Не проводит ток: Проводники и диэлектрики

Содержание

Проводники и диэлектрики

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

показатель сопротивления;

показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.

Например кабельная продукция: медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Статья по теме: Электрический ток и его скорость

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

https://ria.ru/20161202/1482714523.html

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток — РИА Новости, 24. 08.2018

Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством.

2016-12-02T15:39

2018-08-24T12:28

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152537/98/1525379896_0:313:6000:3688_1920x0_80_0_0_c8bede706fec5ea0614a0c453216b7db.jpg

сша

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2016

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria. ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/152537/98/1525379896_334:0:5667:4000_1920x0_80_0_0_bccc9455e5d59d960e66d7022cc633e4.jpg

1920

true

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

открытия — риа наука, сша, йельский университет, физика, вода

Открытия — РИА Наука, Наука, США, Йельский университет, Физика, Вода

МОСКВА, 2 дек – РИА Новости. Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Когда через воду проходит ток, атомам кислорода при этом почти не приходится двигаться. Этот процесс можно сравнить с знаменитой «колыбелью» Ньютона, набором подвешенных шариков, выстроенных в линию. Если поднять один из них и ударить им по линии, только концевые шарики будут двигаться, а остальные будут стоять на месте», — рассказывает Марк Джонсон (Mark Johnson) из Йельского университета (США).

Дистиллированная вода, как и многие другие вещества, состоящие из двух неметаллических элементов, является изолятором, почти не пропускающим электрический ток. Но если в воду добавить даже очень небольшое число ионов, ее электропроводность резко вырастает и она становится полноценным проводником. О том, почему вода проводит ток, ученые спорят уже более двух столетий.

В начале 19 века немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию, которая объясняла то, почему вода пропускает через себя ток и почему электричество может разлагать ее на водород и кислород. Он посчитал, что молекулы воды могут захватывать лишние протоны и передавать их друг другу, подобно палочке в эстафете, благодаря формированию новых водородных и ковалентных связей и их быстрому распаду.

12 ноября 2015, 22:00

Ученые раскрыли тайну происхождения воды на ЗемлеДревнейшие породы Земли с канадского острова в Арктике рассказали ученым о том, что вода нашей планеты существовала на ее поверхности изначально, а не была принесена кометами или астероидами.

Как рассказывает Джонсон, как именно протекает подобная «эстафета» и как выглядят молекулы воды, участвующие в обмене протонами, до настоящего времени никто не знал, так как проследить за этим процессом крайне сложно из-за его скоротечности и крайне малых масштабов, на которых протекает эта реакция.

Йельским химикам удалось решить эту задачу, обнаружив, что подобные реакции замедляются и становятся видными для инструментов при исполнении двух условий – охлаждения небольшого количества молекул воды почти до абсолютного нуля и использования только «тяжелой» воды – молекул, состоящих из обычного кислорода и дейтерия, тяжелого изотопа водорода.

Подсвечивая такие молекулы при помощи лучей инфракрасного лазера и наблюдая за изменениями в их спектре, ученые смогли увидеть, как свободные ионы дейтерия присоединяются к тяжелой воде, и как они «перепрыгивают» на соседнюю с ней молекулу.

28 сентября 2015, 18:10

Ученые нашли «соленые ручьи» из жидкой воды на МарсеСпектральные данные с зонда MRO помогли планетологам доказать, что на экваторе Марса периодически возникают своеобразные ручьи из жидкой, но очень соленой воды.

Как показали эти наблюдения, подобные обмены идут не между отдельными молекулами воды, а между своеобразными «коллективами» их молекул, объединяющие в себе четыре молекулы h3O. Это, в целом, подтверждает то, что раньше подозревали ученые на базе компьютерных расчетов, но не могли доказать этого на практике.

Дальнейшее изучение этого процесса, как надеются химики из Йеля, поможет раскрыть другие тайны воды, в том числе ее необычно высокое поверхностное натяжение, и понять, как подобная транспортировка протонов влияет на работу нашего организма и других живых существ.

