Verschil tussen elektrische geleider en isolator

Elektrische geleider versus isolator

Elektrische isolatie en elektrische geleiding zijn twee van de belangrijkste eigenschappen van materie. Op gebieden als elektrotechniek, elektronische engineering, elektromagnetische veldentheorie en omgevingsfysica hebben de isolerende eigenschappen en geleidende eigenschappen van materie een grote betekenis. Aangezien onze economieën worden aangedreven door elektriciteit, is het van vitaal belang om een ​​goed begrip van dergelijke zaken te hebben. Sommige van onze dagelijkse verschijnselen kunnen worden beschreven met behulp van geleiding en isolatie van materie. In dit artikel gaan we bespreken wat elektrisch geleidingsvermogen en elektrische isolatie zijn, wat zijn de theorieën achter elektrische geleiding en elektrische isolatie, hun gelijkenissen, wat zijn de materialen die respectieve eigenschappen tonen, dagelijkse fenomenen met geleiding en isolatie, en tenslotte hun verschillen.

Elektrische geleiders

Elektrische geleiders worden gedefinieerd als materialen met gratis ladingen die kunnen bewegen. Omdat elk materiaal ten minste één vrij elektron heeft vanwege thermische agitatie, is elk materiaal een geleider. Dit klopt in theorie. In de praktijk zijn geleiders echter materialen die een bepaalde hoeveelheid stroom doorlaten. Metalen hebben een metaalbindingstructuur, een positief ion dat wordt overspoeld 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 vacante elektronenschil staat bekend als een gat. Dit gat kan een elektron opnemen van het aangrenzende atoom waardoor een gat in het aangrenzende atoom ontstaat. Wanneer deze verschuiving wordt voortgezet, wordt dit een stroom. Ionen in de ionische oplossingen fungeren ook als huidige dragers. Al onze elektrische stroomleidingen zijn gemaakt van geleidende metalen. Metalen en zoutoplossingen zijn een goed voorbeeld voor geleiders. Als de geleiding van een geleider laag is, betekent dit dat het medium weerstand biedt aan de stroom. 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 wat vrije elektronen als gevolg van thermische agitatie. Een perfecte isolator laat geen stroom passeren, zelfs als het spanningsverschil over de klemmen oneindig is. Echter, een normale isolator zou de stroom laten passeren na een paar honderd volt. Wanneer een hoog voltage wordt aangebracht over een isolerend materiaal, zouden de atomen in het materiaal polariseren. Als de spanning voldoende is, worden elektronen gescheiden van atomen om vrije elektronen te creëren. Dit staat bekend als de doorslagspanning voor dit materiaal. Na de storing zal er een stroomstoot zijn als gevolg van de hoge spanning. Gedestilleerd water, mica en de meeste kunststoffen zijn voorbeelden van isolatoren.

Gerelateerde onderwerpen:

Verschil tussen thermische isolator en geleider