10 eksempler på elektriske ledere og isolatorer

Hvad gør et materiale til en leder eller en isolator? Kort sagt, elektriske ledere er materialer der led elektricitet og isolatorer er materialer, der ikke gør det. Hvorvidt et stof leder elektricitet bestemmes af, hvor let elektroner bevæger sig gennem det.

Elektrisk ledningsevne er afhængig af elektronbevægelse, fordi protoner og neutroner ikke bevæger sig - de er bundet til andre protoner og neutroner i atomkerner.

Valenselektroner er som ydre planeter, der kredser om en stjerne. De er tiltrukket af deres atomer nok til at forblive i position, men det tager ikke altid meget energi at banke dem ud af sted - disse elektroner bærer let elektriske strømme. Uorganiske stoffer som metaller og plasmaer, der let mister og får elektroner på listen over ledere.

Organiske molekyler er hovedsageligt isolatorer, fordi de holdes sammen af kovalente (delte elektroniske) bindinger og fordi hydrogenbinding hjælper med at stabilisere mange molekyler. De fleste materialer er hverken gode ledere eller gode isolatorer, men et eller andet sted i midten. Disse fører ikke let, men hvis der tilføres nok energi, bevæger elektronerne sig.

Nogle materialer i ren form er isolatorer, men vil lede, hvis de er doteret med små mængder af et andet element, eller hvis de indeholder urenheder. For eksempel er de fleste keramik fremragende isolatorer, men hvis du doserer dem, kan du oprette en superleder. Rent vand er en isolator, beskidt vand ledes svagt, og saltvand - med dets fritflydende ioner - leder godt.

Det bedst elektriske ledere er under betingelser for almindelig temperatur og tryk metallisk element sølv. Sølv er imidlertid ikke altid et ideelt valg som materiale, fordi det er dyrt og modtageligt for plettet, og oxidlaget, kendt som plet, er ikke ledende.

På samme måde reducerer rust, verdigris og andre oxidlag ledningsevnen selv i de stærkeste ledere. Den mest effektive elektriske ledere er:

1. Sølv
2. Guld
3. Kobber
4. Aluminium
5. Kviksølv
6. Stål
7. Jern
8. havvand
9. Beton
10. Kviksølv

Andre stærke ledere inkluderer:

• platin
• Messing
• Bronze
• Grafit
• Beskidt vand
• Citronsaft

Elektriske ladninger flyder ikke frit gennem isolatorer. Dette er en ideel kvalitet i mange tilfælde - stærke isolatorer bruges ofte til at belægge eller give en barriere mellem ledere for at holde elektriske strømme under kontrol. Dette kan ses i gummibelagte ledninger og kabler. De mest effektive elektriske isolatorer er:

1. Gummi
2. Glas
3. Rent vand
4. Olie
5. Luft
6. Diamant
7. Tørt træ
8. Tør bomuld
9. Plast
10. Asfalt

Andre stærke isolatorer inkluderer:

• Glasfiber
• Tørt papir
• Porcelæn
• Keramik
• Quartz

Formen og størrelsen på et materiale påvirker dets ledningsevne. For eksempel vil et tykt stykke materiale føre bedre end et tyndt stykke af samme størrelse og længde. Hvis du har to stykker af et materiale med samme tykkelse, men den ene er kortere end den anden, vil den kortere styre bedre fordi det kortere stykke har mindre modstand, på meget samme måde som det er lettere at tvinge vand gennem et kort rør end et langt en.

Temperatur påvirker også konduktivitet. Når temperaturen stiger, får atomerne og deres elektroner energi. Nogle isolatorer som glas er dårlige ledere, når de er kølige, men gode ledere, når de er varme; de fleste metaller er bedre ledere, når de er kølige og mindre effektive ledere, når de er varme. Nogle gode ledere blive superledere ved ekstremt lave temperaturer.

Nogle gange ændrer selv ledning temperaturen på et materiale. Elektroner strømmer gennem ledere uden at ødelægge atomer eller forårsage slid. Bevægelige elektroner oplever imidlertid modstand. På grund af dette kan strømmen af ​​elektriske strømme opvarme ledende materialer.