Проводники

Изоляторы,
проводники, полупроводники и сверхпроводники

Каждый материал в мире может быть определен в терминах
насколько хорошо он проводит электричество. Некоторые вещи, такие
как холодное стекло, никогда не проводит электричество. Они известны как изоляторы.
Материалы, проводящие электричество, такие как медь, называются проводниками.
В середине находятся материалы, известные как полупроводники, которые не проводят
а также проводники, но могут проводить ток. Наконец, материалы
называются сверхпроводниками, которые при понижении температуры до очень низких
превращаются в супермагистрали тока — они проводят электричество без
какое бы то ни было сопротивление.

Все эти различные материалы состоят из атомов,
внешне похожи: ядро с электронами, вращающимися вокруг
их. Что делает их такими разными, когда дело доходит до дирижирования
электричество?

Разница сводится лишь к тому, как
электроны располагаются вокруг ядра. Законы кванта
физика говорит, что есть только определенные полосы (или треки) в
который может пройти любой электрон. Есть интересные факты о
эти полосы. Прежде всего, только очень определенное количество электронов
может путешествовать в каждом из них; как только он полон, он полон. Во-вторых, какой трек
электрон находится в соответствует тому, сколько энергии имеет этот электрон.
И в-третьих, некоторые группы ближе друг к другу, чем другие.

Различные атомы имеют разное количество электронов,
и то, как эти электроны расположены в полосах, определяет, будет ли
материал, сделанный из этих атомов, будет проводить.

В каждом атоме электроны скапливаются как можно ближе к
ядра, поскольку наиболее близкие к ядру полосы
также те, которые требуют наименьшего количества энергии. Это означает
что крайняя дорожка может быть не полностью заполнена. Если
он не заполнен, то электрон легко перескочит с одного атома
в пустое место в соседнем атоме. Та да! движущиеся электроны,
и, следовательно, электрический ток. Атомы с пустыми местами
в крайних электронных зонах являются проводниками.

Перейдем к следующему сценарию, где крайняя дорожка
полностью заполнен. Если бы электронам на этом треке дали
небольшой толчок энергии — скажем, от вспышки света — они могли бы
иметь достаточно энергии, чтобы перейти к следующему, пустому треку. Но
помните, некоторые полосы близки друг к другу, а некоторые нет.
В атомах, где следующий трек находится близко, энергичный электрон будет
без проблем прыгать по дорожке. Внезапно этот электрон
находится в дорожке с пустыми местами, и электроны могут двигаться от атома
на атом, как описано выше. Поскольку такие виды атомов
может проводить электричество только иногда — если это дано снаружи
толчок энергии — это полупроводники. Атомы с
полная внешняя дорожка, которая очень близка к следующей пустой дорожке,
полупроводники.

Если, однако, следующий потенциальный путь находится слишком далеко,
тогда электрон не сможет прыгнуть к нему, даже если ему дадут толчок энергии.
Эти электроны всегда будут оставаться на назначенной им траектории, никогда не позволено
блуждать к другому атому — и никогда не образуя тока. атомов с
полная внешняя дорожка, которая находится далеко от следующей пустой дорожки, является изолятором.

Сверхпроводники — совсем другое дело, поскольку
известный сегодня материал обладает сверхпроводимостью, за исключением очень низких температур.
Ученые открывают материалы, которые делают сверхпроводимость ближе и ближе
ближе к комнатной температуре все время, но никто не
уверен, как это происходит. Однако Джон Бардин, Леон Купер и
Роберт Шриффер выдвинул теорию о том, как самые холодные
работы сверхпроводников, известной как теория БКШ. В таких материалах
при низких температурах атомы вибрируют так, что движущиеся
электроны ближе друг к другу. Обычно электроны не любят
жмутся так близко, потому что все они электрически отрицательные и, следовательно,
отталкивать друг друга. Но в сверхпроводниках электроны на самом деле
добиться почти влечения друг к другу. Результат в том, что как
один электрон движется, он тянет за собой следующий электрон
Это. Электроны скользят от атома к атому легче, чем когда-либо
делай нормально. Атомы, которые при соответствующей температуре могут образовать
электроны притягиваются, а не отталкиваются друг от друга, являются сверхпроводниками.

