Qu'est-ce qui fait d'un matériau un conducteur ou un isolant? En termes simples, les conducteurs électriques sont des matériaux qui Conduit l'électricité et les isolateurs sont des matériaux qui ne le font pas. Le fait qu'une substance soit ou non conductrice d'électricité est déterminé par la facilité avec laquelle les électrons s'y déplacent.
La conductivité électrique dépend du mouvement des électrons parce que les protons et les neutrons ne se déplacent pas - ils sont liés à d'autres protons et neutrons dans les noyaux atomiques.
Conducteurs Vs. Isolateurs
électrons de valence sont comme des planètes extérieures en orbite autour d'une étoile. Ils sont suffisamment attirés par leurs atomes pour rester en position, mais il ne faut pas toujours beaucoup d'énergie pour les mettre hors de propos - ces électrons transportent facilement les courants électriques. Les substances inorganiques comme les métaux et les plasmas qui perdent et gagnent facilement des électrons sont en tête de liste des conducteurs.
Molécules organiques sont principalement des isolateurs car ils sont maintenus ensemble par liaisons covalentes (électron partagé) et parce que la liaison hydrogène aide à stabiliser de nombreuses molécules. La plupart des matériaux ne sont ni de bons conducteurs ni de bons isolants, mais quelque part au milieu. Ceux-ci ne conduisent pas facilement mais si suffisamment d'énergie est fournie, les électrons se déplaceront.
Certains matériaux sous forme pure sont des isolants mais conduiront s'ils sont dopés avec de petites quantités d'un autre élément ou s'ils contiennent des impuretés. Par exemple, la plupart des céramiques sont d'excellents isolants mais si vous les enduisez, vous pouvez créer un supraconducteur. L'eau pure est un isolant, l'eau sale conduit faiblement et l'eau salée - avec ses ions flottants - se conduit bien.
10 conducteurs électriques
le meilleur conducteur électrique, dans des conditions de température et de pression ordinaires, est le élément métallique argent. L'argent n'est cependant pas toujours un choix idéal comme matériau, car il est cher et sensible au ternissement, et la couche d'oxyde connue sous le nom de ternissement n'est pas conductrice.
De même, la rouille, le vert-de-gris et d'autres couches d'oxyde réduisent la conductivité même dans les conducteurs les plus résistants. L'électricité la plus efficace conducteurs sont:
- argent
- Or
- Cuivre
- Aluminium
- Mercure
- Acier
- Le fer
- Eau de mer
- Béton
- Mercure
D'autres conducteurs puissants comprennent:
- Platine
- Laiton
- Bronze
- Graphite
- Eau sale
- Jus de citron
10 Isolateurs électriques
Les charges électriques ne circulent pas librement à travers les isolateurs. Il s'agit d'une qualité idéale dans de nombreux cas - des isolateurs puissants sont souvent utilisés pour revêtir ou fournir une barrière entre les conducteurs pour garder les courants électriques sous contrôle. Cela peut être vu dans les fils et câbles recouverts de caoutchouc. Les isolateurs électriques les plus efficaces sont:
- Caoutchouc
- Verre
- Eau pure
- Pétrole
- Air
- diamant
- Bois sec
- Coton sec
- Plastique
- Asphalte
Parmi les autres isolants solides, citons:
- Fibre de verre
- Papier sec
- Porcelaine
- Céramique
- Quartz
Autres facteurs qui influencent la conductivité
La forme et la taille d'un matériau affectent sa conductivité. Par exemple, un morceau de matière épais conduira mieux qu'un morceau mince de même taille et de même longueur. Si vous avez deux morceaux d'un matériau de la même épaisseur mais l'un est plus court que l'autre, le plus court conduira mieux parce que le morceau le plus court a moins de résistance, de la même manière qu'il est plus facile de forcer l'eau à travers un tuyau court qu'un long un.
Température affecte également la conductivité. À mesure que la température augmente, les atomes et leurs électrons gagnent de l'énergie. Certains isolants comme le verre sont de mauvais conducteurs lorsqu'ils sont froids mais de bons conducteurs lorsqu'ils sont chauds; la plupart des métaux sont de meilleurs conducteurs lorsqu'ils sont froids et des conducteurs moins efficaces lorsqu'ils sont chauds. Certains bons conducteurs devenir supraconducteurs à des températures extrêmement basses.
Parfois, la conduction elle-même modifie la température d'un matériau. Les électrons traversent les conducteurs sans endommager les atomes ni provoquer d'usure. Les électrons en mouvement éprouvent cependant une résistance. De ce fait, le flux de courants électriques peut chauffer des matériaux conducteurs.