Ympäristössämme on erilaisia elementtejä. Nämä elementit on järjestetty eri luokkiin niiden fyysisten ominaisuuksien, kuten muodon, koon, värin, rakenteen, napaisuuden, muokattavuuden, liukoisuuden jne., perusteella.
Yksi tällainen tärkeä kategoria, jonka perusteella elementit luokitellaan, on johtavuus. Tämä on komponentin kyky sallia ionien tai elektronien liikkua vapaasti. Johtavuuden perusteella elementit luokitellaan johtimiin ja eristimiin.
Keskeiset ostokset
- Johtimet ovat materiaaleja, jotka mahdollistavat sähkövarauksen virtauksen, mikä tekee niistä välttämättömiä komponentteja sähköpiireissä ja voimansiirrossa.
- Eristeet ovat materiaaleja, jotka vastustavat sähkövarauksen virtausta, suojaavat sähkövirroilta ja auttavat estämään oikosulkuja ja sähkövaaroja.
- Valinta johtimien ja eristeiden välillä riippuu käyttökohteesta, jolloin johtimet helpottavat sähkön virtausta ja eristeet estävät sen.
Johdin vs eriste
Johdin on materiaali tai esine, joka sallii elektronien vapaan virtauksen sen läpi, mikä tekee siitä hyödyllisen sähkövirran kuljettamiseen. Eristin on materiaali tai esine, joka vastustaa elektronien virtausta ja estää siten sähkövirran kulkemisen sen läpi.
Johdin kuvataan materiaaliksi, joka sallii elektronien virrata vapaasti ja helposti tietystä toiseen yhteen tai useampaan suuntaan.
Tällainen vapaa elektronien virtaus sallii lämpö- tai sähkövarausenergian kulkea materiaalin läpi nopeasti.
Toisaalta eriste on materiaali, joka ei salli elektronien virrata vapaasti.
Päinvastoin, se pitää elektronit tiukasti materiaalin atomeissa. Tämän seurauksena se estää materiaalin läpi kulkevan lämmön tai sähkövirran energian vapaan virtauksen.
Vertailu Taulukko
| Vertailuparametri | Kapellimestari | eriste |
|---|---|---|
| Määritelmä | Se viittaa elementteihin, jotka päästävät sähkövirran tai lämmön kulkemaan niiden läpi. | Se viittaa elementteihin, jotka eivät salli sähkövirran tai lämmön kulkea niiden läpi. |
| elektronit | Siinä on vapaasti virtaavia elektroneja. | Siinä on tiiviisti sidotut elektronit. |
| Sähkökenttä | Se löytyy materiaalin pinnasta. | Sitä ei ole materiaalissa. |
| johtokyky | Korkea | Matala |
| Käytetään | Sähköjohtojen, kytkimien ja pistorasioiden valmistus. | Johtojen, kytkimien ja pistorasioiden ulkokuoren valmistus. |
Mikä on Conductor?
v Niillä on korkea johtavuus ja huono sähkö- tai sähkövastus lämpöenergia virtaus.
Tämä johtuu "vapaiden elektronien" läsnäolosta johtimen atomirakenteessa.
"Vapaat elektronit" viittaavat elektroneihin, jotka voidaan helposti vaihtaa muiden atomien elektronien kanssa. Toisin sanoen niiden sidos atomiin, johon he kuuluvat, puuttuu lujuudesta.
Tämä voiman puute mahdollistaa energian vapaan virtauksen atomista toiseen.
Se, missä määrin materiaali tai aine päästää varauksia tai lämpöä kulkemaan sen läpi, riippuu "vapaiden elektronien" määrästä sen atomien uloimmilla kiertoradoilla.
Ainetta tai materiaalia voidaan pitää hyvänä johtimena, jos sen atomien uloimmissa tai reunakuorissa on enemmän "vapaita elektroneja".
Myöskään väliin ei saa jäädä tilaa johtuminen vyöhyke ja valenssikaista (tunnetaan nimellä kielletty energiarako), jotta elektronit voivat siirtyä nopeasti muihin atomeihin.
