Mis teeb materjalist dirigendi või isolaatori? Lihtsamalt öeldes on elektrijuhid materjalid, mis juhtida elektrit ja isolaatorid on materjalid, mis seda ei tee. See, kas aine juhib elektrit, sõltub sellest, kui kergesti elektronid selle kaudu liiguvad.
Elektrijuhtivus sõltub elektronide liikumisest, kuna prootonid ja neutronid ei liigu - nad on seotud aatomituumade teiste prootonite ja neutronitega.
Dirigendid Vs. Isolaatorid
Valentselektronid on nagu tähe ümber tiirlevad välisplaneedid. Nad on oma aatomitega piisavalt ligitõmbavad, et püsida positsioonil, kuid nende paigast ära löömine ei nõua alati palju energiat - need elektronid kannavad kergesti elektrivoolu. Juhtide edetabelis on anorgaanilised ained, näiteks metallid ja plasmad, mis kergesti kaotavad ja võidavad elektrone.
Orgaanilised molekulid on enamasti isolaatorid, kuna neid hoiab koos kovalentsed (jagatud elektronide) sidemed ja kuna vesinikside aitab stabiliseerida paljusid molekule. Enamik materjale pole ei head juhid ega head isolaatorid, vaid kuskil keskel. Need ei tööta kergesti, kuid kui energiat tarnitakse piisavalt palju, liiguvad elektronid.
Mõned puhtal kujul olevad materjalid on isoleermaterjalid, kuid sobivad juhul, kui neid leotatakse väikese koguse teise elemendiga või kui need sisaldavad lisandeid. Näiteks on enamik keraamikaid suurepäraseid isolaatoreid, kuid kui te neid segate, saate luua ülijuhi. Puhas vesi on isolaator, määrdunud vesi juhib nõrgalt ja soolane vesi koos oma vabalt ujuvate ioonidega juhib hästi.
10 elektrijuhti
parim elektrijuht on tavalise temperatuuri ja rõhu tingimustes: metallist element hõbe. Hõbe pole materjalina alati ideaalne valik, kuna see on kallis ja vastuvõtlik tuhmusele ning tuhmiks tuntud oksiidikiht ei ole juhtiv.
Samamoodi vähendavad rooste, verdigrise ja muude oksiidikihtide juhtivust isegi kõige tugevamates dirigentides. Kõige tõhusam elektriline dirigendid on:
- Hõbe
- Kuld
- Vask
- Alumiinium
- elavhõbe
- Teras
- Raud
- Merevesi
- Betoon
- elavhõbe
Muud tugevad juhid hõlmavad:
- Plaatina
- Messing
- Pronks
- Grafiit
- Määrdunud vesi
- Sidrunimahl
10 elektriisolaatorit
Elektrilaengud ei voola isolaatorite kaudu vabalt. See on paljudel juhtudel ideaalne kvaliteet - elektrivoolu kontrolli all hoidmiseks kasutatakse sageli elektrijuhtide katmiseks või tõkkeks tugevaid isolaatoreid. Seda võib näha kummikattega juhtmetes ja kaablites. Kõige tõhusamad elektriisolaatorid on:
- Kumm
- Klaas
- Puhas vesi
- Õli
- Õhk
- Teemant
- Kuiv puit
- Kuiv puuvill
- Plastist
- Asfalt
Muude tugevate isolaatorite hulka kuuluvad:
- Klaaskiud
- Kuiv paber
- Portselan
- Keraamika
- Kvarts
Muud juhtivust mõjutavad tegurid
Materjali kuju ja suurus mõjutavad selle juhtivust. Näiteks paks aine tükk käitub paremini kui õhuke, sama suuruse ja pikkusega tükk. Kui teil on kaks sama paksusega materjali tükki, kuid üks on teisest lühem, siis töötab lühem materjal paremini kuna lühem tükk on väiksema takistusega, täpselt samamoodi, nagu on lühikese toru kaudu vett kergem sundida kui pikka üks.
Temperatuur mõjutab ka juhtivust. Temperatuuri tõustes võidavad aatomid ja nende elektronid energiat. Mõnede isolaatorite, näiteks klaasi korral on jahedad juhid halvad, kuid kuumade korral head juhid; Enamik metalle on paremad juhid, kui jahedad, ja vähem tõhusad, kui kuumad. Mõni head dirigendid saada ülijuhid eriti madalatel temperatuuridel.
Mõnikord muudab juhtivus ise materjali temperatuuri. Elektronid voolavad läbi juhtide, kahjustamata aatomeid ega põhjustades kulumist. Liikuvad elektronid kogevad siiski vastupidavust. Seetõttu võib elektrivoolu vool juhtivaid materjale soojendada.