Разница между диэлектриками и проводниками

Для того чтобы изучать явления, которые происходят при введении разных веществ в электрическое поле, рассмотрим свойства данных веществ.

Обозначение

Проводник — тело, в объёме которого находится приличное количество свободных зарядов, которые перемещаются по всему объёму этого тела. Отличают проводники с электронной и ионной проводимостью.

К первым относятся все металлы и сплавы.

Ко вторым — электролиты, другими словами водные солевые растворы, щелочей, кислот и др.
Диэлектрик — тело, в объёме которого нет свободных зарядов.

Диэлектрик состоит из нейтральных атомов или молекул.

В нейтральном атоме все заряженные частицы плотно связаны между собой, из-за чего даже под воздействием электрического поля они не могут передвигаться по всему объёму тела. Благодаря этому диэлектрики почти не проводят переменный ток и имеют очень невысокую проводимость электричества.

К ним можно отнести стекло, смолы, лаки и т.д.

Сравнение

В проводниках в отличии от диэлектриков, большая концентрация свободных электрозарядов. В металлах такими являются свободные электроны, которые могут перемещаться по всему объёму вещества.

Появление свободных электронов вызвано тем, что валентные электроны в атомах металлов очень плохо взаимодействуют с ядрами и очень легко теряют связь с ними.
У диэлектриков, напротив, электроны с атомами прочно связаны и не имеют возможности свободно передвигаться под воздействием электрического поля.

Разница между диэлектриками и проводниками

7. Электрическое поле.ЭДС. (русс яз)

Напряжённость нельзя увеличивать безгранично, т. к. при конкретной величине все заряды могут сместиться настолько, что случится изменение структуры материала, говоря иначе, случится пробой диэлектрика. В данном случае он потеряет собственные свойства изоляции.

Физика 25 баллов

1) Как отличаются диэлектрики от проводников?
2) Какие диэлектрики именуют полярными, а какие — неполярными?
3) Что именуют поляризацией диэлектрика?
4) Как диэлектрик оказывает влияние на электрическое поле?
Только чтобы было коротко и ясно про что идет речь!

Как отличаются диэлектрики от проводников?

Все вещества состоят из молекул, молекулы из атомов, атомы из благоприятно заряженных ядер вокруг которых находятся негативные электроны.

При конкретных условиях электроны способны оставлять собственное ядро и перемещаться к соседним. Сам атом при этом становится благоприятно заряженным, а находящийся по соседству получает негативный заряд.

Передвижение положительных и отрицательных зарядов под действием электрического поля стало называться электротока.
В зависимости от характеристики материала проводить переменный ток их разделяют на:

Свойства проводников

Проводники выделяются хорошей электропроводностью. Это связано с наличием у них приличного количества свободных электронов не принадлежащих именно ни одному из атомов, которые под действием электрического поля могут свободно передвигаться.

Большинство проводников имеют небольшое удельное сопротивление и проводят переменный ток с очень маленькими потерями. Из-за того, что замечательно чистых по химическому составу элементов в природе нет, каждый материал в собственном составе содержит примеси.

Примеси в проводниках занимают места в кристаллической решётке и, в основном, препятствуют прохождению свободных электронов под действием приложенного напряжения.

Примеси ухудшают свойства проводника. Чем больше примесей, тем сильнее они влияю на параметры проводимости.
Хорошими проводниками с малым удельным сопротивлением являются подобные материалы:
Золото и серебро – хорошие проводники, однако из-за большой цены используются там, где нужно получить хорошие качественные проводники с небольшим объемом. Это по большей части электронные схемы, микросхемы, проводники высокочастотных устройств у которых сам проводник сделан из недорогого материала (медь), который сверху покрыт тоненьким слоем серебра или золота.

Это даёт возможности при небольшом расходе дорогого металла хорошие частотные характеристики проводника.
Медь и алюминий — намного дешевые металлы.