Ресурсы:
Физика для ученых и инженеров Пол Фишбейн, Стивен
Гасиорович, Стивен Торнтон
Физика Пола Типлера
Научная энциклопедия Ван Ностранда

-PBS Online- -Сайт
Кредиты- -Фото Кредиты- -Отзывы-

Проводимость (электропроводность) и вода

Школа водных наук

6 июня 2018 г.

Свойства воды Фотогалерея

Узнайте о свойствах воды с помощью изображений

Дом школы водных наук

Обзор
Наука
Публикации

Вода и электричество несовместимы, верно? На самом деле чистая вода является отличным изолятором и не проводит электричество. Дело в том, что чистой воды в природе не найти, так что не смешивайте электричество и воду. На странице нашей школы водных наук вы найдете все подробности.

• Школа наук о воде ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА • Темы свойств воды • Темы качества воды •

Проводимость (электропроводность) и вода

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Многопараметрический монитор, используемый для записи измерений качества воды.

Никогда не поздно научиться чему-то новому. Всю свою жизнь я слышал, что вода и электричество вместе составляют опасную пару. И почти всегда это правда — смешивать воду и электричество, будь то от молнии или электрической розетки в доме, очень опасно. Но что я узнал из исследования этой темы, так это то, что чистая вода на самом деле является отличным изолятором и не проводит электричество. Вода, которая будет считаться «чистой», будет дистиллированной водой (водой, сконденсированной из пара) и деионизированной водой (используемой в лабораториях), хотя даже вода такой чистоты может содержать ионы.

Но в реальной жизни мы обычно не встречаем чистой воды. Если вы читали нашу статью о том, что вода является «универсальным растворителем », вы знаете, что вода может растворять больше веществ, чем любая другая жидкость. Вода — превосходнейший растворитель. Не имеет значения, течет ли вода из вашего кухонного крана, находится в бассейне или собачьей миске, течет из-под земли или падает с неба, вода будет содержать значительное количество растворенных веществ, минералов и химических веществ. Это вещества, растворенные в воде. Впрочем, не беспокойтесь — если вы проглотите снежинку, она вам не повредит; он может даже содержать некоторые полезные минералы, необходимые вашему телу, чтобы оставаться здоровым.

Свободные ионы в воде проводят электричество

Источники/использование: общественное достояние.

Сотрудники Геологической службы США занимаются электроловом в реке Фрио, штат Техас.

Вода перестает быть отличным изолятором, когда начинает растворять окружающие ее вещества. Соли , такие как поваренная соль (хлорид натрия (NaCl)) известны нам лучше всего. С химической точки зрения соли представляют собой ионные соединения, состоящие из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов). В растворе эти ионы по существу компенсируют друг друга, так что раствор является электрически нейтральным (без суммарного заряда). Даже небольшое количество ионов в водном растворе делает его способным проводить электричество (так что ни в коем случае не добавляйте соль в воду для купания во время грозы). Когда вода содержит эти ионы, она будет проводить электричество, например, от молнии или провода от настенной розетки, поскольку электричество от источника будет искать в воде противоположно заряженные ионы. Плохо, если на пути окажется человеческое тело.

Интересно, что если вода содержит очень большое количество растворенных веществ и ионов, то вода становится настолько эффективным проводником электричества, что электрический ток может фактически игнорировать человеческое тело в воде и придерживаться лучшего пути для проведения себя — массы ионов в воде. Вот почему опасность поражения электрическим током в морской воде меньше, чем в ванне.

К счастью для гидрологов здесь, в Геологической службе США, вода, текущая в ручьях, содержит большое количество растворенных солей. В противном случае эти два гидролога Геологической службы США могут остаться без работы. Многие исследования воды включают изучение рыбы, которая живет в ручьях, и один из способов сбора рыбы для научных исследований — это пропустить электрический ток через воду, чтобы ударить рыбу («ударить их и собрать в мешок»).

Источники/использование: общественное достояние.

