При использовании электроприборов человек постоянно сталкивается с веществами, которые являются проводниками, полупроводниками и диэлектриками, не проводящими ток. Эти материалы отличаются степенью электропроводности. Для того чтобы работать с бытовой техникой, необходимо знать все их особенности и характеристику. Выбрать лучший проводник электрического тока можно из металлов.
Особенности понятия
Проводниками тока называют те вещества, в которых количество свободных электрических зарядов превышает число связанных. Они могут начинать двигаться под влиянием внешней силы. Состояние материалов может быть газообразным, твёрдым и жидким. Электричество может протекать по металлической проволоке, если её подключить между двумя проводниками с разными потенциалами.
где здесь ЗОЛОТО и МЕДЬ? все хотят их заиметь!
Ток переносят электроны, не связанные между собой атомами. Именно они способны охарактеризовать способность предмета пропускать через себя электрические заряды, или величину проводимости тока. Её значение обратно пропорционально сопротивлению, она измеряется в сименсах: См = 1/Ом.
Основные носители электричества в природе — это ионы, дырки и электроны. Поэтому способность к проводимости делят на три вида:
- ионную;
- электронную;
- дырочную.
Приложенное напряжение даёт возможность оценить качество проводника. Эту способность вещества называют ещё вольт-амперной характеристикой.
Первый и второй род
После того как получилось разобраться с тем, что проводит электрический ток, нужно узнать особенности некоторых веществ. Проводники могут быть разными — металлическая проволока, морская вода. Но в них ток различается, поэтому вещества делят на две группы:
- первого рода, в которых электричество протекает по электронам;
- второй вид — на основе ионов.
К первым относят все металлы и углерод. Ко второму роду относят щелочи, кислоты, соляные расплавы — электролиты. В них ток представляет упорядоченное движение отрицательных и положительных ионов. Электричество в таких материалах протекает при любом показателе напряжения. В обычных условиях хороший проводник электрического тока — это изделие из золота, серебра, алюминия или меди.
Их двух последних материалов изготавливают кабели, отличающиеся низкой стоимостью. Качественное жидкое вещество, проводящее ток — ртуть, а также ток хорошо протекает через углерод. Но это вещество не обладает гибкостью, поэтому на практике его не применяют. Хотя физики недавно смогли представить углерод в форме графена, что позволило из его нитей изготавливать шнуры.
У графеновых изделий сопротивление такое, что оно является недопустимым для проводников. Их позволительно использовать только в нагревателях. В этом случае металлические провода из никеля и хрома проигрывают, так как они не могут выдержать очень высокую температуру. Спирали в лампах дневного света изготавливают из вольфрама. Этот материал способен накаливаться, так как вещество является тугоплавким.
Процессы в электропроводниках
Во время протекания электричества проводник попадает под определённое воздействие. Самое главное — это повышение температуры. А также выделяют некоторые химические реакции, которые могут изменить физические свойства вещества. Более всего такому влиянию подвергаются проводники второго рода. В них протекает химическая реакция, которую называют электролизом.
Ионы веществ около электрических полюсов получают необходимый заряд и восстанавливают исходное состояние, которое было у них до образования щелочи, кислоты или соли. С помощью электролиза химики и физики могут получать чистые химические вещества из природного сырья. Таким образом создают алюминий и другие виды металлов.
Вещества первого и второго рода участвуют в других процессах, кроме проводимости электричества. К примеру, во время взаимодействия кислоты со свинцом возникает химическая реакция, которая вызывает выделение тока. По такому принципу работают все аккумуляторы. Проводники первой группы при контакте друг с другом могут изменяться.
Медь и алюминий при эксплуатации нужно покрывать специальной оболочкой, иначе оба металла просто расплавятся. Влажный воздух приведёт к тому, что произойдёт электрохимическая реакция. Поэтому проводники покрывают слоем лака или другого защитного материала.
Некоторые проводники не могут оказывать электричеству сопротивление при холодном воздухе. Такое явление называют сверхпроводимостью, которая соответствует значению температуры, близкой к химическому состоянию жидкого гелия. Но исследования привели к тому, что есть новые проводники с высокими показателями температуры.
Такие вещества были открыты в 20 веке. Керамика из кислорода, бария, меди и лантана при обычных условиях не проводит ток, но после нагревания становится сверхпроводником. На практике выгодно использовать вещества, которые могут пропускать электричество при 58 градусах по Кельвину и выше — температуре, превышающей отметку кипения азота.
Жидкость и газы, проводящие ток, используют реже твёрдых веществ. Но и они необходимы для изготовления современных электрических приборов.
Источник: 220v.guru
Упрощенная детская химия: почему металлы проводят электричество?
Вы когда-нибудь задумывались, почему металлы могут проводить тепло и электричество, а неметаллы не могут проводить электричество?
