir muhalefet sunanlardır. Bu malzemelerde elektronlar genel olarak atom çekirdeğine güçlü bir şekilde bağlıdır ve bu nedenle kolayca iletilemezler. Kauçuk, silikon, cam ve seramik gibi malzemeler yalıtkanlara iyi örneklerdir.
İletkenlik x Direnç
Bir malzemenin iletken mi yoksa yalıtkan mı olduğunu gösteren fiziksel özelliği, direnç, aynı zamanda spesifik direnç olarak da bilinir. Sembolü olan özdirenç ρ, ölçülür Ω.m, Uluslararası Birimler Sistemine göre. Direncin yanı sıra büyüklük var iletkenlik, sembolü ile gösterilir σ, Bir malzemenin iletkenliği, özdirencinin tersidir, yani:
İletkenlik ve özdirenç ters orantılı büyüklüklerdir.
İletkenlik ve direnç ters orantılı büyüklüklerdir, yani bir malzemenin direnci yüksekse iletkenliği düşüktür ve bunun tersi de geçerlidir. Aynı şekilde, aynı koşullar verildiğinde, iletken bir malzeme, yalıtkan malzemelerin özelliklerine sahip değildir. İletkenlik ölçü birimi Ω-1.m-1.
Klasik fiziğe göre, bir malzemenin özdirenci, mikroskobik ve daha temel nicelikler kullanılarak hesaplanabilir. şarj etmek ve makarna Malzemelerin elektriksel özelliklerinin incelenmesi için büyük önem taşıyan iki miktara ek olarak elektronların sayısı: o orta serbest yol bu ortalama boş zaman. Bu tür açıklamalar, sürüş için bilinen fiziksel bir modelden gelir. drude modeli.
Elektronların ortalama serbest yolu, atomlarla çarpışmadan bir malzeme içinde taşınabilecekleri mesafeyi ifade eder. Malzemenin kristal yapısını oluştururken, ortalama serbest zaman elektronların serbest yol boyunca hareket edebildiği zaman aralığıdır. ortalama. İletken malzemelerde, hem ortalama serbest yol hem de ortalama boş zaman, elektronların kolayca hareket edemediği yalıtkan malzemelerden önemli ölçüde daha uzundur.
Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)
Ayrıca bakınız: hareket halindeki elektrik yükleri
Drude'un modeline göre, elektronlar sıcaklıklarından dolayı ve aynı zamanda bir elektrik potansiyelinin uygulanmasından dolayı iletken malzemelerin içinde hareket eder (titreşim ve öteleme). Bununla birlikte, elektronların hareket hızı sizinkinin aksine son derece yüksektir. sürüş hızı, az sayıda olan saatte santimetre. Bunun nedeni, yüksek hızlarda hareket etmelerine rağmen elektronların malzemeyi oluşturan atomlarla sürekli çarpışmalara maruz kalması ve dolayısıyla hızlarının bir kısmını kaybetmesidir.
Elektronlar yön yönünde sürüklendiği için bu çarpışmaların ortaya çıkan hareketi boş değildir. elektrik akımı, ancak çok yavaş. Yalıtkan malzemelerde ise elektronların ortalama serbest yolu o kadar küçüktür ki, çok büyük bir potansiyel farkı uygulanmadıkça elektrik akımı oluşmaz.
Neden bazı malzemeler yalıtkanken diğerleri iletkendir?
Şu anda, malzemelerin elektrik akımı iletim kapasitesinin açıklaması, maddenin kuantum yönlerini içeren karmaşık teorik argümanlara dayanmaktadır. Bu açıklamanın arkasındaki teori denir teoriiçindebantlar.
Bant teorisine göre, yalıtkan malzemelerde elektronlar, yapılması gereken minimumun altında enerji seviyelerine sahiptir. İletken malzemelerde ise elektronlar, iletimlerinin gerçekleşmesi için minimum enerjiden daha yüksek enerji seviyelerine sahiptir.
Bir miktar enerji, iletilebilen elektronları yapamayanlardan ayırır. Bu enerji denir boşluk. Yalıtım malzemelerinde, boşluk çok büyüktür ve bu nedenle elektronlarının bir noktadan diğerine hareket etmesi için ona büyük miktarda enerji uygulamak gerekir. İletken malzemelerde, boşluk enerji sıfırdır veya çok küçüktür, bu nedenle elektronlar içinde kolayca hareket edebilir.
