10 exempel på elektriska ledare och isolatorer

Vad gör ett material till en ledare eller en isolator? Enkelt uttryckt är elektriska ledare material som leda el och isolatorer är material som inte gör det. Huruvida ett ämne leder elektricitet bestäms av hur lätt elektroner rör sig genom det.

Elektrisk konduktivitet är beroende av elektronrörelse eftersom protoner och neutroner inte rör sig - de är bundna till andra protoner och neutroner i atomkärnor.

valenselektroner är som yttre planeter som kretsar runt en stjärna. De lockas tillräckligt av sina atomer för att stanna kvar på plats, men det tar inte alltid mycket energi att slå dem ur plats - dessa elektroner har lätt elektriska strömmar. Oorganiska ämnen som metaller och plasma som lätt förlorar och får elektroner i listan över ledare.

Organiska molekyler är mestadels isolatorer eftersom de hålls samman av kovalenta (delade elektron) bindningar och eftersom vätebindning hjälper till att stabilisera många molekyler. De flesta material är varken bra ledare eller goda isolatorer men någonstans i mitten. Dessa leder inte lätt men om tillräckligt med energi tillförs kommer elektronerna att röra sig.

Vissa material i ren form är isolatorer men kommer att leda om de är dopade med små mängder av ett annat element eller om de innehåller föroreningar. Till exempel är de flesta keramik utmärkta isolatorer, men om du tappar dem kan du skapa en superledare. Rent vatten är en isolator, smutsigt vatten leder svagt och saltvatten - med dess fritt flytande joner - leder bra.

De bäst elektrisk ledare, under förhållanden med normal temperatur och tryck, är metalliskt element silver. Silver är emellertid inte alltid ett idealiskt val som material, eftersom det är dyrt och mottagligt för att plåga, och oxidskiktet känt som plåt är inte ledande.

På samma sätt minskar rost, verdigris och andra oxidlager konduktiviteten även i de starkaste ledarna. Den mest effektiva elektriska ledare är:

1. Silver
2. Guld
3. Koppar
4. Aluminium
5. Mercury
6. Stål
7. Järn
8. havsvatten
9. Betong
10. Mercury

Andra starka ledare inkluderar:

• Platina
• Mässing
• Brons
• Grafit
• Smutsigt vatten
• Citron juice

Elektriska laddningar flödar inte fritt genom isolatorer. Detta är en idealisk kvalitet i många fall - starka isolatorer används ofta för att belägga eller tillhandahålla en barriär mellan ledare för att hålla elektriska strömmar under kontroll. Detta kan ses i gummibelagda ledningar och kablar. De mest effektiva elektriska isolatorerna är:

1. Sudd
2. Glas
3. Rent vatten
4. Olja
5. Luft
6. Diamant
7. Torrt trä
8. Torr bomull
9. Plast
10. Asfalt

Andra starka isolatorer inkluderar:

• Glasfiber
• Torra papper
• Porslin
• Keramik
• Kvarts

Materialets form och storlek påverkar dess konduktivitet. Till exempel kommer ett tjockt materialstycke att leda bättre än ett tunt stycke av samma storlek och längd. Om du har två delar av ett material med samma tjocklek men en är kortare än den andra, kommer den kortare att leda bättre eftersom det kortare stycket har mindre motstånd, på mycket samma sätt som det är lättare att tvinga vatten genom ett kort rör än ett långt ett.

Temperatur påverkar också konduktivitet. När temperaturen ökar får atomer och deras elektroner energi. Vissa isolatorer som glas är dåliga ledare när svala men bra ledare när de är heta; de flesta metaller är bättre ledare när svala och mindre effektiva ledare när de är varma. Vissa bra ledare bli supraledare vid extremt låga temperaturer.

Ibland ändrar själva ledningen temperaturen på ett material. Elektroner strömmar genom ledare utan att skada atomerna eller orsaka slitage. Flyttande elektroner upplever dock motstånd. På grund av detta kan flödet av elektriska strömmar värma ledande material.