Arten von Leitern und Isolatoren

Elektrizität fließt auf atomarer Ebene aus Elektronen, die sich zwischen Atomen in einer Substanz bewegen. Diese Valenz- oder freien Elektronen variieren zwischen den Substanzen, wodurch sie unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen. Diejenigen Substanzen, die elektrischen Strom gut führen, werden als Leiter bezeichnet, während Substanzen, die diesen Weg behindern, als Isolatoren bezeichnet werden.

Materialien, die Atome mit frei beweglichen Elektronen besitzen, werden in allen Branchen und Bereichen, die Elektrizität benötigen, als Leiter verwendet. Viele Metalle haben gute Leitfähigkeitseigenschaften, einschließlich Kupfer, Aluminium, Stahl, Blei, Gold und Silber. Andere Metalle wie Eisen können elektrische Ströme führen, jedoch nicht so effizient.

Einige Materialien besitzen die Eigenschaften von Leitern und Isolatoren wie Silikon und Germanium. Diese Substanzen sind das Herzstück der modernen Elektronik und verfügen über vier Valenzelektronen, die die für Transistoren, integrierte Chips und Computerprozessoren erforderlichen Schaltfähigkeiten bieten. Andere Halbleiter umfassen Photovoltaik-Solarzellen, Leuchtdioden (LEDs) und Gleichrichter.

Die meisten in der Natur vorkommenden Substanzen fallen in die Kategorie der Isolatoren. Diese Substanzen sind normalerweise eine Kombination aus reineren Isolatoren wie Holz, Ton und Gestein. Stroh, Stoff und Harz wurden in der Vergangenheit als elektrische Isolatoren verwendet, und Porzellan wurde im frühen Bau traditionell mit Hoch- und Niedrigleistungsleitungen verwendet.

Substanzen mit sieben oder acht Valenzelektronen werden als Isolatoren bezeichnet. Diese hemmen den Stromfluss auf atomarer Ebene und dienen zur Trennung und Isolierung elektrischer Signale. Beispiele für herkömmliche Isolatoren sind Gummi, Kunststoff und Glas. Es wurden auch synthetische Isolatoren entwickelt, einschließlich Nylon- und Papierverbundwerkstoffen.