Esine, joka on valmistettu materiaalista, jolla on johtavia ominaisuuksia, vastaanottaa toisesta esineestä siirretyt varaukset ja mahdollistaa näiden varausten jakautumisen koko pinnalle
elleivät ylimääräisten elektronien väliset hylkivät voimat pienene mahdollisimman paljon.
Varausten vaihtaminen kahden kohteen välillä on helppoa, jos molemmat sisältävät johtavia materiaaleja.
Mielenkiintoista on, että useimmat johtimet koostuvat metalleista, kuten elohopeasta, kuparista, alumiinista, hopeasta ja niin edelleen.
Näistä hopeaa pidetään parhaana johtimena, mutta sitä ei käytetä sähköjohtojen valmistukseen, koska sen hinta on erittäin korkea.
Mikä on eriste?
Sitä kuvataan aineeksi tai materiaaliksi, joka hidastaa tai estää sähkövirran tai lämmön virtausta. Eristeillä on alhainen johtavuus ja korkea lämmön- tai sähköenergian vastustuskyky.
Tämä tapahtuu, koska eristimissä olevien atomien välillä on voimakas kovalenttinen sidos. Näin ollen elektronien vapaata liikkumista tai vaihtoa ei ole.
Eristeissä on myös suuri tila, joka tunnetaan nimellä kielletty rako johtavuuskaistan ja valenssikaistan välillä, mikä vaatii paljon energiaa valenssielektroneilta kulkeakseen tämän raon läpi ja saavuttaakseen johtavuuskaistan.
Kun eristävästä materiaalista koostuvaan esineeseen siirretään jonkin verran varausta tai lämpöä, se jää lähtöasentoon eikä leviä esineen ulkokerroksen poikki.
Tästä syystä esinettä on hierottava sopivalla materiaalilla, jotta se latautuu. Toinen menetelmä, jota voidaan käyttää tällaisen esineen lataamiseen, on induktio.
Sähköpiirissä eristeitä käytetään pääasiassa pitämään johtimet erillään toisistaan ja muista radan ympärillä olevista kohteista.
Eristimet varmistavat, että johtojen läpi kulkeva virta pysyy johdossa eikä siirry mihinkään muuhun johtavasta materiaalista koostuvaan esineeseen.
Lämpöenergian tapauksessa ne hajottavat lämmön virtausreitin absorboimalla säteilylämpöä. Useimmat eristeet sisältävät ei-metalleja, kuten kumia, muovi, posliini, kiille, lasikuitu jne.
Tärkeimmät erot johtimen ja eristimen välillä
- Johdin päästää energian, esim. sähkövarauksen tai lämmön, kulkemaan nopeasti läpi. Samanaikaisesti eriste ei päästä sähkövirtaa tai lämpöä kulkemaan sen läpi.
- Eristeissä on kiinteitä molekyylisidoksia. Samaan aikaan molekyylisidokset ovat hauraita johtimissa.
- Eristeillä on erittäin alhainen johtavuus. Johtimissa ollessaan se on erittäin korkea.
- Eristeillä on erittäin korkea resistanssi, joten elektronit pysyvät yhdessä erittäin lujasti. Toisaalta johtimien vastus on vähäinen.
- Eristeitä ei ole sähkökenttä, ei sisällä eikä pinnalla. Johtimissa ollessaan se löytyy pinnasta ja on edelleen nolla johtimen sisäosassa.
Viimeksi päivitetty: 11. kesäkuuta 2023
Olen tehnyt niin paljon vaivaa kirjoittaakseni tämän blogikirjoituksen tarjotakseni sinulle lisäarvoa. Siitä on minulle paljon apua, jos harkitset sen jakamista sosiaalisessa mediassa tai ystäviesi/perheesi kanssa. JAKAminen ON ♥️
Piyush Yadav on työskennellyt viimeiset 25 vuotta fyysikkona paikallisessa yhteisössä. Hän on fyysikko, joka haluaa tehdä tieteen helpommin lukijoidemme ulottuville. Hän on koulutukseltaan luonnontieteiden kandidaatti ja ympäristötieteiden jatkotutkinto. Voit lukea hänestä lisää hänen sivuiltaan bio-sivu.
