Чим відрізняються діелектрики від провідників?

Відео: Напівпровідники

Всі речовини складаються з молекул, молекули з атомів, атоми з позитивно заряджених ядер навколо яких розташовуються негативні електрони. При певних умовах електрони здатні залишати своє ядро і пересуватися до сусідніх. Сам атом при цьому стає позитивно зарядженим, а сусідній отримує негативний заряд. Пересування негативних і позитивних зарядів під дією електричного поля отримало назву електричного струму.

Залежно від властивості матеріалів проводити електричний струм їх ділять на:

Провідники.
Діелектрики.
Напівпровідники.

властивості провідників

провідники відрізняються хорошою електропровідністю. Це пов`язано з наявністю у них великої кількості вільних електронів котрі належать до конкретно жодному з атомів, які під дією електричного поля можуть вільно переміщатися.

Більшість провідників мають малий питомий опір і проводять електричний струм з дуже невеликими втратами. У зв`язку з тим, що ідеально чистих за хімічним складом елементів в природі не існує, будь-який матеріал в своєму складі містить домішки. Домішки в провідниках займають місця в кристалічній решітці і, як правило, перешкоджають проходженню вільних електронів під дією прикладеної напруги.

провідник

Домішки погіршують властивості провідника. Чим більше домішок, тим сильніше вони впливаю на параметри провідності.

Добрими провідниками з малим питомим опором є такі матеріали:

Золото.
Срібло.
Мідь.
Алюміній.
Залізо.

Золото і срібло - хороші провідники, але через високу вартість застосовуються там, де необхідно отримати хороші якісні провідники з малим об`ємом. Це в основному електронні схеми, мікросхеми, провідники високочастотних пристроїв у яких сам провідник виготовлений з дешевого матеріалу (мідь), який зверху покритий тонким шаром срібла або золота. Це дає можливості при мінімальному витраті дорогоцінного металу хороші частотні характеристики провідника.

Мідь і алюміній - дешевші метали. При незначному зниженні характеристик цих матеріалів, їх ціна на порядки нижче, що дає можливість для їх масового застосування. Застосовують в електроніці, в електротехніці. В електроніці - це доріжки друкованих плат, ніжки радіоелементів, радіатори та ін. В електротехніці дуже широко застосовується в обмотках двигунів, для прокладки електричних мереж високої та низької напруги, розводку електрики в квартирах, будинках, в транспорті.

Параметр провідності дуже сильно залежить від температури самого матеріалу. При збільшенні температури кристала, коливання електронів в кристалічній решітці збільшується, перешкоджаючи вільному проходженню вільних електронів. При зниженні - навпаки, опір зменшується і при деякому значенні близькому до абсолютного нуля, опір стає нульовим і виникає ефект надпровідності.

властивості діелектриків

Діелектрики в своїй кристалічній решітці містять дуже мало вільних електронів, здатних переносити заряді під дією електричного поля. У зв`язку з цим при створенні різниці потенціалів на діелектрику, струм, що проходить через нього такий незначний, що вважається рівним нулю - діелектрик не проводить електричний струм. Поряд з цим, домішки, що містяться в будь-якому діелектрику, як правило, погіршують його діелектричні властивості. Струм, що проходить через діелектрик під дією прикладеної напруги в основному визначається кількістю домішок.

Відео: Слюда

діелектрики

Відео: Діелектрики в електричному полі

Найбільшого поширення діелектрики отримали в електротехніці там, де необхідно захистити обслуговуючий персонал від шкідливого впливу електричного струму. Це ізолюючі ручки різних приладів, пристроїв вимірювальної техніки. В електроніці - прокладки конденсаторів, ізоляція проводів, діелектричні прокладки необхідні для відводу тепла активних елементів, корпуси приладів.

Напівпровідники - матеріали, які проводять електрику при певних умовах, в іншому випадку поводяться як діелектрики.

Таблиця: чим відрізняються провідники і діелектрики?

провідник	діелектрик
Наявність вільних електронів	Присутні в великій кількості	Відсутні, або присутні, але дуже мало
Здатність матеріалів проводити електричний струм	добре проводить	Чи не проводить, або струм незначно малий
Що відбувається при збільшенні прикладеної напруги	Струм, що проходить через провідник, збільшується відповідно до закону Ома	Струм, що проходить через діелектрик змінюється незначно і, при досягнення певного значення, відбувається електричний пробій
матеріали	Золото, срібло, мідь і її сплави, алюміній і сплави, залізо та інші	Ебоніт, фторопласт, гума, слюда, різні пластмаси, поліетилен і інші матеріали
опір	від 10^-5 до 10^-8 ступеня Ом / м	10¹⁰ - 10¹⁶ Ом / м
Вплив сторонніх домішок на опір матеріалу	Домішки погіршують властивість провідності матеріалу, що погіршує його властивості	Домішки покращують провідність матеріалу, що погіршує його властивості
Зміна властивостей при зміні температури навколишнього середовища	При збільшенні температури - опір збільшується, при зниженні - зменшується. При дуже низьких температурах - надпровідність.	При збільшенні температури - опір зменшується.