Kauçuk gibi malzemelerde boşluk enerjisi çok yüksektir.
iletken malzemeler
İletken malzemelerin ortak bir özelliği vardır: elektrik akımı bunların içinden kolayca iletilir. Başlıca özellikleri, düşük elektronlara ek olarak serbest elektronların bolluğudur. elektrik dirençleri.
Elektrik malzemeleri yük taşımadan elektriksel olarak yüklendiğinde, içinde olduklarını söyleriz. dengeelektrostatik. Bu durumda, elektronlar malzemenin en dış katmanlarını işgal eder ve yükleri ile büyük hareketlilikleri arasındaki itme nedeniyle kendilerini yalnızca yüzeyinde konumlandırırlar.
Ayrıca bakınız: Coulomb yasası
→ Elektrik iletkenleri örneği
Genel olarak metaller iyi elektrik iletkenleridir ve bu nedenle elektrik akımının iletilmesinde, elektrik devrelerinde ve elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Metallere ek olarak, bazı tuzlar sıvı ortamda çözündüklerinde elektrik akımlarının oluşmasına da izin verirler. İletken malzeme örneklerine göz atın:
Bakır
Alüminyum
Altın
Gümüş
Alüminyum, elektriksel olarak iletken bir malzemeye örnektir.
Yalıtım malzemeleri
Sen yalıtım malzemeleri elektrik akımının geçişine direnç gösterirler ve bu nedenle geçişini engellemek için yaygın olarak kullanılırlar. Elektrikle yüklendiğinde, bu malzemeler içlerindeki yükleri “tutturur”. Bazı yalıtım malzemeleri polarize olabilir, yani güçlü bir ısıya maruz kaldığında. Elektrik alanı dış, iç kısmında zıt bir elektrik alanı oluşturarak elektrik akımlarının oluşumunu daha da zorlaştırır. Bu davranışı gösterebilen yalıtkan malzemelere dielektrik denir ve yaygın olarak kullanılır. kapasitörler, Örneğin.
Ayrıca bakınız:Elektrik alanı
→ İzolatör örnekleri
İzolatörler, yüklerin hareketine şiddetle karşı çıkar ve bu nedenle yüzeyleri yalıtmak için kullanılır. temas, elektrik çarpması ile kazalardan kaçınma veya iletken tellerdeki enerji kayıplarını azaltma. Yalıtım malzemelerinin bazı örneklerine göz atın:
Silgi
Plastik
Bardak
seramik
Motorlarda ve devrelerde kullanılan bakır teller, bir yalıtım verniği tabakası alır.
Bir yalıtkan iletken olabilir mi?
Yüksek sıcaklıklar, mekanik stres veya büyük potansiyel farkları gibi özel koşullar altında, yalıtım malzemeleri iletken hale gelir. Bu olduğunda, içlerinden geçen elektrik akımı genellikle çok fazla ısınmaya neden olur. Joule etkisinin, yani elektronlar ve malzemeyi oluşturan atomlar arasındaki çarpışmalardan dolayı soru.
Dielektrik kuvvetinin bozulmasının en basit örneği, ışınların oluşumudur: arasında oluşan elektrik alanı. yüklü bulutlar ve yer o kadar büyüktür ki hava iyonize olur ve elektronların atomdan atoma sıçramasına izin verir. Ancak elektrik akımını iletebilen hava, atmosferik deşarjdan sonra tekrar yalıtkan bir ortam haline gelir.
Ayrıca bakınız:Elektrostatik koruma nedir?
İletkenler ve yalıtkanlar hakkında özet
Gümüş ve bakır gibi iletken malzemeler, elektrik akımının geçişine çok az direnç gösterir;
İletken malzemeler, iletim elektronları olarak adlandırılan atom çekirdeğine gevşek bir şekilde bağlı çok sayıda "serbest" elektrona sahiptir;
Cam, kauçuk veya seramik gibi yalıtkan malzemeler elektrik akımının geçişine karşı büyük direnç gösterir;
Yalıtım malzemelerinin elektron sayısı azdır ve çoğu çekirdeklerine sıkıca bağlıdır.
Benden. Rafael Helerbrock
