Johtimet ja eristimet

Sähkö virtaa atomitasolla aineen atomien välillä kulkevista elektroneista. Nämä valenssit tai vapaat elektronit vaihtelevat aineiden välillä, aiheuttaen niille erilaisia ​​sähköisiä ominaisuuksia. Aineita, jotka kuljettavat sähkövirtaa hyvin, tunnetaan johtimina, kun taas aineita, jotka estävät tätä kulkua, tunnetaan eristeinä.

Materiaaleja, joissa on atomit, joissa on vapaasti liikkuvia elektroneja, käytetään johtimina jokaisella sähköä tarvitsevalla teollisuuden alalla. Monilla metalleilla, mukaan lukien kupari, alumiini, teräs, lyijy, kulta ja hopea, on johtavia ominaisuuksia. Muut metallit, kuten rauta, voivat kuljettaa sähkövirtoja, mutta eivät niin tehokkaasti.

Joillakin materiaaleilla, kuten silikonilla ja germaniumilla, on sekä johtimien että eristimien ominaisuudet. Nämä aineet ovat nykyaikaisen elektroniikan sydän, ja niissä on neljä valenssielektronia, jotka tarjoavat transistorien, integroitujen sirujen ja tietokoneprosessorien vaatimat kytkentäkyvyt. Muita puolijohteita ovat aurinkovalosähkökennot, valoa emittoivat diodit (LEDit) ja tasasuuntaajat.

Suurin osa luonnossa löydetyistä aineista kuuluu eristeiden luokkaan. Nämä aineet ovat yleensä yhdistelmä puhtaampia eristeitä, kuten puuta, savea ja kiviä. Olkea, kangasta ja hartsia on kaikki käytetty aikaisemmin sähköeristeinä, ja posliini on perinteisesti käytetty korkea- ja pienitehoisilla linjoilla varhaisessa rakentamisessa.

Aineita, joissa on seitsemän tai kahdeksan valenssielektronia, tunnetaan eristeinä. Ne estävät sähkön virtausta atomitasolla ja niitä käytetään erottamaan ja eristämään sähköiset signaalit. Esimerkkejä perinteisistä eristeistä ovat kumi, muovit ja lasi. Lisäksi on kehitetty synteettisiä eristeitä, mukaan lukien nylon- ja paperikomposiitit.