Elektrische geleider versus isolator
Elektrische isolatie en elektrische geleiding zijn twee van de belangrijkste eigenschappen van materie. Op gebieden als elektrotechniek, elektrotechniek, elektromagnetische veldentheorie en omgevingsfysica zijn de isolatie- en geleidingseigenschappen van materie van groot belang. Aangezien onze economieën op elektriciteit draaien, is het van essentieel belang om een goed begrip van dergelijke zaken te hebben. Sommige van onze dagelijkse verschijnselen kunnen worden beschreven met behulp van de geleiding en isolatie van materie. In dit artikel gaan we bespreken wat elektrische geleiding en elektrische isolatie zijn, wat zijn de theorieën achter elektrische geleiding en elektrische isolatie, hun overeenkomsten, wat zijn de materialen die respectievelijke eigenschappen vertonen, dagelijkse verschijnselen met betrekking tot geleiding en isolatie, en tot slot hun verschillen.
Elektrische geleiders
Elektrische geleiders worden gedefinieerd als materialen met vrije ladingen die kunnen bewegen. In deze context, aangezien elk materiaal ten minste één vrij elektron heeft als gevolg van thermische agitatie, is elk materiaal een geleider. Dit is in theorie waar. In de praktijk zijn geleiders echter materialen die een bepaalde hoeveelheid stroom doorlaten. Metalen hebben een metalen bindingsstructuur, wat een positief ion is dat wordt opgeslokt door een zee van elektronen. Een metaal doneert al zijn buitenste schilelektronen aan de elektronenpool. Daarom hebben metalen een grote hoeveelheid vrije elektronen, dus ze zijn zeer goede geleiders. Een andere manier van geleiding is de gatenstroom. Wanneer een atoom in een roosterstructuur een elektron afgeeft, wordt het atoom positief. Deze lege elektronenschil staat bekend als een gat. Dit gat kan een elektron opnemen van het naburige atoom waardoor een gat in het naburige atoom ontstaat. Wanneer deze verschuiving wordt voortgezet, wordt dit een stroom. Ionen in de ionische oplossingen fungeren ook als stroomdragers. Al onze elektrische leidingen zijn gemaakt van geleidende metalen. Metalen en zoutoplossingen zijn een goed voorbeeld voor geleiders. Als de geleidbaarheid van een geleider laag is, betekent dit dat het medium de stroom weerstaat. Dit staat bekend als de weerstand van de geleider. De weerstand van het medium veroorzaakt een energieverlies in de vorm van warmte.
Elektrische isolatoren
Elektrische isolatoren zijn materialen die geen gratis kosten hebben. Maar in de praktijk heeft elk materiaal enkele vrije elektronen als gevolg van thermische agitatie. Een perfecte isolator zou geen stroom doorlaten, zelfs als het spanningsverschil over de klemmen oneindig is. Een normale isolator zou echter na een paar honderd volt stroom doorlaten. Wanneer een hoge spanning over een isolerend materiaal wordt aangelegd, zouden de atomen in het materiaal polariseren. Als de spanning voldoende is, worden elektronen van atomen gescheiden om vrije elektronen te creëren. Dit staat bekend als de doorslagspanning voor dit materiaal. Na de doorslag zal er door de hoogspanning een stroom vloeien. Gedestilleerd water, mica en de meeste kunststoffen zijn voorbeelden van isolatoren.
|
Wat is het verschil tussen elektrische geleiders en isolatoren? • Elektrische geleiders hebben geen of zeer weinig weerstand, terwijl elektrische isolatoren een zeer hoge of oneindige weerstand hebben. • Geleiders hebben gratis kosten, terwijl isolatoren geen gratis kosten hebben. • Geleiders laten stroom door, isolatoren niet. |
Verwante onderwerpen:
Verschil tussen thermische isolator en geleider
