Ympäristössämme on erilaisia elementtejä. Nämä elementit on järjestetty eri luokkiin niiden fyysisten ominaisuuksien, kuten muodon, koon, värin, rakenteen, napaisuuden, muokattavuuden ja liukoisuuden ja niin edelleen, perusteella.
Yksi tällainen tärkeä kategoria, jonka perusteella elementit luokitellaan, on johtavuus. Eli elementin kyky päästää ioneja tai elektroneja vapaasti. Johtavuuden perusteella elementit luokitellaan johtimiin ja eristimiin.
Johdin vs eriste
Ero johtimen ja eristimen välillä on, että jälkimmäinen kestää lämpö- tai sähköenergian vapaata virtausta. Edellinen taas on vastaanottavainen lämmön tai sähkön virtaukselle.
Mikä on eriste?
Sitä kuvataan aineeksi tai materiaaliksi, joka hidastaa tai estää sähkövirran tai lämmön virtausta. Eristeillä on alhainen johtavuus ja korkea lämmön- tai sähköenergian virtauksen vastustuskyky. Tämä tapahtuu, koska eristimissä olevien atomien välillä on erittäin vahva kovalenttinen sidos. Näin ollen elektronien vapaata liikkumista tai vaihtoa ei ole.
Eristeissä on myös erittäin suuri tila, joka tunnetaan nimellä kielletty rako johtavuuskaistan ja valenssikaistan välillä, mikä vaatii paljon energiaa valenssielektroneilta kulkeakseen tämän raon läpi ja saavuttaakseen johtavuuskaistan.
Kun jonkin verran varausta tai lämpöä siirretään eristävästä materiaalista koostuvaan esineeseen, se pysyy lähtöasennossaan eikä leviä esineen ulkokerroksen poikki. Tästä syystä esinettä on hierottava sopivalla materiaalilla, jotta se latautuu. Toinen menetelmä, jota voidaan käyttää tällaisen esineen lataamiseen, on induktio.
Sähköpiirissä eristeitä käytetään pääasiassa pitämään johtimet erillään toisistaan ja muista piirin ympärillä olevista esineistä. Eristimet varmistavat, että johtimien läpi kulkeva virta pysyy johdossa eikä siirry mihinkään muuhun johtavasta materiaalista koostuvaan esineeseen.
Lämpöenergian tapauksessa ne hajottavat lämmön virtausreitin absorboimalla säteilylämpöä. Suurin osa eristeistä koostuu ei-metalleista, kuten kumista, muovista, posliinista, kiillestä, lasikuidusta jne.
Tärkeimmät erot johtimen ja eristimen välillä
Johtopäätös
On tärkeää huomata, että materiaalin johtavuus riippuu sen atomien rakenteesta. Materiaali voi osoittautua hyväksi johtimeksi, jos sen atomit eivät pysty pitämään ulkoisia elektronejaan yhdessä. Koska näiden ulkoisten elektronien ansiosta lämpö tai sähkövaraus voi siirtyä atomista toiseen ja siten koko materiaalin läpi. Jos materiaalin atomeissa on tiiviisti sidotut elektronit, materiaali osoittautuu huonoksi johtimeksi tai eristeeksi.
Siitä huolimatta sekä johtimet että eristeet ovat meille tärkeitä varsinkin sähkölaitteiden käsittelyssä. Kytkimet, pistorasiat ja sähköpistokkeet koostuvat johtimista. Eristeitä, kuten kumia ja muovia, käytetään kytkinten, sähköjohtojen, pistorasioiden ja muiden sähkölaitteiden ulkokuoren valmistukseen.
