ตัวนำไฟฟ้ากับฉนวน
ฉนวนไฟฟ้าและการนำไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดสองประการของสสาร ในสาขาต่างๆ เช่น วิศวกรรมไฟฟ้า วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และฟิสิกส์สิ่งแวดล้อม คุณสมบัติของฉนวนและคุณสมบัติการนำของสสารมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเศรษฐกิจของเราขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า จำเป็นต้องมีความเข้าใจในเรื่องดังกล่าวเป็นอย่างดี ปรากฏการณ์ประจำวันของเราบางส่วนสามารถอธิบายได้โดยใช้การนำไฟฟ้าและฉนวนของสสาร ในบทความนี้ เราจะมาพูดถึงความนำไฟฟ้าและฉนวนไฟฟ้า อะไรคือทฤษฎีเบื้องหลังการนำไฟฟ้าและฉนวนไฟฟ้า ความคล้ายคลึงกัน วัสดุที่แสดงคุณสมบัติตามลำดับ ปรากฏการณ์ประจำวันที่เกี่ยวข้องกับการนำไฟฟ้าและฉนวนคืออะไร.
ตัวนำไฟฟ้า
ตัวนำไฟฟ้าหมายถึงวัสดุที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ฟรี ในบริบทนี้ เนื่องจากวัสดุทุกชนิดมีอิเล็กตรอนอิสระอย่างน้อยหนึ่งตัวเนื่องจากการกวนด้วยความร้อน วัสดุทุกชิ้นจึงเป็นตัวนำ นี่เป็นความจริงในทางทฤษฎี อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติตัวนำเป็นวัสดุที่จะปล่อยให้กระแสไหลผ่านได้จำนวนหนึ่ง โลหะมีโครงสร้างพันธะโลหะ ซึ่งเป็นไอออนบวกที่จมอยู่ในทะเลอิเล็กตรอน โลหะบริจาคอิเล็กตรอนเปลือกนอกทั้งหมดให้กับสระอิเล็กตรอน ดังนั้นโลหะจึงมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากจึงเป็นตัวนำที่ดีมาก อีกวิธีหนึ่งในการนำคือการไหลของรู เมื่ออะตอมในโครงสร้างแลตทิซปล่อยอิเล็กตรอน อะตอมจะกลายเป็นบวก เปลือกอิเล็กตรอนที่ว่างนี้เรียกว่ารู รูนี้สามารถรับอิเล็กตรอนจากอะตอมข้างเคียงทำให้เกิดรูในอะตอมข้างเคียง เมื่อการเปลี่ยนแปลงนี้ดำเนินต่อไป สิ่งนี้จะกลายเป็นกระแส ไอออนในสารละลายไอออนิกยังทำหน้าที่เป็นตัวพาปัจจุบันสายไฟฟ้าทั้งหมดของเราประกอบด้วยโลหะที่นำไฟฟ้า สารละลายโลหะและเกลือเป็นตัวอย่างที่ดีสำหรับตัวนำ หากค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำมีค่าต่ำ แสดงว่าตัวกลางนั้นต้านทานกระแสไฟ สิ่งนี้เรียกว่าความต้านทานของตัวนำ ความต้านทานของตัวกลางทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อน
ฉนวนไฟฟ้า
ฉนวนไฟฟ้าเป็นวัสดุที่ไม่มีค่าใช้จ่ายใดๆ แต่ในทางปฏิบัติ วัสดุทุกชนิดมีอิเลคตรอนอิสระบางส่วนเนื่องจากการกวนจากความร้อน ฉนวนที่สมบูรณ์แบบจะไม่ยอมให้กระแสไหลผ่านแม้ว่าความต่างศักย์ระหว่างขั้วจะไม่มีที่สิ้นสุด อย่างไรก็ตามฉนวนปกติจะปล่อยให้กระแสไหลผ่านไปหลังจากผ่านไปสองสามร้อยโวลต์ เมื่อมีการจ่ายไฟแรงสูงทับวัสดุที่เป็นฉนวน อะตอมภายในวัสดุจะเกิดการโพลาไรซ์ ถ้าแรงดันไฟเพียงพอ อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากอะตอมเพื่อสร้างอิเล็กตรอนอิสระ สิ่งนี้เรียกว่าแรงดันพังทลายของวัสดุนี้หลังจากการพังทลายจะมีกระแสไหลเนื่องจากไฟฟ้าแรงสูง น้ำกลั่น ไมกา และพลาสติกส่วนใหญ่เป็นตัวอย่างของฉนวน
|
ตัวนำไฟฟ้าและฉนวนต่างกันอย่างไร • ตัวนำไฟฟ้ามีความต้านทานเป็นศูนย์หรือน้อยมาก ในขณะที่ลูกถ้วยไฟฟ้ามีความต้านทานสูงมากหรือไม่มีที่สิ้นสุด • ตัวนำมีค่าใช้จ่ายฟรี ในขณะที่ฉนวนไม่มีค่าธรรมเนียมฟรี • ตัวนำให้กระแสไหลผ่าน ในขณะที่ลูกถ้วยไฟฟ้าไม่ให้ |
หัวข้อที่เกี่ยวข้อง:
ความแตกต่างระหว่างฉนวนความร้อนและตัวนำ