При незначительном снижении параметров данных материалов, их стоимость на порядки ниже, что позволяет для их массового использования.

Используют в электронике, в электротехнике. В электронике – это дорожки монтажных плат, ножки радиоэлементов, отопительные приборы и др.

В электротехнике довольно активно используется в обмотках двигателей, для прокладывания электро сетей высокого и невысокого напряжения, разводку электричества в квартирах, домах, в транспорте.

Свойства диэлектриков

Диэлектрики в собственной кристаллической решётке содержат довольно мало свободных электронов, способных переносить заряде под действием электрического поля. Поэтому при разработке разности потенциалов на диэлектрике, ток, который проходит через него такой несущественный, что считается равным нулю — диэлектрик не проводит переменный ток.

Вместе с этим, примеси, имеющиеся в любом диэлектрике, в основном, ухудшают его диэлектрические свойства. Ток, который проходит через диэлектрик под действием приложенного напряжения по большей части определяется количеством примесей.

Самое большое распространение диэлектрики получили в электротехнике там, где следует защитить персонал обслуги от негативного влияния электротока.

Это изолирующие ручки различных приборов, устройств измерительной техники. В электронике – прокладки конденсаторов, изоляция проводов, диэлектрические прокладки нужные для теплоотвода активных элементов, корпуса приборов.

Полупроводники – материалы, которые проводят электричество при конкретных условиях, в ином случае ведут себя как диэлектрики.

Как отличаются диэлектрики от проводников? Разница между диэлектриками и проводниками.

В электротехнике используются разные материалы. Электрические свойства веществ определяются количеством электронов на внешней валентной орбите.

Чем меньше электронов находится на этой орбите, тем слабее они связаны с ядром, тем легче могут отправиться странствовать.
Под воздействием колебаний температуры электроны отрываются от атома и перемещаются в межатомном пространстве.

Такие электроны именуют свободными, непосредственно они и делают в проводниках переменный ток. А велико ли межатомное пространство, есть ли простор для путешествия свободных электронов в середине вещества?

Структура твёрдых тел и жидкостей кажется непрерывной и плотной, напоминающей по структуре клубок ниток. Но в действительности даже твёрдые тела больше похожи на рыбацкую или волейбольную сеть.

На домашнем уровне этого разумеется не рассмотреть, но точными научными исследованиями установлено, что расстояния между электронами и ядром атомов гораздо превышают их свои размеры.
Если размер ядра атома представить шарообразной формы размером с футбольный мяч, то электроны в подобной модели будут размером с горошину, а любая такая горошина расположена от «ядра» на расстоянии в пару сотен и даже тысяч метров.

А между ядром и электроном пустота — просто ничего нет! Если в этом же масштабе представить расстояния между атомами вещества, размеры получаются вообще фантастические, — десятки и сотни километров!

Хорошими проводниками электричества являются металлы . К примеру, атомы серебра и золота имеют на внешней орбите всего по одному электрону, благодаря этому непосредственно они являются самыми лучшими проводниками. Железо тоже электричество проводит, но немного хуже.

Еще хуже проводят электричество сплавы с высоким сопротивлением . Это нихром, манганин, константан, фехраль и остальные. Такое разнообразие высокоомных сплавов с тем связано, что они предназначаются с целью решения разных задач: ТЕНЫ, тензодатчики, идеальные резисторы для приборов для измерений и многое иное.

Для того, чтобы оценить способность материала проводить электричество было введено понятие «удельная проводимость электричества» . Обратное значение — удельное сопротивление . В механике этим понятиям отвечает удельный вес.
Изоляторы , в отличии от проводников, не предрасположены терять электроны.

В них связь электрона с ядром очень крепкая, и свободных электронов практически нет. Точнее есть, но довольно мало.

При этом в определенных изоляторах их больше, а качество изоляции у них, исходя из этого, хуже. Достаточно сопоставить, к примеру, керамику и бумагу.

