Rozdíl mezi vodiči a izolanty

Ne každý atom je stejný. Atomová struktura se u jednotlivých atomů liší. Některé atomy nejsou schopny udržet své vnější elektrony pohromadě. Říká se jim volné elektrony, protože se mohou volně pohybovat od atomu k atomu. Tyto elektrony předávají elektrickou energii z jedné částice na druhou, čímž přenášejí energii ve formě elektřiny. Vodič je látka, která předpokládá volný tok elektrického náboje. Naopak izolant klade elektřině odpor, což znamená, že má na tok elektronů přesně opačný účinek. Elektrony se v atomech pevně vážou, čímž omezují volný tok elektrického náboje. Prozkoumejme podrobně rozdíl mezi nimi.

Co jsou to vodiče?

Vodiče jsou látky, které umožňují snadný průchod volných elektronů, a tím přenášejí energii ve formě elektřiny, protože elektrony se volně pohybují z atomu na atom. Zjednodušeně řečeno, vodiče umožňují elektronům volně putovat od částice k částici v jednom nebo více směrech. Pokud pošlete elektricky nabitý elektron do vodiče, narazí na volný elektron a nakonec ho srazí, až srazí další volné elektrony. Tím se spustí jakási řetězová reakce vytvářející elektrický náboj v materiálu. Tyto látky mohou snadno propouštět elektřinu, protože jejich atomová struktura umožňuje volným elektronům volný pohyb z jedné částice na druhou s lehkostí.

Většina kovů, jako je měď, hliník, železo, zlato a stříbro, jsou dobrými vodiči elektřiny, protože elektrony se mohou volně pohybovat z jednoho atomu na druhý. Například měď je dobrým vodičem, protože poměrně snadno předvídá volný tok elektronů. Na druhou stranu hliník je také slušným vodičem, ale není tak dobrý jako měď. Je velmi lehký, takže se většinou používá v rozvodných kabelech. Vezměme si příklad žárovky. Když rozsvítíte světlo, elektrický náboj projde vodičem, který způsobí, že žárovka začne vydávat světlo. Není to nic jiného než tok elektronů mezi atomy.

Kovy jsou nejběžnějšími vodiči elektřiny. Mezi další vodiče patří polovodiče, elektrolyty, plazma plus nekovové vodiče, jako jsou vodivé polymery a grafit. Stříbro je lepším vodičem než měď, ale ve většině případů není praktické ho používat kvůli jeho vyšší ceně. Používá se však pro specializovaná a citlivá zařízení, jako jsou satelity. Dokonce i vodu smíchanou s nečistotami, jako je sůl, lze považovat za vodič.

Co jsou izolátory?

Izolátory jsou naopak látky, které mají přesně opačný účinek na tok elektronů. Tyto látky brání volnému toku elektronů, a tím brzdí tok elektrického proudu. Izolátory obsahují atomy, které pevně drží své elektrony, což omezuje tok elektronů z jednoho atomu na druhý. Kvůli pevně vázaným elektronům se nemohou volně pohybovat. Zjednodušeně řečeno, látky, které brání toku proudu, jsou izolátory. Tyto materiály mají tak nízkou vodivost, že tok proudu je téměř zanedbatelný, a proto se běžně používají k tomu, aby nás chránily před nebezpečnými účinky elektřiny.

Několik běžných příkladů izolátorů je sklo, plast, keramika, papír, guma atd. Tok proudu v elektronických obvodech není statický a napětí může být někdy poměrně vysoké, což jej činí poněkud zranitelným. Někdy je napětí dostatečně vysoké na to, aby elektrický proud protékal i materiály, které nejsou považovány za dobré vodiče elektřiny. To může způsobit úraz elektrickým proudem, protože lidské tělo je také dobrým vodičem elektřiny. Proto jsou elektrické vodiče potaženy gumou, která funguje jako izolant, který nás zase chrání před vodičem uvnitř. Vezměte si na to jakýkoli kabel a uvidíte izolátor a v případě, že uvidíte vodič, je čas ho vyměnit.

Rozdíl mezi vodiči a izolátory

1. Vodiče předpokládají volný tok elektrického proudu, protože elektrony volně putují z jednoho atomu na druhý s lehkostí. Izolátory se naopak elektrickému proudu brání, protože neumožní volný tok elektronů z jedné částice na druhou
2. Vodiče mohou snadno přenášet energii ve formě elektřiny nebo třeba tepla. Izolátory však elektrickou energii tak snadno přenášet nemohou, takže se elektrickému proudu brání.
3. Vodiče mohou snadno propouštět elektrický proud díky volným elektronům přítomným v jejich atomové struktuře, ale izolátory jimi naopak elektrický proud propouštět nemohou.
4. Vodiče jsou látky, jejichž atomy nemají pevně vázané elektrony, takže se mohou volně pohybovat jedním nebo mnoha směry. V případě izolantů jsou však elektrony pevně vázány uvnitř atomů, čímž je omezen jakýkoli pohyb elektronů v rámci jmenovitého rozsahu přiloženého napětí.
5. Vodiče mají obvykle nízký odpor, ale nikoli nulový, pokud se nejedná o supravodiče. Izolátory mají vysoký odpor vůči elektřině.
6. Vodiče vedou elektřinu, zatímco izolátory elektřinu izolují. Například kovový drát v elektrickém kabelu je vodič, zatímco plášť nebo ochranný obal je izolant.
7. Dotknout se vodiče pod napětím tě může zabít. Naproti tomu když se dotkneš izolantu pod napětím, nebude tě to ani trochu bolet, protože odolává elektrickému proudu.

Vodiče vs. izolanty: Srovnávací tabulka

Shrnutí o vodičích a izolantech

Vodiče i izolanty mají prakticky opačné vlastnosti a funkce. Nejčastější rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že zatímco vodiče umožňují volný tok elektronů z jednoho atomu na druhý, izolanty volný tok elektronů omezují. Vodiče umožňují průchod elektrické energie, zatímco izolátory průchod elektrické energie neumožňují. Vodiče mají vysokou vodivost, zatímco izolátory mají nízkou vodivost.