A vezetők és a szigetelők közötti különbség

Nem minden atom egyenlő. Az atomszerkezet atomról atomra változik. Egyes atomok képtelenek arra, hogy külső elektronjaikat összetartsák. Ezeket szabad elektronoknak nevezik, mert szabadon vándorolhatnak atomról atomra. Ezek az elektronok elektromos energiát adnak át egyik részecskéről a másikra, és ezáltal energiát adnak át elektromosság formájában. A vezető olyan anyag, amely előrevetíti az elektromos töltés szabad áramlását. Ezzel szemben a szigetelő ellenáll az elektromosságnak, ami azt jelenti, hogy pontosan ellentétes hatást gyakorol az elektronok áramlására. Az elektronok szorosan összekapcsolódnak az atomokban, ezáltal korlátozzák az elektromos töltés szabad áramlását. Tanulmányozzuk részletesen a kettő közötti különbséget.

Mi a vezetők?

A vezetők olyan anyagok, amelyek lehetővé teszik a szabad elektronok könnyű áramlását, és ezáltal az elektronok atomról atomra történő szabad mozgása során áram formájában energiát adnak át. Egyszerűbben fogalmazva, a vezetők lehetővé teszik, hogy az elektronok szabadon vándoroljanak részecskéről részecskére egy vagy több irányban. Ha egy elektromosan töltött elektront küldünk egy vezetőbe, az egy szabad elektronba ütközik, és végül lecsapja azt, amíg más szabad elektronokat is le nem csap. Ez egyfajta láncreakciót indít el, amely elektromos töltést hoz létre az anyagon keresztül. Ezek az anyagok könnyen át tudják vezetni az elektromosságot, mivel atomszerkezetük lehetővé teszi, hogy a szabad elektronok könnyedén, szabadon mozogjanak egyik részecskéről a másikra.

A legtöbb fém, például a réz, az alumínium, a vas, az arany és az ezüst jó vezetői az elektromosságnak, mivel az elektronok szabadon mozoghatnak egyik atomról a másikra. A réz például azért jó vezető, mert elég könnyen megelőzi az elektronok szabad áramlását. Az alumínium viszont szintén jó vezető, de nem olyan jó, mint a réz. Nagyon könnyű, ezért többnyire áramelosztó kábelekben használják. Vegyünk egy példát egy izzóról. Amikor bekapcsoljuk a lámpát, az elektromos töltés áthalad a vezetéken, ami miatt az izzó fényt bocsát ki. Ez nem más, mint az elektronok áramlása az atomok között.

A fémek a leggyakoribb elektromos vezetők. Más vezetők közé tartoznak a félvezetők, az elektrolitok, a plazmák, valamint a nem fémes vezetők, például a vezető polimerek és a grafit. Az ezüst jobb vezető, mint a réz, de magasabb ára miatt a legtöbb esetben nem célszerű használni. Speciális és érzékeny berendezésekhez, például műholdakhoz azonban használják. Még a szennyeződésekkel, például sóval kevert víz is vezetőnek tekinthető.

Mi a szigetelő?

A szigetelők viszont olyan anyagok, amelyek pontosan ellentétes hatást gyakorolnak az elektronok áramlására. Ezek az anyagok akadályozzák az elektronok szabad áramlását, ezáltal gátolják az elektromos áram folyását. A szigetelők olyan atomokat tartalmaznak, amelyek szorosan megtartják elektronjaikat, amelyek korlátozzák az elektronok áramlását egyik atomból a másikba. A szorosan megkötött elektronok miatt azok nem tudnak szabadon vándorolni. Egyszerűbben fogalmazva, azok az anyagok, amelyek megakadályozzák az áram áramlást, szigetelők. Ezek az anyagok olyan alacsony vezetőképességgel rendelkeznek, hogy az áramáramlás szinte elhanyagolható, ezért általában arra használják őket, hogy megvédjenek minket az elektromosság veszélyes hatásaitól.

A szigetelők néhány gyakori példája az üveg, a műanyag, a kerámia, a papír, a gumi stb. Az elektronikus áramkörökben az áram folyása nem statikus, és a feszültség időnként elég magas lehet, ami egy kicsit sebezhetővé teszi. Néha a feszültség elég magas ahhoz, hogy az elektromos áram olyan anyagokon is átfolyjon, amelyek nem is számítanak jó áramvezetőnek. Ez áramütést okozhat, mivel az emberi test is jó vezetője az elektromosságnak. Ezért az elektromos vezetékeket gumival vonják be, amely szigetelőként működik, ami viszont megvéd minket a benne lévő vezetőtől. Vegyünk bármilyen vezetéket, ami azt illeti, és láthatjuk a szigetelőt, és abban az esetben, ha látjuk a vezetőt, ideje kicserélni.

Különbség a vezetők és a szigetelők között

1. A vezetők előrevetítik az elektromos áram szabad áramlását, mert az elektronok szabadon vándorolnak egyik atomból a másikba könnyedén. A szigetelők ezzel szemben ellenállnak az elektromos áramnak, mert nem engedik az elektronok szabad áramlását egyik részecskéről a másikra.
2. A vezetők könnyen át tudják adni az energiát elektromosság vagy éppen hő formájában. A szigetelők viszont nem tudják ilyen könnyen átadni az elektromos energiát, ezért ellenállnak az elektromosságnak.
3. A vezetőkön könnyen át tud haladni az elektromosság, mert atomszerkezetükben szabad elektronok vannak, a szigetelők viszont nem tudnak áramot átvezetni rajtuk.
4. A vezetők olyan anyagok, amelyek atomjaiban nincsenek szorosan kötött elektronok, így azok szabadon vándorolhatnak egy vagy több irányba. A szigetelők esetében viszont az elektronok szorosan kötődnek az atomokon belül, ezáltal korlátozva az elektronok bármilyen mozgását az alkalmazott feszültség névleges tartományán belül.
5. A vezetők általában alacsony ellenállásúak, de nem nulla ellenállásúak, kivéve, ha szupravezetők. A szigetelők nagy ellenállással rendelkeznek az elektromossággal szemben.
6. A vezetők vezetik az elektromosságot, míg a szigetelők szigetelik az elektromosságot. Például egy elektromos vezetékben a fémhuzal a vezető, míg a köpeny vagy a védőburkolat a szigetelő.
7. A feszültség alatt álló vezető megérintése megölhet. Ha viszont egy feszültség alatt álló szigetelőhöz érsz, az egy kicsit sem fog fájni, mert ellenáll az elektromos áramnak.

Vezetők vs. szigetelők: Összehasonlító táblázat

Összefoglaló a vezetők vs. szigetelők

A vezetők és a szigetelők tulajdonságaik és működésük tekintetében gyakorlatilag ellentétesek. A kettő közötti legáltalánosabb különbség az, hogy míg a vezetők lehetővé teszik az elektronok szabad áramlását egyik atomból a másikba, addig a szigetelők korlátozzák az elektronok szabad áramlását. A vezetők lehetővé teszik, hogy az elektromos energia áthaladjon rajtuk, míg a szigetelők nem engedik, hogy az elektromos energia áthaladjon rajtuk. A vezetők nagy vezetőképességgel, míg a szigetelők alacsony vezetőképességgel rendelkeznek.