Благодаря этому изоляторы условно можно поделить на хорошие и плохие.
Возникновение свободных зарядов даже в изоляторах вызвано тепловыми колебаниями электронов: под воздействием большой температуры свойства изоляции ухудшаются, некоторым электронам все же получается оторваться от ядра.

Подобно удельное сопротивление безупречного проводника было бы равно нулю. Но такого проводника на счастье нет: только представьте, как бы смотрелся закон Ома ((I = U/R) с нулем в знаменателе.

Прощай математика и электротехника.

И лишь при температуре полного нуля (-273,2C°) тепловые колебания полностью прикращаются, а очень плохой изолятор становится достаточно хорошим. Для того, чтобы определить численно «это» плохой — хороший пользуются понятием удельного сопротивления.

Это сопротивление в Омах кубика с длиной ребра в 1 см, размерность удельного сопротивления при этом выходит в Ом/см. Удельное сопротивление некоторых веществ показано ниже.

Проводимость это величина обратная удельному сопротивлению, — мерная единица Сименс, — 1См = 1 / Ом.

Хорошую проводимость или небольшое удельное сопротивление имеют: серебро 1,5*10^(-6), читать, как (полтора на десять в степени минус шесть), медь 1,78*10^(-6), алюминий 2,8*10^(-6). Гораздо хуже проводимость у сплавов с высоким сопротивлением: константан 0,5*10^(-4), нихром 1,1*10^(-4).

Эти сплавы можно назвать плохими проводниками. После этих всех трудных цифр следует подставить Ом/см.

Дальше в другую группу можно отметить полупроводники: германий 60 Ом/см, кремний 5000 Ом/см, селен 100 000 Ом/см. Удельное сопротивление данной группы больше, чем у скверных проводников, но меньше, чем у скверных изоляторов, уже не говоря о хороших.

Наверняка, с тем же успехом полупроводники можно было назвать полуизоляторами.
После подобного короткого знакомства со строением и характеристиками атома необходимо рассмотреть, как атомы взаимодействуют между собой, как атомы взаимодействуют между собой, как из них получаются молекулы, из которых состоят разные вещества.

Для этого опять придется припомнить об электронах на внешней орбите атома. Ведь собственно они принимают участие в связи атомов в молекулы и формируют физические и химические свойства вещества.

Как из атомов получаются молекулы
Любой атом будет в стабильном состоянии, если на его внешней орбите находится 8 электронов. Он не стремится забрать электроны у соседних атомов, однако не отдает и собственные.

Чтобы быть увереным в справедливости этого вполне достаточно в таблице Менделеева взглянуть на благородные газы: неон, аргон, криптон, ксенон. Любой из них на внешней орбите имеет 8 электронов, чем и поясняется нежелание данных газов вступать в какие — либо отношения (химические реакции) с другими атомами, строить молекулы веществ химии.

Совсем по-иному дело обстоит у тех атомов, у которых на внешней орбите нет заветных 8 электронов. Такие атомы предпочитают сблизится с другими, чтобы за счёт них дополнить собственную внешнюю орбиту до 8 электронов и получить спокойное стабильное состояние.

Вот, к примеру, известная всем молекула воды H2O. Она состоит из 2-ух атомов водорода и одного атома кислорода, как показано на рисунке 1 .

Сверху рисунка показаны отдельно два атома водорода и один атом кислорода.

На внешней орбите кислорода находятся 6 электронов и здесь же рядом два электрона у 2-ух атомов водорода. Кислороду до заветного числа 8 не хватает как раз 2-ух электронов на внешней орбите, которые он и получит, присоединив к себе два атома водорода.

Каждому атому водорода для полнейшего счастья не хватает 7 электронов на внешней орбите. Первый атом водорода получает на собственную внешнюю орбиту 6 электронов от кислорода и очередной электрон от собственного близнеца — второго атома водорода.

