Skillnaden mellan ledare och isolatorer

Inte alla atomer är lika. Atomstrukturen varierar från atom till atom. Vissa atomer är oförmögna att hålla ihop sina yttre elektroner. De kallas fria elektroner eftersom de kan vandra fritt från atom till atom. Dessa elektroner överför elektrisk energi från en partikel till en annan och överför därmed energi i form av elektricitet. En ledare är ett ämne som förutser ett fritt flöde av elektrisk laddning. En isolator däremot gör motstånd mot elektricitet, vilket innebär att den har exakt motsatt effekt på elektronernas flöde. Elektronerna binds hårt samman inom atomerna och begränsar därmed det fria flödet av elektrisk laddning. Låt oss studera skillnaden mellan de två i detalj.

Vad är ledare?

Ledare är ämnen som gör att fria elektroner lätt kan flöda genom dem och därmed överföra energi i form av elektricitet när elektronerna rör sig fritt från atom till atom. Enkelt uttryckt tillåter ledare att elektroner vandrar fritt från partikel till partikel i en eller flera riktningar. Om man skickar en elektriskt laddad elektron in i en ledare träffar den en fri elektron och slår så småningom ut den tills den slår ut andra fria elektroner. Detta utlöser en slags kedjereaktion som skapar elektrisk laddning genom materialet. Dessa ämnen kan lätt låta elektricitet passera genom dem eftersom deras atomstruktur gör att de fria elektronerna med lätthet kan röra sig fritt från en partikel till en annan.

De flesta metaller som koppar, aluminium, järn, guld och silver är goda ledare för elektricitet eftersom elektronerna är fria att röra sig från en atom till en annan. Koppar är till exempel en bra ledare eftersom den förutser det fria flödet av elektroner ganska lätt. Aluminium, å andra sidan, är också en hyfsad ledare men den är inte lika bra som koppar. Det är mycket lätt och används därför oftast i kablar för kraftdistribution. Låt oss ta ett exempel på en glödlampa. När du tänder lampan passerar den elektriska laddningen genom ledningen, vilket får lampan att avge ljus. Det är inget annat än flödet av elektroner mellan atomer.

Metaller är de vanligaste ledarna för elektricitet. Andra ledare är halvledare, elektrolyter, plasmor samt icke-metalliska ledare som ledande polymerer och grafit. Silver är en bättre ledare än koppar men är inte praktiskt möjligt att använda i de flesta fall på grund av den högre kostnaden. Det används dock för specialiserad och känslig utrustning som t.ex. satelliter. Även vatten blandat med föroreningar som salt kan betraktas som en ledare.

Vad är isolatorer?

Insulatorer är å andra sidan ämnen som har exakt motsatt effekt på elektronernas flöde. Dessa ämnen hindrar det fria flödet av elektroner och hämmar därmed flödet av elektrisk ström. Isolatorer innehåller atomer som håller fast vid sina elektroner hårt vilket begränsar flödet av elektroner från en atom till en annan. På grund av de hårt bundna elektronerna kan de inte vandra fritt. Förenklat kan man säga att ämnen som hindrar strömflödet är isolatorer. Materialen har så låg ledningsförmåga att strömflödet är nästan försumbart, därför används de ofta för att skydda oss från farliga effekter av elektricitet.

Några vanliga exempel på isolatorer är glas, plast, keramik, papper, gummi osv. Strömflödet i elektroniska kretsar är inte statiskt och spänningen kan ibland vara ganska hög, vilket gör den lite sårbar. Ibland är spänningen tillräckligt hög för att elektrisk ström ska flyta genom material som inte ens anses vara goda ledare för elektricitet. Detta kan orsaka elektriska stötar eftersom människokroppen också är en god ledare för elektricitet. Därför är elektriska ledningar belagda med gummi som fungerar som en isolator som i sin tur skyddar oss från ledaren inuti. Ta vilken sladd som helst för den delen och du kan se isolatorn och om du ser ledaren är det dags att byta ut den.

Skillnaden mellan ledare och isolatorer

1. Ledare förutser det fria flödet av elektrisk ström eftersom elektroner vandrar fritt från en atom till en annan med lätthet. Isolatorer, å andra sidan, motsätter sig elektrisk ström eftersom de inte tillåter fritt flöde av elektroner från en partikel till en annan.
2. Ledare kan lätt överföra energi i form av elektricitet eller värme, för den delen. Isolatorer kan dock inte överföra elektrisk energi så lätt så de står emot elektricitet.
3. Ledare kan lätt låta elektricitet passera genom dem på grund av de fria elektroner som finns i deras atomstruktur, men isolatorer kan å andra sidan inte låta elektricitet passera genom dem.
4. Ledare är ämnen vars atomer inte har tätt bundna elektroner så att de är fria att vandra runt i en eller flera riktningar. Elektroner är dock tätt bundna inom atomerna när det gäller isolatorer, vilket begränsar varje rörelse av elektroner inom det nominella området för den applicerade spänningen.
5. Ledare har vanligtvis ett lågt motstånd, men inte nollmotstånd om de inte är superledare. Isolatorer har ett högt motstånd mot elektricitet.
6. Ledare leder elektricitet medan isolatorer isolerar elektricitet. Till exempel är metalltråden i en elsladd en ledare, medan manteln eller det skyddande höljet är isolatorn.
7. Om du rör vid en strömförande ledare kan du dö. Om du däremot rör vid en strömförande isolator gör det inte ens lite ont eftersom den står emot elektrisk ström.

Ledare kontra isolatorer: Jämförelsediagram

Sammanfattning om ledare kontra isolatorer

Både ledare och isolatorer är praktiskt taget motsatta när det gäller egenskaper och funktionalitet. Den vanligaste skillnaden mellan de två är att medan ledare tillåter fritt flöde av elektroner från en atom till en annan, begränsar isolatorer det fria flödet av elektroner. Ledare tillåter elektrisk energi att passera genom dem, medan isolatorer inte tillåter elektrisk energi att passera genom dem. Ledare har hög ledningsförmåga medan isolatorer har låg ledningsförmåga.