Vaikka tekninen sisältö on melko yksityiskohtainen, se on esitetty sulavalla ja mukaansatempaavalla tavalla.
Arvostan artikkelia, joka onnistuu olemaan informatiivinen, mutta ei kuitenkaan liian kuiva tai saavuttamaton tieteelliseltä sisällöltään.
Samaa mieltä, tämä artikkeli löytää loistavan tasapainon teknisen syvyyden ja lukijan saavutettavuuden välillä.
Arvostan esimerkkien ja materiaaliviittausten käyttöä sekä johtimien että eristeiden selittämisessä.
Tässä artikkelissa kerrotaan erittäin tehokkaasti, mikä tekee materiaalista hyvän johtimen.
Elektronien liikkeen tieteelliset monimutkaisuudet johtimissa ja eristimissä on esitetty helposti ymmärrettävällä tavalla.
Ehdottomasti syvemmät näkemykset siitä, miksi tietyt materiaalit ovat johtimia ja toiset eristeitä, ovat kiehtovia.
Johtimien ja eristeiden käytännön sovellukset on kuvattu hyvin kontekstuaalisesti niiden tieteellisten ominaisuuksien kanssa tässä artikkelissa.
Hieno selitys! Arvostan sitä, että keskeiset takeet on hahmoteltu ytimekkäästi, jotta ne on helppo ymmärtää.
Kyllä, vertailutaulukosta on apua johtimien ja eristimien tärkeimpien erojen nopeassa ymmärtämisessä.
Olen samaa mieltä, johtimien ja eristeiden välinen ero on erittäin selvä tässä artikkelissa.
Artikkeli selventää tehokkaasti tärkeimmät erot johtimien ja eristeiden välillä, mikä toimii erinomaisena koulutusresurssina.
Tämä teos vaikuttaa varmasti ihanteellisesti opiskelijoille tai oppijoille, jotka haluavat ymmärtää johtavuuden vivahteita.
Kuka tiesi, että johtimien ja eristeiden oppiminen voi olla niin nautinnollista? Kiitos kirjoittajalle mielenkiintoisesta luennosta!
Ehdottomasti kirjoittaja on onnistunut saamaan suhteellisen monimutkaisen aiheen saavutettavaksi ja nautittavaksi tällä artikkelilla.
Minusta yksityiskohtaiset selitykset johtimista ja eristeistä ovat valaisevia.
Ehdottomasti johtimien "vapaista elektroneista" annettu tieto on varsin mielenkiintoista ja lisää ymmärrystä syvyyttä.
Artikkelissa on hyvä ilmaista johtimien ja eristeiden erot ja toiminnot selkeästi ja järjestelmällisesti.
En voisi olla enempää samaa mieltä. Eri parametrit ja vertailut esitetään loogisesti ja hyödyllisesti.
Mielestäni esimerkit materiaaleista, jotka ovat hyviä johtimia ja eristeitä, vahvistavat edelleen näiden käsitteiden ymmärtämistä.
Ehdottomasti metallien, kuten kuparin ja hopean, sisällyttäminen johtimiin on hyödyllistä käytännön sovelluksissa.
Maininta kustannustekijästä hopean käyttämisessä johtimena esittelee käytännön näkökohtia sekä teoreettista tietoa.
"Vapaiden elektronien" ja "kiellettyjen energiarakojen" kuvaamiseen käytetty terminologia on hyvin teknistä, mutta se on selitetty selkeästi tässä.
Minuun tekee vaikutuksen yksityiskohtien syvyys selittäessä, kuinka johtimet ja eristimet toimivat atomitasolla.
Ehdottomasti keskustelu atomin rakenteesta ja johtavuudesta on kattavaa, mutta lukijoiden saatavilla.