На его внешней орбите одновременно со своим электроном теперь 8 электронов. Второй атом водорода тоже укомплектовывает собственную внешнюю орбиту до заветного числа 8. Данный процесс показан снизу рисунка 1 .
На рисунке 2 показан процесс соединения атомов натрия и хлора.

Из-за чего выходит хлористый натрий, который реализуется в точках продажи с названием поваренная соль.
Рисунок 2 . Процесс соединения атомов натрия и хлора

Тут тоже любой из участников получает от иного недостающее кол-во электронов: хлор к собственным своим семи электронам присоединяет единственный электрон натрия, В то время, как собственные отдает в распоряжение атома натрия. У двоих атомов на внешней орбите по 8 электронов, чем достигнуто полное согласие и благосостояние.

Атомы, у которых на внешней орбите содержится 6 или 7 электронов, стремятся подсоединить к себе 1 или 2 электрона. Про такие атомы поговаривают, что они одно или двухвалентны.

А вот если на внешней орбите атома 1, 2 или 3 электрона, то такой атом стремится их отдать.

В данном случае атом считается одно, 2-ух или трехвалентным.
Если на внешней орбите атома содержится 4 электрона, то такой атом предпочитает сблизится с подобным же, у которого тоже 4 электрона.

Собственно так соединяются атомы германия и кремния, применяющиеся в производстве транзисторов. В данном случае атомы называются четырехвалентными. (Атомы германия или кремния могут объединяться и с другими элементами, к примеру, кислородом или водородом, но эти соединения в плане нашего рассказа скучны.)

На рисунке 3 показан атом германия или кремния, желающий сблизится с подобным же атомом. Небольшие черные кружки — это свои электроны атома, а светлые кружки обозначают места, куда попадут электроны четырех атомов — соседей.

Рисунок 3 . Атом германия (кремния).

Кристаллическая структура полупроводников
Атомы германия и кремния в периодической таблице находятся в одной группе с углеродом (химическая формула алмаза C,- это просто большие кристаллы углерода, полученные при конкретных условиях), и благодаря этому при объединении образовывают алмазоподобную кристаллическую структуру. Образование аналогичной структуры показано, в упрощенном, разумеется, виде на рисунке 4 .
В самом центре куба находится атом германия, а в углах размещены еще 4 атома.

Атом, изображенный в самом центре куба, собственными валентными электронами связан с ближайшими соседями. Со своей стороны угловые атомы отдают собственные валентные электроны атому, размещенному в самом центре куба и соседям, — атомам на рисунке не показанным.

Аналогичным образом, наружные орбиты восполняются до восьми электронов. Разумеется, никакого куба в кристаллической решётке нет, просто он показан на рисунке, чтобы было ясно обоюдное, рельефное расположение атомов.

Но для того, чтобы максимально облегчить рассказ о полупроводниках, кристаллическую решётку можно изобразить в виде плоского схематического рисунка, не обращая внимания на то, что межатомные связи все же размещены в пространстве. Такая схема показана на рисунке 5 .
Рисунок 5 . Кристаллическая решётка германия в плоском виде.

В этом кристалле все электроны прочно привязаны к атомам собственными валентными связями, благодаря этому свободных электронов тут, по всей видимости, попросту нет. Получается, что перед нами на рисунке изолятор, потому как нет в нем свободных электронов.

Однако, в действительности это не так.
А дело все в том, что под температурным воздействием некоторым электронам все же получается оторваться от своих атомов, и на какое то время освободиться от связи с ядром.

Благодаря этому маленькое количество свободных электронов в кристалле германия есть, благодаря чему имеется возможность проводить переменный ток. Сколько же свободных электронов есть в кристалле германия при нормальных условиях?

