Vodiče a izolátory

Ne každý atom je vytvořen rovné. Atomová struktura se liší od atomu k atomu. Některé atomy nejsou schopny držet své vnější elektrony dohromady. Jsou voláni volné elektrony, protože se mohou volně pohybovat od atomu k atomu. Tyto elektrony přenášejí elektrickou energii z jedné částice do druhé, čímž přenášejí energii ve formě elektřiny. Vodič je látka, která předvídá volný proud elektrického náboje. Naopak izolátor odolává elektřině, což znamená, že má přesně opačný účinek na tok elektronů. Elektrony se pevně spojí uvnitř atomů, čímž se omezuje volný proud elektrického náboje. Pojďme studovat rozdíl mezi těmito dvěma.

Co jsou to dirigenti?

Vodiče jsou látky, které umožňují snadný průchod volných elektronů, čímž se přenáší energie ve formě elektřiny, protože elektrony se volně pohybují od atomu k atomu. Jednoduše řečeno, vodiče dovolují elektronům volně se pohybovat od částice k částice v jednom nebo více směrech. Pokud posíláte elektricky nabitý elektron do vodiče, zasáhne volný elektron, případně ho odrazí, dokud nezlikviduje další volné elektrony. To způsobuje jakousi řetězovou reakci, která vytváří elektrický náboj v materiálu. Tyto látky mohou snadno procházet elektřinou skrze ně, protože jejich atomová struktura umožňuje volným elektronům volně se pohybovat z jedné částice do druhé s lehkostí.

Většina kovů, jako je měď, hliník, železo, zlato a stříbro, jsou dobré vodiče elektrické energie, protože elektrony se mohou volně pohybovat z jednoho atomu do druhého. Například měď je dobrý vodič, protože předvídá snadný tok elektronů. Hliník, na druhou stranu, je také spravedlivý dirigent, ale není tak dobrý jako měď. Je velmi lehká a používá se většinou v rozvodných kabelech. Pojďme si uvést příklad žárovky. Když zapnete světlo, elektrická zátěž prochází vodičem, který způsobuje, že žárovka vydává světlo. Není to jen tok elektronů mezi atomy.

Kovy jsou nejčastějšími vodiči elektrické energie. Mezi další vodiče patří polovodiče, elektrolyty, plazmy a nekovové vodiče, jako jsou vodivé polymery a grafit. Stříbro je lepší vodič než měď, ale ve většině případů není praktické kvůli jeho vyšším nákladům. Používá se však pro specializovaná a citlivá zařízení, jako jsou družice. Dokonce i voda smíchaná s nečistotami, jako je sůl, může být považována za vodič.

Co jsou izolátory?

Izolátory, na druhé straně, jsou látky, které mají přesně opačný účinek na tok elektronů. Tyto látky brání volnému toku elektronů, čímž zabraňují proudění elektrického proudu. Izolátory obsahují atomy, které drží pevně jejich elektrony, které omezují tok elektronů z jednoho atomu na druhý. Kvůli těsně spojeným elektronům se nemohou volně pohybovat. Jednoduše řečeno, látky, které brání toku proudů, jsou izolátory. Materiály mají tak nízkou vodivost, že tok proudu je téměř zanedbatelný, a proto se běžně používají k ochraně před nebezpečnými účinky elektřiny.

Některé běžné příklady izolátorů jsou sklo, plasty, keramika, papír, pryž atd. Tok proudů v elektronických obvodech není statický a napětí může být poměrně vysoké, což z něj činí trochu zranitelnou. Někdy je napětí natolik vysoké, že způsobuje proudění elektrickým proudem přes materiály, které se ani nepovažují za dobré vodiče elektrické energie. To může způsobit elektrický šok, protože lidské tělo je také dobrým vodičem elektrické energie. Proto jsou elektrické dráty potaženy kaučukem, který působí jako izolátor, který nás dále chrání před vodičem uvnitř. Vezměte si jakýkoliv kabel a můžete vidět izolátor a v případě, že uvidíte vodič, je čas na jeho výměnu.

Rozdíl mezi vodiči a izolátory

1. Vodiče předpokládají volný tok elektrického proudu, protože elektrony volně pohybují od jednoho atomu k druhému s lehkostí. Izolátory naopak brání elektrickému proudu, protože neumožní volný tok elektronů z jedné částice do druhé.
2. Vodiče mohou snadno přenášet energii ve formě elektřiny nebo tepla. Izolátory však nemohou přenášet elektrickou energii tak snadno, aby odolaly elektřině.
3. Vodiče mohou snadno procházet elektřinou skrze ně kvůli volným elektronům přítomným v jejich atomové struktuře, ale izolátory na druhé straně nemohou procházet elektřinou skrze ně.
4. Vodiče jsou látky, jejichž atomy nemají pevně vázané elektrony, takže se mohou volně pohybovat v jednom nebo v mnoha směrech. Elektrony jsou však v případě izolátorů pevně vázány uvnitř atomů, čímž omezují jakýkoli pohyb elektronů v rámci jmenovitého rozsahu aplikovaného napětí.
5. Vodiče obvykle mají nízký odpor, avšak nejsou odolné vůči nulovému napětí, pokud nejsou supervodiče. Izolátory mají vysokou odolnost vůči elektřině.
6. Vodiče vedou elektřinu, zatímco izolátory izolují elektřinu. Například kovový drát v elektrickém kabelu je vodič, zatímco plášť nebo ochranný kryt je izolátor.
7. Dotknutí se živého dirigenta vás může zabít.Na druhou stranu, pokud se dotknete živého izolátoru, nebude to ani trochu bolet, protože odolává elektrickému proudu.

Vodiče vs. izolátory: srovnávací graf

Vodiče	Izolátory
Vodiče jsou materiály, které umožňují volný tok elektronů z jednoho atomu do druhého.	Izolátory nedovolí, aby elektrony nebyly od jednoho atomu k druhému.
Vodiče vedou elektřinu kvůli svobodným elektronům, které se v nich nacházejí.	Izolátory izolují elektřinu kvůli těsně spojeným elektronům přítomným v atomu.
Tyto materiály mohou procházet elektřinou skrze ně.	Izolační materiály nemohou procházet elektrickým proudem.
Atomy nejsou schopny pevně držet své elektrony.	Atomy mají pevně vázané elektrony a nemohou tak dobře přenášet elektrickou energii.
Materiály, které jsou dobré vodiče, mají obecně vysokou vodivost.	Dobré izolační materiály mají obvykle nízkou vodivost.
Většinou jsou kovy dobré vodiče jako měď, hliník, stříbro, železo atd.	Mezi běžné izolátory patří pryž, sklo, keramika, plast, asfalt, čistá voda atd.

Shrnutí o vodičích a izolátorech

Oba vodiče a izolátory jsou z hlediska vlastností a funkčnosti prakticky opačné. Nejběžnější rozdíl mezi těmito dvěma je, že zatímco vodiče umožňují volný tok elektronů z jednoho atomu do druhého, izolátory omezují volný tok elektronů. Vodiče umožňují procházet elektrickou energií, zatímco izolátory neumožňují procházet elektrickou energií. Vodiče mají vysokou vodivost, zatímco izolátory mají nízkou vodivost.