mynewspapers.net

Varför är glas en isolator av el?

Varför är glas en isolator av el?


En isolator är ett material som gör ett dåligt jobb att genom el och därmed gör det en bra elektrisk sköld. Den fysiska strukturen av glas gör det svårt för elektronerna inuti den röra sig, i sin tur gör det svårare för elektriska laddningar att passera genom glaset. Observera att vara en elektrisk isolator inte är detsamma som att vara en bra isolator av värme (men glas är en relativt god värme isolator).

Elektroner och positroner

Allt material som består av en mängd olika partiklar. Dessa inkluderar elektroner och positroner, som bära motsatta elektriska laddningar, med förhållandet mellan de två bestämma om materialet själv är positivt eller negativt laddat. Stora variationer i elektriska laddningar på två intilliggande material eller mellan olika delar av ett material kan orsaka en rörelse av laddning kallas en elektrisk ström, eller helt enkelt "El". För denna avgift att flytta effektivt genom ett material, måste elektronerna röra sig fritt inom materialet.

Bandet teori

Exakt hur partiklar som elektroner beter sig är forskare fortsätta att utforska genom vad som kallas kvantmekanik. En förklaring är att även om sätt energi är utspridd över elektroner kan variera, det varierar inom fast intervall kallas band. Ett material kan ha flera band beroende på dess beståndsdelarna och strukturer. I ett fast material kallas två av dessa band valance bandet och ledningsmusikbandet, med en fysisk plats i mellan kallas band klyftan. Elektroner kan inte bo i bandet klyftan, så har att "hoppa" över den. Storleken på bandet klyftan bestämmer hur lätt elektroner kan göra detta hoppa och i sin tur hur lätt de kan röra sig inom materialet.

Effekter

I vissa material såsom metaller, bandet klyftan är liten eller till och med obefintlig (banden valance och överledning gränsar eller överlappar varandra). Detta innebär att elektroner kan flytta lättare och i sin tur materialet lättare kan överföra elektrisk laddning. Sådana material är kända som ledare. I andra material som glas är bandet klyftan stor. Detta gör det svårare för elektroner att röra sig fritt inom glas, i sin tur gör det svårare för en avgift för att passera genom glaset och skapa en effektiv ström. Som ett resultat är glas känd som en isolator.

Användningsområden

Glas var en gemensam isolator i början av människor avsiktligt använda el, till exempel i kraftledningar och kommunikationen kablar. En vanlig användning var att bygga en glas sköld runt Blank tråd, eller metallföremål som var utsatta som träffas av blixten. Med tiden blev glas mindre gynnade som en isolator eftersom det var för tunga, dyra och känsliga för att bryta. Istället använder de flesta elektrisk isolering idag plast som är ofta billigare och mer flexibel. Plast är inte lika bra en isolator som glas, men är bra nog för många användningsområden.