Mi teszi az anyagot vezetőnek vagy szigetelőnek? Egyszerűen fogalmazva: az elektromos vezetők olyan anyagok, amelyek vezeti az áramot és a szigetelők olyan anyagok, amelyek nem. Az, hogy egy anyag vezet-e áramot, az határozza meg, hogy az elektronok milyen könnyen mozognak rajta.
Az elektromos vezetőképesség az elektronmozgástól függ, mivel a protonok és a neutronok nem mozognak - az atommagokban más protonokhoz és neutronokhoz kapcsolódnak.
Vezetők Vs. szigetelők
vegyérték elektronok olyanok, mint egy csillag körül keringő külső bolygók. Elegendően vonzza atomjaikat ahhoz, hogy a helyükön maradjanak, de nem mindig sok energiát igényel a helyükön történő ütés - ezek az elektronok könnyen átviszik az elektromos áramot. Az olyan szervetlen anyagok, mint a fémek és a plazmák, amelyek könnyen elveszítik és elnyerik az elektronokat, vezetik a vezetők listáját.
Szerves molekulák többnyire szigetelők, mert együtt tartják őket kovalens (megosztott elektron) kötések és mivel a hidrogénkötés sok molekulát stabilizál. A legtöbb anyag nem jó vezető vagy jó szigetelő, hanem valahol a közepén. Ezek nem vezetnek könnyen, de ha elegendő energiát szolgáltatnak, az elektronok mozogni fognak.
Néhány tiszta formájú anyag szigetelő anyag, de akkor viselkedik, ha kis mennyiségű más elemrel van feltöltve, vagy ha szennyeződéseket tartalmaz. Például a legtöbb kerámia kiváló szigetelőanyag, ám ha tönkreteszi őket, akkor szupravezetőt is létrehozhat. A tiszta víz szigetelő, a piszkos víz gyengén vezet, a sós víz pedig szabadon lebegő ionokkal jól vezet.
10 elektromos vezeték
Az legjobb elektromos vezető a normál hőmérséklet és nyomás körülményei között: fém elem ezüst. Az ezüst azonban nem mindig ideális anyagválasztás, mivel drága és szennyezõdésre hajlamos, és a kátrányos néven ismert oxidréteg nem vezetõ.
Hasonlóképpen, a rozsda, a gerinc és más oxidrétegek még a legerősebb vezetőknél is csökkentik a vezetőképességet. A leghatékonyabb elektromos vezetékek vannak:
- Ezüst
- Arany
- Réz
- Alumínium
- Higany
- Acél
- Vas
- tengervíz
- Konkrét
- Higany
Egyéb erős vezetők:
- Platina
- Sárgaréz
- Bronz
- Grafit
- Koszos víz
- Citromlé
10 elektromos szigetelő
Az elektromos töltések nem áramlanak szabadon a szigetelőkön. Ez sok esetben ideális minőség - erős szigetelőket gyakran használnak a vezetők bevonására vagy akadályának biztosítására az elektromos áramok ellenőrzés alatt tartása érdekében. Ez látható gumival bevont vezetékekben és kábelekben. A leghatékonyabb elektromos szigetelők:
- Radír
- Üveg
- Tiszta víz
- Olaj
- Levegő
- gyémánt
- Száraz fa
- Száraz pamut
- Műanyag
- Aszfalt
Egyéb erős szigetelők:
- Üveggyapot
- Száraz papír
- Porcelán
- Kerámia
- Kvarc
A vezetőképességet befolyásoló egyéb tényezők
Az anyag alakja és mérete befolyásolja annak vezetőképességét. Például egy vastag anyagdarab jobban viselkedik, mint egy azonos méretű és hosszúságú vékony darab. Ha két darab azonos vastagságú anyagból áll, de az egyik rövidebb, mint a másik, akkor a rövidebb jobban viselkedik mivel a rövidebb darab kevesebb ellenállással rendelkezik, ugyanúgy, mint a víz könnyebb kényszerítése egy rövid csőön, mint egy hosszú egy.
Hőfok szintén befolyásolja a vezetőképességet. A hőmérséklet emelkedésével az atomok és elektronok energiát nyernek. Egyes szigetelők, mint például az üveg, rossz vezetékek, ha hűvös, de jó vezetők, ha forró; a legtöbb fém jobb vezetők, ha hideg, és kevésbé hatékony vezetők, ha forró. Néhány jó vezetők válik szupravezetők rendkívül alacsony hőmérsékleten.
Időnként maga a vezetés megváltoztatja az anyag hőmérsékletét. Az elektronok a vezetékeken keresztül áramolnak anélkül, hogy az atomokat károsítanák vagy kopást okoznának. A mozgó elektronok ellenállást mutatnak. Emiatt az elektromos áramok hővezető anyagokat fűthetnek.