Was ist der Unterschied zwischen Dielektrika und Leitern?

Alle Substanzen bestehen aus Molekülen, Atommolekülen, Atomen positiv geladener Kerne, um die sich negative Elektronen befinden. Unter bestimmten Bedingungen können Elektronen ihren Kern verlassen und sich zum Nachbarn bewegen. Das Atom selbst wird positiv geladen und der Nachbar erhält eine negative Ladung. Die Bewegung von negativen und positiven Ladungen unter Einwirkung eines elektrischen Feldes wird als elektrischer Strom bezeichnet.

Abhängig von den Eigenschaften der Materialien zum Leiten von Elektrizität werden sie unterteilt in:

  1. Guides.
  2. Dielektrika.
  3. Halbleiter.

Leitereigenschaften

Leiter haben eine gute elektrische Leitfähigkeit . Dies liegt an der Tatsache, dass sie eine große Anzahl freier Elektronen haben, die nicht spezifisch zu einem der Atome gehören, die sich unter der Wirkung eines elektrischen Feldes frei bewegen können.

Die meisten Leiter haben einen geringen spezifischen Widerstand und leiten elektrischen Strom mit sehr geringen Verlusten. Aufgrund der Tatsache, dass Elemente, deren chemische Zusammensetzung idealerweise rein ist, in der Natur nicht vorhanden sind, enthält jedes Material Verunreinigungen. Verunreinigungen in Leitern belegen Stellen im Kristallgitter und verhindern in der Regel den Durchtritt freier Elektronen unter Einwirkung einer angelegten Spannung.

Verunreinigungen verschlechtern die Eigenschaften des Leiters. Je mehr Verunreinigungen vorhanden sind, desto stärker beeinflussen sie die Leitfähigkeitsparameter.

Gute Leiter mit niedrigem spezifischen Widerstand sind solche Materialien:

  • Gold
  • Silber.
  • Kupfer.
  • Aluminium.
  • Eisen

Gold und Silber sind gute Leiter, aber aufgrund der hohen Kosten werden sie dort eingesetzt, wo es erforderlich ist, Leiter von guter Qualität mit einem kleinen Volumen zu erhalten. Dies sind hauptsächlich elektronische Schaltungen, Mikroschaltungen, Leiter von Hochfrequenzgeräten, bei denen der Leiter selbst aus billigem Material (Kupfer) besteht, das mit einer dünnen Schicht aus Silber oder Gold überzogen ist. Dies bietet bei minimalem Verbrauch an Edelmetall gute Frequenzeigenschaften des Leiters.

Kupfer und Aluminium sind billigere Metalle. Mit einer leichten Abnahme der Eigenschaften dieser Materialien ist ihr Preis um Größenordnungen niedriger, was ihre Massenverwendung ermöglicht. Angewandt in der Elektronik, Elektrotechnik. In der Elektronik sind dies Leiterbahnen von Leiterplatten, Beinen von Funkelementen, Heizkörpern usw. In der Elektrotechnik ist die Verwendung in Motorwicklungen, zum Verlegen von elektrischen Hoch- und Niederspannungsnetzen, elektrischen Leitungen in Wohnungen, Häusern und im Verkehr sehr weit verbreitet.

Der Leitfähigkeitsparameter ist stark von der Temperatur des Materials selbst abhängig. Mit zunehmender Kristalltemperatur nimmt die Schwingung der Elektronen im Kristallgitter zu, wodurch der freie Durchgang freier Elektronen behindert wird. Beim Verringern - im Gegenteil, der Widerstand nimmt ab und bei einem Wert nahe dem absoluten Nullpunkt wird der Widerstand Null und der Effekt der Supraleitung tritt auf.

Dielektrische Eigenschaften

Dielektrika in ihrem Kristallgitter enthalten sehr wenige freie Elektronen, die unter Einwirkung eines elektrischen Feldes Ladung übertragen können. In dieser Hinsicht ist der Strom, der durch ein Dielektrikum fließt, so unbedeutend, dass er als Null angesehen wird, wenn eine Potentialdifferenz erzeugt wird - das Dielektrikum leitet keinen elektrischen Strom. Gleichzeitig verschlechtern in einem Dielektrikum enthaltene Verunreinigungen in der Regel dessen dielektrische Eigenschaften. Der unter Einwirkung der angelegten Spannung durch das Dielektrikum fließende Strom wird hauptsächlich durch die Menge der Verunreinigungen bestimmt.

Dielektrika

Die gebräuchlichsten Dielektrika werden in der Elektrotechnik eingesetzt, wo es notwendig ist, das Personal vor den schädlichen Auswirkungen von elektrischem Strom zu schützen. Hierbei handelt es sich um isolierende Griffe verschiedener Instrumente und Messgeräte. In der Elektronik gibt es Kondensatordichtungen, Drahtisolierungen, dielektrische Dichtungen, die für den Kühlkörper der aktiven Elemente notwendig sind, das Instrumentengehäuse.

Halbleiter sind Materialien, die unter bestimmten Bedingungen Elektrizität leiten, ansonsten verhalten sie sich wie Dielektrika.

Tabelle: Was ist der Unterschied zwischen Leitern und Dielektrika?

ExplorerDielektrikum
Verfügbarkeit von freien ElektronenIn großen Mengen vorhandenKeine oder anwesend, aber sehr wenige
Die Fähigkeit von Materialien, elektrischen Strom zu leitenVerhalten gutLeitet nicht oder der Strom ist etwas klein
Was passiert, wenn die angelegte Spannung ansteigt?Der Strom, der durch den Leiter fließt, erhöht sich gemäß dem Ohmschen GesetzDer durch das Dielektrikum fließende Strom variiert geringfügig, und wenn ein bestimmter Wert erreicht ist, tritt ein elektrischer Durchschlag auf
MaterialienGold, Silber, Kupfer und seine Legierungen, Aluminium und Legierungen, Eisen und andereEbonit, PTFE, Gummi, Glimmer, verschiedene Kunststoffe, Polyethylen und andere Materialien
Widerstandvon 10 & supmin; & sup5; bis 10 & supmin; & sup8; Grad Ohm / m1010 - 1016 Ohm / m
Einfluss von Verunreinigungen auf die MaterialbeständigkeitVerunreinigungen beeinträchtigen die Leitfähigkeit des Materials, wodurch dessen Eigenschaften beeinträchtigt werdenVerunreinigungen verbessern die Leitfähigkeit des Materials, wodurch dessen Eigenschaften beeinträchtigt werden
Änderungen der Eigenschaften bei Änderung der UmgebungstemperaturMit zunehmender Temperatur - der Widerstand steigt mit abnehmender - nimmt ab. Bei sehr niedrigen Temperaturen - Supraleitung.Mit zunehmender Temperatur nimmt die Beständigkeit ab.

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