10 Voorbeelden van elektrische geleiders en isolatoren

Wat maakt een materiaal tot geleider of isolator? Simpel gezegd, elektrische geleiders zijn materialen die elektriciteit geleiden en isolatoren zijn materialen die dat niet doen. Of een stof elektriciteit geleidt, wordt bepaald door hoe gemakkelijk elektronen er doorheen bewegen.

Elektrische geleidbaarheid is afhankelijk van elektronenbeweging omdat protonen en neutronen niet bewegen - ze zijn gebonden aan andere protonen en neutronen in atoomkernen.

valentie-elektronen zijn als buitenplaneten in een baan om een ​​ster. Ze voelen zich voldoende aangetrokken tot hun atomen om op hun plaats te blijven, maar het kost niet altijd veel energie om ze van hun plaats te krijgen - deze elektronen dragen gemakkelijk elektrische stromen. Anorganische stoffen zoals metalen en plasma's die gemakkelijk elektronen verliezen en winnen, staan ​​bovenaan de lijst met geleiders.

Organische moleculen zijn meestal isolatoren omdat ze bij elkaar worden gehouden covalente (gedeelde elektronen) bindingen

Sommige materialen in pure vorm zijn isolatoren, maar zullen geleiden als ze worden gedoteerd met kleine hoeveelheden van een ander element of als ze onzuiverheden bevatten. Zo zijn de meeste keramiek uitstekende isolatoren, maar als je ze verdooft, kun je een supergeleider maken. Zuiver water is een isolator, vuil water geleidt zwak en zout water - met zijn vrij zwevende ionen - geleidt goed.

De het beste elektrische geleider, onder omstandigheden van normale temperatuur en druk, is de metallic element zilver. Zilver is echter niet altijd een ideale keuze als materiaal, omdat het duur is en gevoelig is voor aanslag, en de oxidelaag die bekend staat als aanslag niet geleidend is.

Evenzo verminderen roest, verdigris en andere oxidelagen de geleidbaarheid, zelfs bij de sterkste geleiders. De meest effectieve elektrische geleiders zijn:

1. Zilver
2. Goud
3. Koper
4. Aluminium
5. Kwik
6. Staal
7. Ijzer
8. Zeewater
9. Beton
10. Kwik

Andere sterke geleiders zijn onder meer:

• Platina
• Messing
• Bronzen
• Grafiet
• Vuil water
• Citroensap

Elektrische ladingen stromen niet vrij door isolatoren. Dit is in veel gevallen een ideale kwaliteit - sterke isolatoren worden vaak gebruikt om geleiders te coaten of een barrière te vormen om elektrische stromen onder controle te houden. Dit is te zien aan met rubber beklede draden en kabels. De meest effectieve elektrische isolatoren zijn:

1. Rubber
2. Glas
3. Puur water
4. Olie
5. Lucht
6. Diamant
7. Droog hout
8. Droog katoen
9. Plastic
10. Asfalt

Andere sterke isolatoren zijn onder meer:

• Glasvezel
• Droog papier
• Porselein
• Keramiek
• Kwarts

De vorm en grootte van een materiaal beïnvloeden de geleidbaarheid. Een dik stuk stof zal bijvoorbeeld beter geleiden dan een dun stuk van dezelfde maat en lengte. Als u twee stukken materiaal van dezelfde dikte heeft, maar de ene is korter dan de andere, zal de kortere beter werken omdat het kortere stuk minder weerstand heeft, net zoals het gemakkelijker is om water door een korte pijp te persen dan door een lange een.

Temperatuur beïnvloedt ook de geleidbaarheid. Naarmate de temperatuur stijgt, krijgen atomen en hun elektronen energie. Sommige isolatoren zoals glas zijn slechte geleiders als ze koel zijn, maar goede geleiders als ze warm zijn; de meeste metalen zijn betere geleiders als ze koel zijn en minder efficiënte geleiders als ze warm zijn. Sommige goede geleiders worden supergeleiders bij extreem lage temperaturen.

Soms verandert geleiding zelf de temperatuur van een materiaal. Elektronen stromen door geleiders zonder de atomen te beschadigen of slijtage te veroorzaken. Bewegende elektronen ervaren echter wel weerstand. Hierdoor kan de stroom van elektrische stromen geleidende materialen verwarmen.