Rodzaje przewodników i izolatorów

Energia elektryczna przepływa na poziomie atomowym z elektronów przemieszczających się między atomami w substancji. Te wartościowości lub wolne elektrony różnią się między substancjami, powodując, że wykazują one różne właściwości elektryczne. Substancje, które dobrze przewodzą prąd elektryczny, znane są jako przewodniki, natomiast substancje hamujące ten ruch są znane jako izolatory.

Materiały zawierające atomy z swobodnie poruszającymi się elektronami są wykorzystywane jako przewodniki w każdej branży i polu wymagającym elektryczności. Wiele metali ma dobre właściwości przewodzące, w tym miedź, aluminium, stal, ołów, złoto i srebro. Inne metale, takie jak żelazo, mogą przewodzić prądy elektryczne, ale nie tak skutecznie.

Niektóre materiały mają właściwości zarówno przewodników, jak i izolatorów, takie jak silikon i german. Substancje te są sercem nowoczesnej elektroniki i zawierają cztery elektrony walencyjne, zapewniające możliwości przełączania wymagane przez tranzystory, zintegrowane układy scalone i procesory komputerowe. Inne półprzewodniki obejmują słoneczne ogniwa fotowoltaiczne, diody elektroluminescencyjne (diody LED) i prostowniki.

Większość substancji występujących w przyrodzie należy do kategorii izolatorów. Substancje te są zwykle kombinacją bardziej czystych izolatorów, takich jak drewno, glina i skały. Słoma, tkanina i żywica były w przeszłości używane jako izolatory elektryczne, a porcelana była tradycyjnie stosowana w liniach dużej i niskiej mocy we wczesnej fazie budowy.

Substancje, które mają siedem lub osiem elektronów walencyjnych, są znane jako izolatory. Hamują one przepływ prądu na poziomie atomowym i służą do oddzielania i izolowania sygnałów elektrycznych. Przykłady tradycyjnych izolatorów obejmują gumę, tworzywa sztuczne i szkło. Opracowano również izolatory syntetyczne, w tym kompozyty nylonowe i papierowe.