Подобных свободных электронов всего не больше 2-ух на 10^10 (десять миллиардов) атомов, благодаря этому германий плохой проводник, или как принято говорить полупроводник. При этом необходимо заметить, что лишь в одном грамме германия содержится 10^22 (десять тысяч миллиардов миллиардов) атомов, что дает возможность «получить» около 2-ух тысяч миллиардов свободных электронов.

Кажется, что достаточно для того, чтобы пропустить большой переменный ток. Чтобы разобраться с данным вопросом, нужно вспомнить, что такое ток силой в 1 A.

Току в 1 A отвечает прохождение через проводник за одну секунду электрического заряда в 1 Кулон, или 6*10^18 (шесть миллиардов миллиардов) электронов в секунду. На этом фоне две тысячи миллиардов свободных электронов, да еще разбросанных по очень большому кристаллу, навряд ли могут обеспечить прохождение больших токов.

Хотя, благодаря тепловому движению, маленькая проводимость у германия есть. Это говоря иначе своя проводимость.

Электронная и дырочная проводимость
Как только температура увеличивается электронам сообщается добавочная энергия, их тепловые колебания становятся более энергичными, из-за чего некоторым электронам получается оторваться от своих атомов. Эти электроны становятся свободными и при отсутствии внешнего электрического поля выполняют хаотические движения, перемещаются в свободном месте.

Атомы, потерявшие электроны, беспорядочных движений выполнять не могут, а лишь немножко колеблются относительно собственного нормального положения в кристаллической решётке. Такие атомы, потерявшие электроны, именуется позитивными ионами.

Можно считать, что на месте электронов, вырванных из собственных атомов, получаются свободные пространства, которые называют дырками.
В общем кол-во электронов и дырок одинаково, благодаря этому дырка может завоевать электрон, оказавшийся рядом.

В результате атом из позитивного иона вновь становится нейтральным. Процесс соединения электронов с дырками именуется рекомбинацией.

С аналогичный частотой происходит и отрыв электронов от атомов, благодаря этому в среднем кол-во электронов и дырок для определенного полупроводника равно, считается величиной постоянной и зависимой от внешних условий, прежде всего температуры.
Если к кристаллу полупроводника приложить напряжение, то движение электронов станет упорядоченным, через кристалл потечет ток, обусловленный его электронной и дырочной проводимостью.

Диэлектрики в электрическом поле

Эта проводимость именуется своей, о ней уже было упомянуто немного выше.
Но полупроводники в чистом виде, обладающие электронной и дырочной проводимостью, для производства диодов, транзисторов и других деталей негодны, потому как основой данных приборов считается p-n (читается «пэ-эн») переход.

Дабы получить такой переход, нужны полупроводники двух вариантов, 2-ух типов проводимости (p — positive — позитивный, дырочный) и (n — negative — негативный, электронный). Данные типы полупроводников получаются путем легирования, добавки примесей в чистейшие кристаллы германия или кремния.

Хотя кол-во примесей довольно мало, их присутствие в немалой степени изменяет свойства полупроводника, дает возможность получить полупроводники различной проводимости. Об этом будет рассказано в следующей части статьи.

Обозначение

К первым относятся все металлы и сплавы. Ко вторым — электролиты, другими словами водные солевые растворы, щелочей, кислот и др.

Диэлектрик — тело, в объёме которого нет свободных зарядов. Диэлектрик состоит из нейтральных атомов или молекул.

К ним можно отнести стекло, смолы, лаки и т.д.

Сравнение

И так как кол-во свободных заряженных носителей в диэлектриках ничтожно мало, это говорит о том, что в них отсутствует электростатическая индукция, и напряжённость электрического поля в середине диэлектриков не преобразуется в ноль, а исключительно уменьшается.
Напряжённость нельзя увеличивать безгранично, т. к. при конкретной величине все заряды могут сместиться настолько, что случится изменение структуры материала, говоря иначе, случится пробой диэлектрика.

В данном случае он потеряет собственные свойства изоляции.