Хотите узнать больше о проводимости и воде ? Следуйте за мной на веб-сайт, посвященный хлоридам, солености и растворенным веществам!

Ниже приведены другие научные темы, связанные с электропроводностью и водой.

Ниже приведены публикации, связанные с электропроводностью и водой.

Обзор
Вода и электричество несовместимы, верно? Ну вообще-то 9Чистая вода 0077 является отличным изолятором и не проводит электричество. Дело в том, что чистой воды в природе не найти, так что не смешивайте электричество и воду. На странице нашей школы водных наук вы найдете все подробности.

• Водная школа ДОМАШНЯЯ СТРАНИЦА • Темы свойств воды • Темы качества воды •

Проводимость (электропроводность) и вода

Источники/использование: общественное достояние. Посетите СМИ, чтобы узнать подробности.

Многопараметрический монитор, используемый для записи измерений качества воды.

Никогда не поздно научиться чему-то новому. Всю свою жизнь я слышал, что вода и электричество вместе составляют опасную пару. И почти всегда это правда — смешивать воду и электричество, будь то от молнии или электрической розетки в доме, очень опасно. Но что я узнал из исследования этой темы, так это то, что чистая вода на самом деле является отличным изолятором и не проводит электричество. Вода, которая будет считаться «чистой», будет дистиллированной водой (водой, сконденсированной из пара) и деионизированной водой (используемой в лабораториях), хотя даже вода такой чистоты может содержать ионы.

Но в реальной жизни мы обычно не встречаем чистой воды. Если вы читали нашу статью о том, что вода является «универсальным растворителем », вы знаете, что вода может растворять больше веществ, чем любая другая жидкость. Вода — превосходнейший растворитель. Не имеет значения, течет ли вода из вашего кухонного крана, находится в бассейне или собачьей миске, течет из-под земли или падает с неба, вода будет содержать значительное количество растворенных веществ, минералов и химических веществ. Это вещества, растворенные в воде. Впрочем, не беспокойтесь — если вы проглотите снежинку, она вам не повредит; он может даже содержать некоторые полезные минералы, необходимые вашему телу, чтобы оставаться здоровым.

Свободные ионы в воде проводят электричество

Источники/использование: общественное достояние.

Сотрудники Геологической службы США занимаются электроловом в реке Фрио, штат Техас.

Вода перестает быть отличным изолятором, когда начинает растворять окружающие ее вещества. Соли , такие как поваренная соль (хлорид натрия (NaCl)) известны нам лучше всего. С химической точки зрения соли представляют собой ионные соединения, состоящие из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов). В растворе эти ионы по существу компенсируют друг друга, так что раствор является электрически нейтральным (без суммарного заряда). Даже небольшое количество ионов в водном растворе делает его способным проводить электричество (так что ни в коем случае не добавляйте соль в воду для купания во время грозы). Когда вода содержит эти ионы, она будет проводить электричество, например, от молнии или провода от настенной розетки, поскольку электричество от источника будет искать в воде противоположно заряженные ионы. Плохо, если на пути окажется человеческое тело.

Интересно, что если вода содержит очень большое количество растворенных веществ и ионов, то вода становится настолько эффективным проводником электричества, что электрический ток может фактически игнорировать человеческое тело в воде и придерживаться лучшего пути для проведения себя — массы ионов в воде. Вот почему опасность поражения электрическим током в морской воде меньше, чем в ванне.

К счастью для гидрологов здесь, в Геологической службе США, вода, текущая в ручьях, содержит большое количество растворенных солей. В противном случае эти два гидролога Геологической службы США могут остаться без работы. Многие исследования воды включают изучение рыбы, которая живет в ручьях, и один из способов сбора рыбы для научных исследований — это пропустить электрический ток через воду, чтобы ударить рыбу («ударить их и собрать в мешок»).

Источники/использование: общественное достояние.

Хотите узнать больше о проводимости и воде ? Следуйте за мной на веб-сайт, посвященный хлоридам, солености и растворенным веществам!
Наука
Ниже приведены другие научные темы, связанные с электропроводностью и водой.