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10 Beispiele für elektrische Leiter und Isolatoren

Was macht ein Material zu einem Leiter oder Isolator? Einfach ausgedrückt sind elektrische Leiter Materialien, die Elektrizität leiten, und Isolatoren sind Materialien, die dies nicht tun. Ob eine Substanz Elektrizität leitet, hängt davon ab, wie leicht sich Elektronen durch sie bewegen.

Die elektrische Leitfähigkeit hängt von der Elektronenbewegung ab, da sich Protonen und Neutronen nicht bewegen – sie sind an andere Protonen und Neutronen in Atomkernen gebunden.

 

Dirigenten Vs. Isolatoren

Valenzelektronen sind wie äußere Planeten, die einen Stern umkreisen. Sie fühlen sich genug von ihren Atomen angezogen, um in Position zu bleiben, aber es braucht nicht immer viel Energie, um sie aus dem Gleichgewicht zu bringen – diese Elektronen tragen leicht elektrische Ströme. Anorganische Substanzen wie Metalle und Plasmen, die leicht Elektronen verlieren und gewinnen, stehen ganz oben auf der Liste der Leiter.

Organische Moleküle sind meist Isolatoren, weil sie durch kovalente Bindungen (gemeinsame Elektronen) zusammengehalten werden und weil Wasserstoffbrückenbindungen zur Stabilisierung vieler Moleküle beitragen. Die meisten Materialien sind weder gute Leiter noch gute Isolatoren, sondern irgendwo in der Mitte. Diese leiten nicht leicht, aber wenn genügend Energie zugeführt wird, bewegen sich die Elektronen.

Einige Materialien in reiner Form sind Isolatoren, leiten jedoch, wenn sie mit kleinen Mengen eines anderen Elements dotiert sind oder Verunreinigungen enthalten. Zum Beispiel sind die meisten Keramiken ausgezeichnete Isolatoren, aber wenn Sie sie dotieren, können Sie einen Supraleiter erzeugen. Reines Wasser ist ein Isolator, schmutziges Wasser leitet schwach und Salzwasser – mit seinen frei schwebenden Ionen – leitet gut.

 

10 Elektrische Leiter

Der beste elektrische Leiter unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen ist das Metallelement Silber. Silber ist jedoch nicht immer die ideale Wahl als Material, da es teuer und anfällig für Anlaufen ist und die als Anlaufen bekannte Oxidschicht nicht leitend ist.

In ähnlicher Weise verringern Rost, Grünspan und andere Oxidschichten die Leitfähigkeit selbst in den stärksten Leitern. Die effektivsten elektrischen Leiter sind:

  1. Silber
  2. Gold
  3. Kupfer
  4. Aluminium
  5. Merkur
  6. Stahl
  7. Eisen
  8. Meerwasser
  9. Beton
  10. Merkur

Andere starke Leiter sind:

  • Platin
  • Messing
  • Bronze
  • Graphit
  • Schmutziges Wasser
  • Zitronensaft

 

10 Elektrische Isolatoren

Elektrische Ladungen fließen nicht frei durch Isolatoren. Dies ist in vielen Fällen eine ideale Qualität. Oft werden starke Isolatoren verwendet, um die Leiter zu beschichten oder eine Barriere zwischen ihnen zu bilden, um die elektrischen Ströme unter Kontrolle zu halten. Dies ist an gummibeschichteten Drähten und Kabeln zu erkennen. Die effektivsten elektrischen Isolatoren sind:

  1. Gummi
  2. Glas
  3. Reines Wasser
  4. Öl
  5. Luft
  6. Diamant
  7. Trockenes Holz
  8. Trockene Baumwolle
  9. Plastik
  10. Asphalt

Andere starke Isolatoren sind:

  • Fiberglas
  • Trockenes Papier
  • Porzellan
  • Keramik
  • Quarz

 

Andere Faktoren, die die Leitfähigkeit beeinflussen

Die Form und Größe eines Materials beeinflusst seine Leitfähigkeit. Beispielsweise leitet ein dickes Stück Materie besser als ein dünnes Stück gleicher Größe und Länge. Wenn Sie zwei Teile eines Materials mit der gleichen Dicke haben, aber eines kürzer als das andere ist, leitet das kürzere besser, da das kürzere Teil einen geringeren Widerstand aufweist, ähnlich wie es einfacher ist, Wasser durch ein kurzes Rohr zu drücken als eine lange.

Die Temperatur beeinflusst auch die Leitfähigkeit. Mit steigender Temperatur gewinnen Atome und ihre Elektronen Energie. Einige Isolatoren wie Glas sind im kühlen Zustand schlechte Leiter, im heißen Zustand gute Leiter. Die meisten Metalle sind im kühlen Zustand bessere Leiter und im heißen Zustand weniger effiziente Leiter. Einige gute Leiter werden bei extrem niedrigen Temperaturen zu Supraleitern .

Manchmal ändert die Leitung selbst die Temperatur eines Materials. Elektronen fließen durch Leiter, ohne die Atome zu beschädigen oder Verschleiß zu verursachen. Bewegte Elektronen erfahren jedoch Widerstand. Aus diesem Grund kann der Fluss elektrischer Ströme leitfähige Materialien erwärmen.

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