Выводы сайт

В проводнике свободные электроны, подвергающиеся влиянию сил электрического поля, перемещаются по всему объему.
В отличии от проводника, в диэлектрике (изоляторе) нет свободных зарядов. Изоляторы состоят из нейтральных молекул или атомов. Заряды в нейтральном атоме между собой сильно связаны и не могут передвигаться под воздействием электрического поля по всему объёму диэлектрика.

В электронных приборах применяются самые разнообразные материалы. Важными элементами, используемыми для данных устройств, считается проводниковая и полупроводниковая продукция.

Для более хорошего их применения, следует точно знать, как отличаются проводники от полупроводников. Свойства любого элемента, используемые в комплексе, дают возможность создавать приборы, обладающие уникальными качествами и параметрами.

Свойства проводников и полупроводников

Практически все вещества способны проводить переменный ток. Они как правило находиться в твёрдом, жидком или газообразном состоянии.

Ключевыми проводниками, используемыми в электротехнике, считаются самые разные виды металлов или их сплавов.

Они выделяются хорошими качествами проводимости и электрическим сопротивлением, отличительным для любого материала.
В электротехнике металлы используются в качестве проводников, конструкционных и контактных материалов, а еще для спаивания между собой любых видов проводников.

Ключевым свойством проводников считается наличие в них свободных электронов, которые обеспечивают прохождение электротока.
К категории полупроводников относятся вещества, занимающие переходное место между . Эти границы достаточно условны, потому как под влиянием разных факторов, полупроводники могут иметь свойства и проводников и изоляторов.

К примеру, под влиянием низкой температуры, они становятся диэлектриками, а как только температура увеличивается, в них появляются свободные носители зарядов. Связывают это с тем, что при росте температуры, становятся больше и колебания кристаллической решётки, разрывая некоторые валентные связи и образовывая свободные электроны, проводящие переменный ток.

Проводники и полупроводники: важные отличия

Для того, чтобы правильно применять те либо другие материалы в электронике и электротехнике, нужно, прежде всего, знать, как отличаются проводники от полупроводников. В проводниках всегда имеются свободные электроны, от них зависит движение тока.

В полупроводниках образование свободных электронов происходит только если есть наличие конкретных условий. Это позволяет технологического управления свободными носителями полупроводника.

Одним из самых главных отличий считается более высокая проводимость проводников по сравнению с полупроводниками. Также, если как только температура увеличивается проводимость полупроводника резко увеличивается, то в проводнике, наоборот, происходит уменьшение данного показателя с одновременным ростом электрического сопротивления.

Наличие примесей также оказывает неодинаковое действие: в проводниках они уменьшают проводимость, а в полупроводниках она увеличивается. Все данные показатели правильно применяются в электронных приборах, давая возможность достигать их самой большой эффективности.
Все материалы, существующие в природе, отличаются собственными работающими от электричества характеристиками. Аналогичным образом, из большого разнообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электротока.
Что собой представляют проводники?
Проводник – это материал такого рода, спецификой которого считается наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые популярны по всему веществу.
Проводящими переменный ток веществами считаются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, тело человека.
Металл – это самый хороший проводник электротока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, к примеру, углерод.
Все, существующие в природе проводники электротока, отличаются 2-мя характеристиками:

критерий сопротивления;
критерий проводимости электричества.

Сопротивление появляется благодаря тому, что электроны во время движения испытывают столкновение с атомами и ионами, которые считаются определенным препятствием. Собственно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления.

Обратной сопротивлению величиной считается проводимость электричества.
Проводимость электричества – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток.

Благодаря этому характеристиками хорошего проводника являются невысокое сопротивление потоку двигающихся электронов и, поэтому, высокая проводимость электричества. Другими словами, лучший проводник отличается высоким показателем проводимости.

К примеру кабельная продукция : кабель из меди обладает большей электропроводностью если сравнивать с металлическим.
Что собой представляют диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав подобных веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы.

