Що таке провідник і діелектрик?

Всі матеріали, що існують в природі, розрізняються своїми електричними властивостями. Таким чином, з усього різноманіття фізичних речовин в окремі групи виділяються діелектричні матеріали та провідники електричного струму.

Що являють собою провідники?

Провідник – це такий матеріал, особливістю якого є наявність в складі вільно пересуваються заряджених частинок, які поширені по всьому речовині.

Проводять електричний струм речовинами є розплави металів і самі метали, недистильованих вода, розчин солей, вологий грунт, людське тіло.

Метал – це найкращий провідник електричного струму. Також і серед неметалів є хороші провідники, наприклад, вуглець.

Все, що існують в природі провідники електричного струму, характеризуються двома властивостями:

  • показник опору;
  • показник електропровідності.

Опір виникає через те, що електрони при русі відчувають зіткнення з атомами і іонами, які є своєрідним перешкодою. Саме тому провідникам присвоєна характеристика електричного опору. Зворотною опору величиною є електропровідність.

Електропровідність – це характеристика (здатність) фізичного речовини проводити струм. Тому властивостями надійного провідника є низький опір потоку електронів, що рухаються і, отже, висока електропровідність. Тобто, кращий провідник характеризується великим показником провідності.

Наприклад кабельна продукція: мідний кабель має більшу електропровідність у порівнянні з алюмінієвим.

Що представляють собою діелектрики?

Діелектрики – це такі фізичні речовини, в яких при занижених температурах відсутні електричні заряди. До складу таких речовин входять лише атоми нейтрального заряду і молекули. Заряди нейтрального атома мають тісний зв’язок один з одним, тому позбавлені можливості вільного переміщення по всьому речовині.

Найкращим діелектриком є ​​газ. Інші непровідні електричний струм матеріали – це скляні, порцелянові, керамічні вироби, а також гума, картон, сухе дерево, смоли і пластмаси.

Діелектричні предмети – це ізолятори, властивості яких головним чином залежні від стану навколишньої атмосфери. Наприклад, при високій вологості деякі діелектричні матеріали частково позбавляються своїх властивостей.

Провідники і діелектрики широко використовуються в сфері електротехніки для вирішення різних завдань.

Наприклад, вся кабельно-провідникова продукція виготовляється з металів, як правило, з міді або алюмінію. Оболонка проводів і кабелів полімерна, також, як і вилках всіх електричних приладів. Полімери – відмінні діелектрики, які не допускають пропуску заряджених частинок.

Срібні, золоті і платинові вироби – дуже хороші провідники. Але їх негативна характеристика, яка обмежує використання, полягає в дуже високій вартості.

Тому застосовуються такі речовини в сферах, де якість набагато важливіше ціни, яка за нього сплачується (оборонна промисловість і космос).

Мідні і алюмінієві вироби також є хорошими провідниками, при цьому мають не таку високу вартість. Отже, використання мідних і алюмінієвих проводів поширене повсюдно.

Вольфрамові і молібденові провідники мають менш хороші властивості, тому використовуються в основному в лампочках розжарювання і нагрівальних елементах високої температури. Погана електропровідність може істотно порушити роботу електронних схем.

Діелектрики також різняться між собою своїми характеристиками і властивостями. Наприклад, в деяких діелектричних матеріалах також присутні вільні електрично заряди, нехай і в невеликій кількості. Вільні заряди виникають через теплових коливань електронів, тобто підвищення температури все-таки в деяких випадках провокує відрив електронів від ядра, що знижує ізоляційні властивості матеріалу. Деякі ізолятори відрізняються великим числом «відірваних» електронів, що говорить про поганих ізоляційних властивостях.

Найкращий діелектрик – повний вакуум, якого дуже важко домогтися на планеті Земля.

Повністю очищена вода також має високі діелектричні властивості, але такої навіть не існує в реальності. При цьому варто пам’ятати, що присутність будь-яких домішок в рідині наділяє її властивостями провідника.

Головний критерій якості будь-якого діелектричного матеріалу – це ступінь відповідності до покладених на нього функцій в конкретній електричній схемі. Наприклад, якщо властивості діелектрика такі, що витік струму зовсім незначна і не приносить ніякої шкоди роботі схеми, то діелектрик є надійним.

Що таке напівпровідник?

Проміжне місце між діелектриками і провідниками займають напівпровідники. Головна відмінність провідників полягає в залежності ступеня електропровідності від температури і кількості домішок в складі. При тому матеріалу властиві характеристики і діелектрика, і провідника.

З ростом температури електропровідність напівпровідників зростає, а ступінь опору при цьому падає. При зниженні температури опір прагне до нескінченності. Тобто, при досягненні нульової температури напівпровідники починають вести себе як ізолятори.

Напівпровідниками є кремній і германій.

Посилання на основну публікацію