Ci sono diversi tipi di elementi nel nostro ambiente. Questi elementi sono organizzati in diverse categorie in base alle loro caratteristiche fisiche come forma, dimensione, colore, consistenza, polarità, malleabilità, solubilità, ecc.
Una categoria così importante in base alla quale gli elementi sono classificati è la conducibilità. Questa è la capacità di un componente di consentire agli ioni o agli elettroni di muoversi liberamente. In base alla loro conducibilità, gli elementi sono classificati in conduttori e isolanti.
Punti chiave
- I conduttori sono materiali che consentono il flusso di cariche elettriche, rendendoli componenti essenziali nei circuiti elettrici e nella trasmissione di potenza.
- Gli isolanti sono materiali che resistono al flusso di carica elettrica, fornendo protezione dalle correnti elettriche e aiutando a prevenire cortocircuiti e pericoli elettrici.
- La scelta tra conduttori e isolanti dipende dall'applicazione specifica, con conduttori che facilitano il flusso di elettricità e isolanti che lo impediscono.
Conduttore vs isolante
Un conduttore è un materiale o un oggetto che consente il libero flusso di elettroni attraverso di esso, il che lo rende utile per trasportare corrente elettrica. Un isolante è un materiale o un oggetto che resiste al flusso di elettroni, impedendo così alla corrente elettrica di attraversarlo.
Un conduttore è descritto come un materiale che consente agli elettroni di fluire liberamente e facilmente da un particolare all'altro in una o più di una direzione.
Tale flusso libero di elettroni consente al calore o all'energia di carica elettrica di passare rapidamente attraverso il materiale.
D'altra parte, un isolante è un materiale che non consente agli elettroni di fluire liberamente.
Al contrario, tiene saldamente gli elettroni all'interno degli atomi di un materiale. Di conseguenza, ostacola il libero flusso di energia dal calore o dalla corrente elettrica che passa attraverso il materiale.
Tavola di comparazione
| Parametro di confronto | Conduttore | Isolante |
|---|---|---|
| Definizione | Si riferisce agli elementi che consentono il passaggio della corrente elettrica o del calore. | Si riferisce agli elementi che non consentono alla corrente elettrica o al calore di attraversarli. |
| elettroni | Ha elettroni a flusso libero. | Ha elettroni strettamente legati. |
| Campo elettrico | Si trova sulla superficie del materiale. | Non esiste nel materiale. |
| Conducibilità | Alta | Basso |
| Usato per | Realizzazione di cavi elettrici, interruttori e prese. | Realizzare la copertura esterna di fili, interruttori e prese. |
Cos'è il conduttore?
v Hanno un'elevata conducibilità e una scarsa resistenza all'elettricità o energia termica flusso.
Ciò accade a causa della presenza di "elettroni liberi" nella struttura atomica di un conduttore.
Gli 'elettroni liberi' si riferiscono a quegli elettroni che possono essere facilmente scambiati con gli elettroni di altri atomi. Cioè, il loro legame con l'atomo di cui fanno parte manca di forza.
Questa mancanza di forza permette il libero flusso di energia da un atomo all'altro.
La misura in cui un materiale o una sostanza consente alle cariche o al calore di attraversarlo dipende dal numero di "elettroni liberi" nelle orbite più esterne dei suoi atomi.
Una sostanza o un materiale può essere considerato un buon conduttore se ha più "elettroni liberi" nei gusci più esterni o periferici dei suoi atomi.
Inoltre, non dovrebbe esserci spazio tra i file conduzione banda e la banda di valenza (nota come gap energetico proibito) in modo che gli elettroni possano spostarsi rapidamente verso altri atomi.
Un oggetto fatto di un materiale con qualità conduttive riceverà le cariche trasmesse su di esso da un altro oggetto e consentirà a tali cariche di distribuirsi su tutta la sua superficie
a meno che le forze repulsive tra gli elettroni in eccesso non si riducano al massimo possibile.
Lo scambio di cariche tra due oggetti diventa facile se entrambi contengono materiali conduttori.
È interessante notare che la maggior parte dei conduttori sono costituiti da metalli come mercurio, rame, alluminio, argento e così via.
Tra questi l'argento è considerato il miglior conduttore ma non viene utilizzato per realizzare cavi elettrici perché il suo costo è molto elevato.
Che cos'è l'isolante?
È descritto come una sostanza o un materiale che ritarda o blocca il flusso di corrente elettrica o calore. Gli isolanti hanno una bassa conduttività e un'elevata resistenza al flusso di energia termica o elettrica.
Questo accade perché gli atomi presenti negli isolanti hanno tra loro un potente legame covalente. Di conseguenza, non c'è libertà di movimento o scambio di elettroni.
Inoltre, gli isolanti hanno un vasto spazio noto come gap proibito tra la banda di conduzione e la banda di valenza, che richiede molta energia dagli elettroni di valenza per passare attraverso questo gap e raggiungere la banda di conduzione.
Quando una certa quantità di carica o calore viene trasmessa a un oggetto costituito da un materiale isolante, rimane nella posizione di partenza e non si disperde attraverso lo strato esterno dell'oggetto.
Di conseguenza, bisogna strofinare quell'oggetto con un materiale adatto in modo che si carichi. Un altro metodo che può essere utilizzato per caricare un tale oggetto è l'induzione.
In un circuito elettrico, gli isolanti vengono impiegati per tenere i conduttori separati l'uno dall'altro e dagli altri oggetti presenti lungo il percorso.
Gli isolatori assicurano che la corrente che scorre attraverso i fili rimanga all'interno del filo e non si allontani verso nessun altro oggetto costituito da un materiale conduttore.
Nel caso dell'energia termica, interrompono il percorso del flusso di calore assorbendo il calore radiante. La maggior parte degli isolanti comprende non metalli come la gomma, plastica, porcellana, mica, fibra di vetro ecc.
Principali differenze tra conduttore e isolante
- Un conduttore consente all'energia, ad esempio carica elettrica o calore, di passare rapidamente. Allo stesso tempo, un isolante non lascia che la corrente elettrica o il calore lo attraversino.
- Gli isolanti hanno legami solidi molecolari. Allo stesso tempo, i legami molecolari sono fragili nei conduttori.
- Gli isolanti hanno una conducibilità molto bassa. Mentre nei conduttori, è molto alto.
- Gli isolanti hanno una resistenza molto elevata, quindi gli elettroni sono tenuti insieme molto saldamente. I conduttori, invece, hanno scarsa resistenza.
- Gli isolanti non ne hanno campo elettrico, né dentro né in superficie. Mentre nei conduttori, si trova in superficie e continua ad essere zero nella parte interna del conduttore.
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