Заряды нейтрального атома имеют тесную связь между собой, благодаря этому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.
Самым прекрасным диэлектриком считается газ.

Прочие непроводящие переменный ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, изделия из керамики, а еще резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.
Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых в основном зависимы от состояния находящейся вокруг атмосферы.

К примеру, при большой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются собственных параметров.
Проводники и диэлектрики широко применяются в сфере электробытовой техники с целью решения разных задач.

К примеру, вся кабельно-проводниковая продукция делается из металлов, в основном, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электроприборов.

Полимерные материалы – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.
Серебряные, золотые и платиновые изделия – довольно хорошие проводники.

Однако их негативная характеристика, которая уменьшает применение, состоит в слишком высокой стоимости.
Поэтому используются такие вещества в сферах, где качество намного важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и металлические изделия также считаются хорошими проводниками, при этом имеют не очень большую цену. Поэтому, применение медных и проводов сделанных из алюминия популярно везде.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее полезные свойства, поэтому применяются как правило в лампочках накаливания и нагревательных элементах большой температуры. Плохая проводимость электричества способен значительно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также отличаются между собой собственными параметрами и характеристиками. К примеру, в определенных диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пускай и в минимальном количестве.

Свободные заряды появляются из-за тепловых колебаний электронов, т.е. температурное увеличение все же в большинстве случаев провоцирует отрыв электронов от ядра, что уменьшает изоляционные характеристики материала. Некоторые изоляторы выделяются огромным числом «оторванных» электронов, что говорит о скверных изоляционных свойствах.

Самый хороший диэлектрик – полный вакуум, которого достаточно тяжело достигнуть на планете Земля.
Полностью отфильтрованная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но такой даже нет в реальности.

При этом необходимо не забывать, что присутствие каких-нибудь примесей в жидкости наделяет ее характеристиками проводника.
Основной критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в определенной электрической схеме.

К примеру, если свойства диэлектрика такие, что утечка тока совсем несущественная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик считается хорошим.
Переходное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники.

Основное отличие проводников заключается в необходимости степени проводимости электричества от температуры и количества примесей в составе. Это при том материалу характерны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры проводимость электричества полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При уменьшении температуры сопротивление стремится к бесконечности.

Другими словами, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.
Полупроводниками являются кремний и германий.

В электричестве выделяют три главных группы материалов – это проводники, полупроводники и диэлектрики.

Ключевым их отличием считается возможность проводить ток. В данной публикации мы будем рассматривать, как отличаются эти разновидности материалов и как они ведут себя в электрическом поле.

Что такое проводник

Вещество, в котором присутствуют свободные носители зарядов, именуют проводником. Движение свободных носителей именуют тепловым.

Главной характеристикой проводника считается его сопротивление (R) или проводимость (G) – величина обратная сопротивлению.

Говоря обычными словами – проводник проводит ток.
К подобным веществам можно отнести металлы, однако если говорить о неметаллах то, к примеру, углерод – замечательный проводник, отыскал использование в скользящих контактах, к примеру, щетки электрического двигателя.

Влажная земля, солевые растворы и кислот в водной массе, человеческое тело – тоже проводит ток, однако их проводимость электричества очень часто меньше, чем у меди или алюминия, к примеру.
Металлы являются прекрасными проводниками, как раз таки благодаря огромному числу свободных носителей зарядов в их структуре.

Физика 10 класс (Урок№27 — Напряжённость и потенциал электростатического поля.Разность потенциалов.)

Под воздействием электрического поля заряды начинают передвигаться, а еще перераспределяться, встречается явление электростатической индукции.

Что такое диэлектрик

Диэлектриками именуют вещества, которые не проводят ток, или проводят, но очень плохо. В них нет свободных носителей зарядов, из-за того что связь частиц атома достаточно сильная, для образования свободных носителей, благодаря этому под воздействием электрического поля тока в диэлектрике не появляется.