Что ж, ответы в науке довольно увлекательны, потому что они открывают целый новый мир металлов и их способности управлять электричеством.
Металлы и неметаллы отличаются друг от друга, когда дело касается проводников. Известно, что металлы идеально подходят для проводимости из-за их атомной структуры. Они не только проводят электрический ток, но и могут работать как проводник для передачи тепловой температуры. Неметаллы, с другой стороны, называются примесями и должны быть соединены с другими материалами, чтобы стать элементами, которые могут работать как проводники.
Если вам нравятся эти статьи, ознакомьтесь с нашими статьями почему листья меняют цвет и почему мужчины лысеют здесь, на Кидадле!
Почему металлы проводят электричество, а неметаллы нет?
Металлы, как правило, представляют собой блестящие предметы, которые являются хорошими проводниками тепла и электричества. Неметаллы — это природные объекты или примеси, которые не производят тепла или электричества.
Неметаллы противоположны металлам, и их проводимость электричество возможно в металлах из-за свободных электронов, присутствующих в металлах. Металлы могут проводить электричество, позволяя валентным электронам течь между атомами. Чистые металлы могут очень легко способствовать проводимости, в то время как неметаллы не имеют движения электронов и ионов, и поэтому электрическая проводимость невозможна в неметаллах. Неметаллы являются изоляторами, поскольку они обладают чрезвычайно высоким сопротивлением потоку заряда, и это заставляет атомы крепко удерживать электроны, из-за чего электричество не может проходить.
Почему металлы такие проводящие?
Известно, что металлы являются хорошими проводниками электричества. Некоторыми примерами этих металлов являются нержавеющая сталь, алюминий, золото, медь, цинк, железо, свинец и серебро, которые обладают свойствами электропроводности. Валентные электроны в металле могут свободно перемещаться во внешней оболочке, и вместо того, чтобы вращаться вокруг своих атомов, электрически заряженные электроны движутся в виде моря электронов и окружают положительные ядра металлических ионы. Это позволяет валентным электронам свободно перемещаться по всему электронному морю.
Одним из распространенных примеров электропроводности металлов является медная проволока, используемая в бытовой технике. Несмотря на то, что медь менее проводящая, чем серебро, она используется в качестве эффективного проводника в домашнем хозяйстве. Некоторые проводящие материалы, такие как сталь, золото и серебро, имеют идеальную атомную связь, благодаря чему они могут работать как проводящие материалы для передачи электрического тока и тепла.
Все ли вещества, содержащие металлы, проводят электричество и почему?
Металлы являются проводниками электричества, и все виды металлов могут хорошо проводить электричество.
Однако не все вещества проводят электричество. Вещества, содержащие атомы металлов, не растворяются, в то время как вещества, не являющиеся металлами, склонны к растворению. Не все вещества имеют ионы, и эти незаряженные частицы, известные как молекулы, могут легко растворяться в воде.
Не все вещества опровергают электричество, но их необходимо сочетать с другими материалами для создания удельного сопротивления. Проводимость металлов во всех веществах намного легче, так как валентные электроны могут свободно перемещаться внутри металла. Когда электричество проходит через металл, свободные электроны переносят электричество и помогают распределить его по всему металлу. Эта подвижность электронов помогает с проводимостью металлических веществ.
Почему разные металлы по-разному проводят электричество?
Проводимость просто объясняется как мера того, сколько тепла или электричества может передать металл. Обратной величиной проводимости будет удельное сопротивление или обратная величина. Чистые металлы, такие как нержавеющая сталь, алюминий, золото, медь, цинк, свинец, железо и серебро, как правило, являются лучшими проводниками электричества и тепла. Структура решетки металла показывает, что кристаллы плотно упакованы. Чем больше число атомных связей, тем прочнее металлическая связь.
Большинство обычных металлов имеют одинаковую плотность, и поэтому элементы проводимости металла зависят от того, насколько свободно могут перемещаться электроны. Валентные электроны в некоторых металлах, таких как медь, золото, серебро и алюминий, могут очень быстро двигаться в электрическом поле и нести электрический заряд, прежде чем столкнуться друг с другом и изменить направление. Особенно сплавы имеют структуру, в которой электроны отскакивают от элементов неправильной формы, преодолев небольшое расстояние. Это удельное сопротивление отличает их от других металлов, которые имеют лучшую проводимость.
Здесь, в Kidadl, мы тщательно подготовили множество интересных семейных фактов для всех! Если вам понравились наши предложения по химии для детей в упрощенном виде: почему металлы проводят электричество? тогда почему бы не взглянуть на факты о сладкоежках: знаете ли вы, откуда берется шоколад? Как делают сухой лед ? Интересные факты, которые понравятся детям.
Источник: 7flammes.com
Что быстрее нагреется медь или алюминий
