מוליך חשמלי לעומת מבודד
בידוד חשמלי ומוליכות חשמלית הם שניים מהמאפיינים החשובים ביותר של החומר. בתחומים כמו הנדסת חשמל, הנדסת אלקטרוניקה, תורת השדות האלקטרומגנטיים ופיזיקה סביבתית, לתכונות הבידוד ולתכונות ההולכה של החומר יש משמעות רבה. מכיוון שהכלכלות שלנו מנוהלות על ידי חשמל, חיוני שתהיה הבנה טובה של עניינים כאלה. ניתן לתאר חלק מהתופעות היומיומיות שלנו באמצעות ההולכה והבידוד של החומר. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הם מוליכות חשמלית ובידוד חשמלי, מהן התיאוריות מאחורי הולכה חשמלית ובידוד חשמלי, קווי הדמיון ביניהם, מהם החומרים המראים מאפיינים בהתאמה, תופעות יומיומיות הכוללות מוליכות ובידוד, ולבסוף ההבדלים ביניהם..
מוליכי חשמל
מוליכים חשמליים מוגדרים כחומרים עם מטענים חופשיים שיכולים לזוז. בהקשר זה, מכיוון שלכל חומר יש לפחות אלקטרון פנוי אחד עקב ערבול תרמי, כל חומר הוא מוליך. זה נכון בתיאוריה. עם זאת, בפועל מוליכים הם חומרים שיאפשרו לכמות מסוימת של זרם לעבור דרכם. למתכות יש מבנה קשר מתכתי, שהוא יון חיובי שנבלע בים של אלקטרונים. מתכת תורמת את כל אלקטרוני הקליפה החיצוניים שלה למאגר האלקטרונים. לכן, למתכות יש כמות גבוהה של אלקטרונים חופשיים ולכן הן מוליכות טובות מאוד. דרך נוספת להולכה היא זרימת החור. כאשר אטום במבנה סריג משחרר אלקטרון, האטום הופך לחיובי. מעטפת אלקטרונים פנויה זו ידועה בתור חור. חור זה יכול לקלוט אלקטרון מהאטום השכן ולגרום לחור באטום השכן. כאשר המשמרת הזו נמשכת זה הופך לזרם. יונים בתמיסות היוניות פועלות גם כנשאי זרם.כל קווי החשמל שלנו מורכבים ממתכות מוליכות. מתכות ופתרונות מלח הם דוגמה טובה למנצחים. אם המוליכות של מוליך נמוכה זה אומר שהמדיום מתנגד לזרימת הזרם. זה ידוע בתור ההתנגדות של המוליך. ההתנגדות של המדיום גורמת לאובדן אנרגיה בצורה של חום.
מבודדים חשמליים
מבודדים חשמליים הם חומרים שאין להם חיובים בחינם. אבל בפועל, בכל חומר יש כמה אלקטרונים חופשיים בגלל ערבול תרמי. מבודד מושלם לא יאפשר לזרם לעבור גם אם הפרש המתח על פני המסופים הוא אינסופי. עם זאת, מבודד רגיל יאפשר לזרם לעבור לאחר כמה מאות וולט. כאשר מתח גבוה מופעל על פני חומר מבודד, האטומים בתוך החומר יקוטבו. אם המתח מספיק, אלקטרונים יופרדו מאטומים ליצירת אלקטרונים חופשיים. זה ידוע בתור מתח התמוטטות עבור חומר זה.לאחר התקלה, תהיה זרימת זרם עקב המתח הגבוה. מים מזוקקים, נציץ ורוב הפלסטיק הם דוגמאות למבודדים.
|
מה ההבדל בין מוליכים חשמליים למבודדים? • למוליכים חשמליים יש התנגדות אפסית או קטנה מאוד, בעוד למבודדים חשמליים יש התנגדות גבוהה מאוד או אינסופית. • למנצחים יש חיובים בחינם, בעוד למבודדים אין חיובים בחינם. • מוליכים מעבירים זרם, ואילו מבודדים לא. |
נושאים קשורים:
הבדל בין מבודד תרמי ומוליך
