Ηλεκτρικός αγωγός έναντι μονωτήρα

Η ηλεκτρική μόνωση και η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι δύο από τις σημαντικότερες ιδιότητες της ύλης. Σε τομείς όπως η ηλεκτρολογία, η ηλεκτρονική μηχανική, η θεωρία του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και η φυσική του περιβάλλοντος, οι ιδιότητες μόνωσης και οι ιδιότητες αγωγής της ύλης έχουν μεγάλη σημασία. Δεδομένου ότι οι οικονομίες μας λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια, είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε μια καλή κατανόηση για τέτοια θέματα. Μερικά από τα καθημερινά μας φαινόμενα μπορούν να περιγραφούν χρησιμοποιώντας την αγωγιμότητα και τη μόνωση της ύλης. Σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε ποια είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα και η ηλεκτρική μόνωση, ποιες είναι οι θεωρίες πίσω από την ηλεκτρική αγωγιμότητα και την ηλεκτρική μόνωση, τις ομοιότητές τους, ποια είναι τα υλικά που δείχνουν αντίστοιχη ιδιότητα, καθημερινά φαινόμενα που περιλαμβάνουν αγωγιμότητα και μόνωση, .

Ηλεκτρικοί αγωγοί

Οι ηλεκτρικοί αγωγοί ορίζονται ως υλικά με ελεύθερες επιβαρύνσεις που μπορούν να κινηθούν. Σε αυτό το πλαίσιο, δεδομένου ότι κάθε υλικό έχει τουλάχιστον ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο λόγω της θερμικής ανάδευσης κάθε υλικό είναι ένας αγωγός. Αυτό ισχύει θεωρητικά. Εντούτοις, στην πράξη οι αγωγοί είναι υλικά που θα επιτρέψουν τη διέλευση συγκεκριμένου ρεύματος από αυτά. Τα μέταλλα έχουν μεταλλική δομή σύνδεσης, η οποία είναι ένα θετικό ιόν που απορροφάται από μια θάλασσα ηλεκτρονίων. Ένα μέταλλο δίδει όλα τα εξωτερικά ηλεκτρόνια κελύφους του στην ηλεκτρονική πισίνα. Επομένως, τα μέταλλα έχουν μεγάλη ποσότητα ελεύθερων ηλεκτρονίων, επομένως είναι πολύ καλά αγωγοί. Ένας άλλος τρόπος αγωγιμότητας είναι η ροή οπών. Όταν ένα άτομο σε δομή πλέγματος απελευθερώνει ένα ηλεκτρόνιο, το άτομο γίνεται θετικό. Αυτό το κενό κέλυφος ηλεκτρονίων είναι γνωστό ως τρύπα. Αυτή η τρύπα μπορεί να πάρει ένα ηλεκτρόνιο από το γειτονικό άτομο που προκαλεί μια οπή στο γειτονικό άτομο. Όταν αυτή η μετατόπιση συνεχίζεται, αυτό γίνεται ένα ρεύμα. Τα ιόντα στις ιοντικές λύσεις λειτουργούν επίσης ως τρέχοντες φορείς. Όλες οι ηλεκτρικές γραμμές μας είναι κατασκευασμένες από αγώγιμα μέταλλα. Τα μέταλλα και τα διαλύματα αλατιού αποτελούν καλό παράδειγμα για τους αγωγούς. Εάν η αγωγιμότητα ενός αγωγού είναι χαμηλή, αυτό σημαίνει ότι το μέσο αντιστέκεται στη ροή ρεύματος. Αυτό είναι γνωστό ως αντίσταση του αγωγού. Η αντίσταση του μέσου προκαλεί απώλεια ενέργειας με τη μορφή θερμότητας.

Ηλεκτρικοί μονωτήρες

Οι ηλεκτρικοί μονωτήρες είναι υλικά που δεν έχουν ελεύθερες επιβαρύνσεις. Αλλά στην πράξη, κάθε υλικό έχει κάποια ελεύθερα ηλεκτρόνια λόγω της θερμικής ανάδευσης. Ένας τέλειος μονωτήρας δεν θα άφηνε ένα πέρασμα ρεύματος ακόμη και αν η διαφορά τάσης μεταξύ των ακροδεκτών είναι άπειρη. Ωστόσο, ένας κανονικός μονωτήρας θα αφήσει το ρεύμα να περάσει μετά από μερικές εκατοντάδες βολτ. Όταν εφαρμόζεται υψηλή τάση σε ένα μονωτικό υλικό, τα άτομα μέσα στο υλικό θα πολωθούν. Εάν η τάση είναι επαρκής, τα ηλεκτρόνια θα διαχωριστούν από τα άτομα για να δημιουργήσουν ελεύθερα ηλεκτρόνια. Αυτό είναι γνωστό ως τάση διάσπασης για αυτό το υλικό. Μετά την καταστροφή, θα υπάρξει ροή ρεύματος λόγω της υψηλής τάσης. Το αποσταγμένο νερό, η μαρμαρυγία και τα περισσότερα από τα πλαστικά είναι παραδείγματα μονωτικών.

Σχετικά θέματα:

Διαφορά μεταξύ θερμικού μονωτήρα και αγωγού