Co dělá materiál vodičem nebo izolátorem? Jednoduše řečeno, elektrické vodiče jsou materiály, které vést elektřinu a izolátory jsou materiály, které ne. Zda látka vede elektřinu, je určeno tím, jak snadno se přes ni pohybují elektrony.
Elektrická vodivost je závislá na pohybu elektronů, protože protony a neutrony se nepohybují - jsou vázány k jiným protonům a neutronům v atomových jádrech.
Vodiče Vs. Izolátory
valenční elektrony jsou jako vnější planety obíhající kolem hvězdy. Přitahují je natolik, aby jejich atomy zůstaly na svém místě, ale ne vždy to vyžaduje hodně energie, aby je vyhodily z místa - tyto elektrony snadno přenášejí elektrické proudy. Anorganické látky jako kovy a plazmy, které snadno ztratí a získají elektrony, jsou na prvním místě v seznamu dirigentů.
Organické molekuly jsou většinou izolátory, protože je drží pohromadě kovalentní (sdílené elektronové) vazby a protože vodíková vazba pomáhá stabilizovat mnoho molekul. Většina materiálů není dobrým vodičem ani dobrým izolátorem, ale někde uprostřed. Ty nevedou snadno, ale pokud je dodáno dost energie, elektrony se budou pohybovat.
Některé materiály v čisté formě jsou izolátory, ale budou se chovat, pokud jsou dotovány malým množstvím jiného prvku nebo pokud obsahují nečistoty. Například většina keramiky jsou vynikajícími izolátory, ale pokud je dotujete, můžete vytvořit supravodič. Čistá voda je izolátor, špinavá voda vede slabě a slaná voda - se svými volně se pohybujícími ionty - vede dobře.
10 Elektrické vodiče
nejlepší elektrický vodič, za podmínek běžné teploty a tlaku, je kovový prvek stříbro. Stříbro však není vždy ideální volbou jako materiál, protože je drahé a náchylné k pošpinění a oxidová vrstva známá jako skvrna není vodivá.
Podobně rez, verdigris a další oxidové vrstvy snižují vodivost i v nejsilnějších vodičích. Nejúčinnější elektrické vodiče jsou:
- stříbrný
- Zlato
- Měď
- Hliník
- Rtuť
- Ocel
- Žehlička
- Mořská voda
- Beton
- Rtuť
Mezi další silné vodiče patří:
- Platina
- Mosaz
- Bronz
- Grafit
- Špinavá voda
- Citronová šťáva
10 Elektrické izolátory
Elektrické náboje neteče volně izolátory. V mnoha případech je to ideální kvalita - silné izolátory se často používají k pokrytí nebo zajištění bariéry mezi vodiči, aby byly elektrické proudy pod kontrolou. To lze vidět na vodičích a kabelech potažených gumou. Nejúčinnější elektrické izolátory jsou:
- Guma
- Sklenka
- Čistá voda
- Olej
- Vzduch
- diamant
- Suché dřevo
- Suchá bavlna
- Plastický
- Asfalt
Mezi další silné izolátory patří:
- Laminát
- Suchý papír
- Porcelán
- Keramika
- Křemen
Další faktory, které ovlivňují vodivost
Tvar a velikost materiálu ovlivňují jeho vodivost. Například tlustý kus hmoty se bude chovat lépe než tenký kus stejné velikosti a délky. Pokud máte dva kusy materiálu stejné tloušťky, ale jeden je kratší než druhý, tím kratší bude lepší chování protože kratší kus má menší odpor, v podstatě stejným způsobem, že je snazší tlačit vodu krátkou trubkou než dlouhou jeden.
Teplota ovlivňuje také vodivost. Jak se teplota zvyšuje, atomy a jejich elektrony získávají energii. Některé izolátory, jako je sklo, jsou špatné vodiče, když jsou chladné, ale dobré vodiče, když jsou horké; většina kovů jsou lepší vodiče, když jsou chladné, a méně účinné vodiče, když jsou horké. Nějaký dobré vodiče stát se supravodiče při extrémně nízkých teplotách.
Někdy samotné vedení mění teplotu materiálu. Elektrony protékají vodiči bez poškození atomů nebo způsobení opotřebení. Pohybující se elektrony však zažívají odpor. Z tohoto důvodu může proud elektrických proudů zahřívat vodivé materiály.