Wszystkie substancje składają się z cząsteczek, cząsteczek atomów, atomów dodatnio naładowanych jąder, wokół których znajdują się ujemne elektrony. W pewnych warunkach elektrony mogą opuścić swoje jądro i przenieść się do sąsiednich. W takim przypadku sam atom zostaje naładowany dodatnio, a sąsiedni otrzymuje ładunek ujemny. Ruch ładunków ujemnych i dodatnich pod wpływem pola elektrycznego nazywany jest prądem elektrycznym..
W zależności od właściwości materiałów do przewodzenia prądu elektrycznego są one podzielone na:
- Dyrygenci.
- Dielektryki.
- Półprzewodniki.
Właściwości przewodnika
Przewodniki są różne dobra przewodność elektryczna. Wynika to z obecności dużej liczby wolnych elektronów, które nie należą konkretnie do żadnego z atomów, które mogą swobodnie poruszać się pod wpływem pola elektrycznego.
Większość przewodów ma niską rezystywność i przewodzi prąd elektryczny z bardzo małymi stratami. Ponieważ w przyrodzie nie ma idealnie czystych pierwiastków chemicznych, każdy materiał w swoim składzie zawiera zanieczyszczenia. Zanieczyszczenia w przewodach zajmują miejsca w sieci krystalicznej i z reguły utrudniają przepływ wolnych elektronów pod działaniem przyłożonego napięcia.
Zanieczyszczenia pogarszają właściwości przewodnika. Im więcej zanieczyszczeń, tym bardziej wpływają na przewodnictwo.
Dobre przewodniki o niskiej rezystywności to następujące materiały:
- Złoto.
- Srebrny.
- Miedź.
- Aluminium.
- Żelazko.
Złoto i srebro są dobrymi przewodnikami, ale ze względu na wysokie koszty są stosowane tam, gdzie konieczne jest uzyskanie dobrej jakości przewodników o małej objętości. Są to głównie obwody elektroniczne, mikroukłady, przewodniki urządzeń wysokiej częstotliwości, w których sam przewodnik jest wykonany z taniego materiału (miedzi), który jest pokryty cienką warstwą srebra lub złota. Umożliwia to przy minimalnym zużyciu dobrej jakości częstotliwości przewodnika przez metal szlachetny.
Miedź i aluminium są tańszymi metalami. Przy niewielkim spadku właściwości tych materiałów ich cena jest o rząd wielkości niższa, co umożliwia ich masowe zastosowanie. Są stosowane w elektronice, w elektrotechnice. W elektronice są to ścieżki obwodów drukowanych, nóżek elementów radiowych, grzejników itp. W elektrotechnice jest bardzo szeroko stosowany w uzwojeniach silników, do układania sieci elektrycznych wysokiego i niskiego napięcia, instalacji elektrycznych w mieszkaniach, domach i transporcie.
Parametr przewodności jest bardzo zależny od temperatury samego materiału. Wraz ze wzrostem temperatury kryształu rosną oscylacje elektronów w sieci krystalicznej, uniemożliwiając swobodny przepływ wolnych elektronów. Wraz ze spadkiem - wręcz przeciwnie, rezystancja maleje, a przy wartości zbliżonej do zera absolutnego rezystancja staje się zerowa, a efekt nadprzewodnictwa.Właściwości dielektryczne
Dielektryki w ich sieci krystalicznej zawierają bardzo mało wolnych elektronów, zdolne do przenoszenia ładunku pod wpływem pola elektrycznego. W związku z tym, tworząc różnicę potencjałów na dielektryku, przepływający przez niego prąd jest tak nieznaczny, że uważa się go za równy zero - dielektryk nie przewodzi prądu elektrycznego. Wraz z tym zanieczyszczenia zawarte w dowolnym dielektryku z reguły pogarszają jego właściwości dielektryczne. Prąd przepływający przez dielektryk pod działaniem przyłożonego napięcia jest determinowany głównie przez ilość zanieczyszczeń.
Dielektryki
Najczęściej stosowane dielektryki w elektrotechnice są tam, gdzie konieczne jest zabezpieczenie personelu serwisowego przed szkodliwym działaniem prądu elektrycznego. Są to uchwyty izolacyjne różnych urządzeń, urządzeń pomiarowych. W elektronice - uszczelki kondensatorów, izolacja drutu, uszczelki dielektryczne niezbędne do usuwania ciepła z elementów aktywnych, obudowy instrumentów.
Półprzewodniki - materiały, które przewodzą prąd w określonych warunkach, w przeciwnym razie zachowują się jak dielektryki.
Tabela: czym różnią się przewodniki i dielektryki?
| Explorer | Dielektryk | |
| Obecność wolnych elektronów | Obecny w dużych ilościach | Brakuje lub jest obecny, ale bardzo mało |
| Zdolność materiałów do przewodzenia prądu elektrycznego | Dobrze się prowadzi | Nie przewodzi lub prąd jest nieco mały |
| Co się stanie, gdy przyłożone napięcie wzrośnie | Prąd przepływający przez przewodnik wzrasta zgodnie z prawem Ohma | Prąd przepływający przez dielektryk zmienia się nieznacznie, a po osiągnięciu określonej wartości następuje awaria elektryczna |
| Materiały | Złoto, srebro, miedź i jej stopy, aluminium i stopy, żelazo i inne | Ebonit, fluoroplastik, guma, mika, różne tworzywa sztuczne, polietylen i inne materiały |
| Odporność | od 10-5 do 10-8 stopnie Ohm / m | 1010 - 1016 Ohm / m |
| Wpływ zanieczyszczeń na odporność materiału | Zanieczyszczenia pogarszają przewodność materiału, co pogarsza jego właściwości | Zanieczyszczenia poprawiają przewodność materiału, co wpływa na jego właściwości |
| Zmiana właściwości wraz ze zmianą temperatury otoczenia | Wraz ze wzrostem temperatury - rezystancja rośnie, ze spadkiem - maleje. W bardzo niskich temperaturach - nadprzewodnictwo. | Wraz ze wzrostem temperatury opór maleje. |
