Ηλεκτρικοί αγωγοί και μονωτές

Ηλεκτρικοί αγωγοί και μονωτές

Ορισμένα υλικά επιτρέπουν στο ηλεκτρικό ρεύμα να ρέει πιο ελεύθερα από άλλα. Αυτά τα υλικά ονομάζονται αγωγοί. Άλλα υλικά είναι ανθεκτικά στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτά τα υλικά ονομάζονται μονωτές. Οι αγωγοί και οι μονωτές είναι και οι δύο σημαντικοί στον τομέα των ηλεκτρονικών.

Ηλεκτρικοί αγωγοί

Οι ηλεκτρικοί αγωγοί επιτρέπουν στο ηλεκτρικό ρεύμα να ρέει εύκολα λόγω της σύνθεσης των ατόμων τους. Σε έναν αγωγό, τα εξωτερικά ηλεκτρόνια του ατόμου είναι χαλαρά συνδεδεμένα και μπορούν ελεύθερα να κινούνται μέσω του υλικού όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό φορτίο.

Αγώγιμα υλικά

Γενικά, οι καλύτεροι ηλεκτρικοί αγωγοί είναι μέταλλα . Τα μέταλλα τείνουν να έχουν ηλεκτρόνια στο εξωτερικό στρώμα των ατόμων τους που μοιράζονται ελεύθερα. Το πιο αγώγιμο από όλα τα στοιχεία είναι το ασήμι. Δυστυχώς, το ασήμι είναι πολύ σπάνιο και ακριβό για χρήση στους περισσότερους ηλεκτρικές συσκευές. Σήμερα, ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος ηλεκτρικός αγωγός είναι χαλκός . Ο χαλκός χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικά καλώδια και ηλεκτρικά κυκλώματα σε όλο τον κόσμο.

Αγωγιμότητα και αντίσταση

Ένας άλλος τρόπος σκέψης της αγωγιμότητας είναι το αντίθετο της αντίστασης. Η αντίσταση ενός υλικού είναι μια μέτρηση του πόσο καλά ένα υλικό αντιτίθεται στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Μερικές φορές η αγωγιμότητα αντιπροσωπεύεται από το γράμμα «G» όπου το G είναι το αντίστροφο της αντίστασης, R.

G = 1 / R

Χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm, γνωρίζουμε ότι η αντίσταση ισούται με την τάση διαιρεμένη με ρεύμα ή R = V / I, επομένως

G = I / V
Υπεραγωγοί

Ένας υπεραγωγός είναι ένα υλικό που είναι τέλειος αγωγός. Έχει ηλεκτρική αντίσταση μηδέν. Όλοι οι υπεραγωγοί που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα από επιστήμονες απαιτούν μια πολύ κρύα θερμοκρασία της τάξης του μείον 234 βαθμούς C για να γίνουν υπεραγωγοί.

Ηλεκτρικοί μονωτές

Το αντίθετο ενός αγωγού είναι ένας μονωτής. Ένας μονωτής αντιτίθεται στη ροή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μονωτές είναι σημαντικοί για να μας κρατούν ασφαλείς από την ηλεκτρική ενέργεια. Το καλώδιο που μεταφέρει ηλεκτρισμό στον υπολογιστή ή την τηλεόρασή σας καλύπτεται με μονωτικό ελαστικό που σας προστατεύει από την ηλεκτροπληξία. Οι καλοί μονωτές περιλαμβάνουν γυαλί, αέρα και χαρτί.

Ημιαγωγοί

Ορισμένα υλικά συμπεριφέρονται μεταξύ ενός αγωγού και ενός μονωτή. Αυτά τα υλικά ονομάζονται ημιαγωγοί. Οι ημιαγωγοί είναι σημαντικοί στα ηλεκτρονικά όπως οι υπολογιστές και τα κινητά τηλέφωνα, επειδή η αγωγιμότητά τους μπορεί να ελεγχθεί επιτρέποντας τη ροή ρεύματος σε μία μόνο κατεύθυνση ή μόνο υπό ορισμένες συνθήκες. Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος ημιαγωγός στα ηλεκτρονικά είναι σήμερα πυρίτιο .

Ενδιαφέρουσες πληροφορίες για τους ηλεκτρικούς αγωγούς και τους μονωτές

• Οι περισσότεροι καλοί ηλεκτρικοί αγωγοί είναι επίσης καλοί αγωγοί θερμότητα .
• Θερμοκρασία μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στην αγωγιμότητα ενός υλικού. Γενικά, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία τόσο χαμηλότερη είναι η αγωγιμότητα καθώς αυξάνεται η αντίσταση με τη θερμοκρασία.
• Το αλουμίνιο έχει χαμηλότερη αγωγιμότητα από το χαλκό, αλλά μερικές φορές χρησιμοποιείται στην καλωδίωση για χαμηλότερο κόστος.
• Πολλές ηλεκτρονικές εταιρείες έχουν την έδρα τους στο «Silicon Valley» της Καλιφόρνιας, η οποία έχει το παρατσούκλι του ημιαγωγού πυριτίου.