Ηλεκτρικός αγωγός εναντίον μονωτή
Η ηλεκτρική μόνωση και η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι δύο από τις πιο σημαντικές ιδιότητες της ύλης. Σε τομείς όπως η ηλεκτρική μηχανική, η ηλεκτρονική μηχανική, η θεωρία ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και η περιβαλλοντική φυσική, οι ιδιότητες μόνωσης και οι ιδιότητες αγωγιμότητας της ύλης έχουν μεγάλη σημασία. Δεδομένου ότι οι οικονομίες μας λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια, είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε καλή κατανόηση τέτοιων θεμάτων. Μερικά από τα καθημερινά μας φαινόμενα μπορούν να περιγραφούν χρησιμοποιώντας την αγωγιμότητα και τη μόνωση της ύλης. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι 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 παρουσιάζουν αντίστοιχες ιδιότητες, καθημερινά φαινόμενα που αφορούν την αγωγιμότητα και τη μόνωση και τέλος τις διαφορές τους.
Ηλεκτρικοί αγωγοί
Οι ηλεκτρικοί αγωγοί ορίζονται ως υλικά με δωρεάν φορτία που θα μπορούσαν να κινηθούν. Σε αυτό το πλαίσιο, δεδομένου ότι κάθε υλικό έχει τουλάχιστον ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο λόγω θερμικής ανάδευσης, κάθε υλικό είναι ένας αγωγός. Αυτό ισχύει στη θεωρία. Ωστόσο, στην πράξη οι αγωγοί είναι υλικά που θα άφηναν ορισμένη ποσότητα ρεύματος να περάσει μέσα από αυτούς. Τα μέταλλα έχουν μεταλλική δομή δεσμού, η οποία είναι ένα θετικό ιόν που καταποντίζεται σε μια θάλασσα ηλεκτρονίων. Ένα μέταλλο δωρίζει όλα τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού κελύφους του στη δεξαμενή ηλεκτρονίων. Επομένως, τα μέταλλα έχουν μεγάλη ποσότητα ελεύθερων ηλεκτρονίων, επομένως είναι πολύ καλοί αγωγοί. Ένας άλλος τρόπος αγωγής είναι η ροή της οπής. Όταν ένα άτομο σε μια δομή πλέγματος απελευθερώνει ένα ηλεκτρόνιο, το άτομο γίνεται θετικό. Αυτό το κενό κέλυφος ηλεκτρονίων είναι γνωστό ως τρύπα. Αυτή η οπή μπορεί να πάρει ένα ηλεκτρόνιο από το γειτονικό άτομο προκαλώντας μια τρύπα στο γειτονικό άτομο. Όταν αυτή η μετατόπιση συνεχίζεται, αυτό γίνεται ρεύμα. Τα ιόντα στα ιοντικά διαλύματα λειτουργούν επίσης ως φορείς ρεύματος. Όλες οι ηλεκτρικές γραμμές μας αποτελούνται από αγώγιμα μέταλλα. Τα μέταλλα και τα διαλύματα αλάτων είναι καλό παράδειγμα για αγωγούς. Εάν η αγωγιμότητα ενός αγωγού είναι χαμηλή, σημαίνει ότι το μέσο αντιστέκεται στη ροή του ρεύματος. Αυτό είναι γνωστό ως αντίσταση του αγωγού. Η αντίσταση του μέσου προκαλεί απώλεια ενέργειας με τη μορφή θερμότητας.
Ηλεκτρικοί μονωτές
Οι ηλεκτρικοί μονωτές είναι υλικά που δεν έχουν δωρεάν χρεώσεις. Αλλά στην πράξη, κάθε υλικό έχει μερικά ελεύθερα ηλεκτρόνια λόγω θερμικής ανάδευσης. Ένας τέλειος μονωτήρας δεν θα άφηνε να περάσει ρεύμα ακόμα κι αν η διαφορά τάσης στους ακροδέκτες είναι άπειρη. Ωστόσο, ένας κανονικός μονωτήρας θα άφηνε 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 η τάση διάσπασης για αυτό το υλικό. Μετά τη βλάβη, θα υπάρχει ροή ρεύματος λόγω της υψηλής τάσης. Το απεσταγμένο νερό, η μαρμαρυγία και τα περισσότερα πλαστικά είναι παραδείγματα μονωτών.
|
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ηλεκτρικών αγωγών και μονωτών; • Οι ηλεκτρικοί αγωγοί έχουν μηδενική ή πολύ μικρή αντίσταση, ενώ οι ηλεκτρικοί μονωτές έχουν πολύ υψηλή ή άπειρη αντίσταση. • Οι αγωγοί έχουν δωρεάν χρεώσεις, ενώ οι μονωτές δεν έχουν δωρεάν χρεώσεις. • Οι αγωγοί αφήνουν ρεύμα, ενώ οι μονωτές όχι. |
Σχετικά θέματα:
Διαφορά μεταξύ θερμομονωτικού και αγωγού