Газ, стекло, керамика, фарфор, некоторые смолы, текстолит, карболит, дистиллированная вода, сухая древесина, резина – являются диэлектриками и не проводят переменный ток. В бытовых условиях диэлектрики встречаются везде, к примеру, из них выполняются корпуса электрических приборов, электрические выключатели, корпуса вилок, розеток и другое.

В линиях электропередач изоляторы изготовляются из диэлектриков.

Но, при наличии нескольких факторов, к примеру большой уровень влаги, напряженность электрического поля выше допустимого значения и другое – приводят к тому, что материал начинает терять собственные диэлектрические функции и становится проводником.

Иногда вы можете слышать фразы типа «пробой изолятора» — это и есть описанное выше явление.
Если сказать коротко, то ключевыми характеристиками диэлектрика в области электричества являются электроизоляционные.

Собственно способность мешать протеканию тока оберегает человека от электротравматизма и других неприятностей. Главной характеристикой диэлектрика считается электрическая надёжность – величина равная напряжению его пробоя.

Что такое полупроводник

Полупроводник проводит переменный ток, но не так как металлы, а при воплощении конкретных условий – сообщении веществу энергии в необходимых количествах. Связывают это с тем, что свободных носителей (дырок и электронов) зарядов очень мало или их совсем нет, однако если приложить какое-то кол-во энергии – они появятся.

Энергия может быть разных форм – электрической, тепловой. Также свободные отверстия и электроны в полупроводнике могут появляться под воздействием излучений, к примеру в УФ-спектре.

Падение потенциала вдоль проводника

Где используются полупроводники? Из них делают транзисторы, тиристоры, диоды, микросхемы, светоизлучающие диоды и другое.

К подобным материалам относят кремний, германий, смеси разнообразных материалов, к примеру арсенид-галия, селен, мышьяк.
Чтобы понимать, почему полупроводник проводит переменный ток, но не так как металлы, необходимо рассматривать данные материалы с точки зрения зонной теории.

Зонная доктрина

Зонная доктрина описывает наличие или отсутствие свободных носителей зарядов, относительно конкретных энергетических слоев. Энергетическим уровнем или слоем именуют кол-во энергии электронов (ядер атомов, молекул – обычных частиц), их измеряют в величине Электронвольты (ЭВ).

На изображении ниже показаны 3 вида материалов с их энергетическими уровнями:

Стоит обратить внимание, что у проводника энергетические уровни от валентной зоны до зоны проводимости воссоединены в неразрывную диаграмму.

Территория проводимости и валентная зоны кладутся один на один, это называют зоной перекрытия. В зависимости от наличия электрического поля (напряжения), температуры и других факторов кол-во электронов может меняться.

Благодаря описанному выше, электроны могут перемещаться в проводниках, даже в том случае, если сообщить им какое-то очень мало энергии.
У полупроводника между зоной валентности и зоной проводимости есть конкретная запрещенная.

Ширина запрещенной зоны описывает, какое кол-во энергии необходимо сообщить полупроводнику, чтобы начал протекать ток.
У диэлектрика диаграмма похожа на ту, которая описывает полупроводники, впрочем отличие лишь в ширине запрещенной зоны – она тут многократно большая.

Различия обусловливаются внутренним строением и вещества.
Мы посмотрели ключевые три типа материалов и привели их варианты и характерности.

Основным их отличием считается способность проводить ток. Благодаря этому любой из них отыскал собственную область использования: проводники применяются для передачи электрической энергии, диэлектрики – для изолирования токоведущих частей, полупроводники – для электроники.

Надеемся, предоставленная информация помогла вам понять, что собой представляют проводники, полупроводники и диэлектрики в электрическом поле, а еще в чем их отличие между собой.
Главная » Транскрипции » Как отличаются диэлектрики от проводников?

Разница между диэлектриками и проводниками.

Разница между диэлектриками и проводниками