Какие вещества проводят электрический ток.

При появлении в нашей жизни электричества, мало кто знал о его свойствах и параметрах, и в качестве проводников использовали различные материалы, было заметно, что при одной и той же величине напряжения источника тока на потребителе было разное значение напряжения. Было понятно, что на это влияет вид материала применяемого в качестве проводника. Когда ученные занялись вопросом по изучению этой проблемы они пришли к выводу, что в материале носителями заряда являются электроны. И способность проводить электрический ток обосабливается наличием свободных электронов в материале. Было выяснено, что у некоторых материалов этих электронов большое количество, а у других их вообще нет. Таким образом существуют материалы, которые , а некоторые не обладают такой способностью.
Исходя из всего выше сказанного, все материалы поделились на три группы:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики;

Каждая из групп нашла широкое применение в электротехнике.

Проводники

Проводниками являются материалы, которые хорошо проводят электрический ток, их применяют для изготовления проводов, кабельной продукции, контактных групп, обмоток, шин, токопроводящих жил и дорожек. Подавляющее большинство электрических устройств и аппаратов выполнена на основе проводниковых материалов. Мало того, скажу, что вся электроэнергетика не могла б существовать не будь этих веществ. В группу проводников входят все металлы, некоторые жидкости и газы.

Так же стоит упомянуть, что среди проводников есть супер проводники, сопротивление которых практически равно нулю, такие материалы очень редки и дороги. И проводники с высоким сопротивлением — вольфрам, молибден, нихром и т.д. Такие материалы используют для изготовления резисторов, нагревательных элементов и спиралей осветительных ламп.

Но львиная доля в электротехнической сфере принадлежит рядовым проводникам: медь, серебро, алюминий, сталь, различные сплавы этих металлов. Эти материалы нашли самое широкое и огромное применение в электротехнике, особенно это касается меди и алюминия, так как они сравнительно дешевы, и их применение в качестве проводников электрического тока наиболее целесообразно. Даже медь ограничена в своем использовании, её применяют в качестве обмоточных проводов, многожильных кабелях, и более ответственных устройствах, еще реже встречаются медные шинопроводы. А вот алюминий считается королем среди проводников электрического тока, пускай он обладает более высоким удельным сопротивлением чем медь, но это компенсируется его весьма низкой стоимостью и устойчивостью к коррозии. Он широко применяется в электроснабжении, в кабельной продукции, в воздушных линиях, шинопроводах, обычных проводах и т.д.

Полупроводники

Полупроводники , что-то среднее между проводниками и полупроводниками. Главной их особенностью является их зависимость проводить электрический ток от внешних условий. Ключевым условием является, наличие различных примесей в материале, которые как раз-таки обеспечивают возможность проводить электрический ток. Так же при определенной компоновку двух полупроводниковых материалов. На основе этих материалов на данный момент, произведено множество полупроводниковых устройств: , светодиоды, транзисторы, семисторы, тиристоры, стабисторы, различные микросхемы. Существует целая наука, посвященная полупроводникам и устройствам на их основе: электронная техника. Все компьютеры, мобильные устройства. Да что там говорить, практически вся наша техника содержит в себе полупроводниковые элементы.

К полупроводниковым материалам относят: кремний, германий, графит, графен, индий и т.д.

Диэлектрики

Ну и последняя группа материалов, это диэлектрики , вещества не способные проводить электрический ток. К таким материалам относят: дерево, бумага, воздух, масло, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, поливинилхлорид, резина и т.д. Диэлектрики получили широкое применение благодаря своим качествам. Их применяют в качестве изолирующего материала. Они предохраняют соприкосновение двух токоведущих частей, не допускают прямого прикосновения человека с этими частями. Роль диэлектриком в электротехнике не менее важна чем роль проводников, так как обеспечивают стабильную, безопасную работу всех электротехнических и электронных устройств. У всех диэлектриков существует предел, до которого они не способны проводить электрический ток, его называют пробивным напряжением. Это такой показатель, при котором диэлектрик начинает пропускать электрический ток, при этом происходит выделение тепла и разрушение самого диэлектрика. Это значение пробивного напряжения для каждого диэлектрического материала разное и приведено в справочных материалах. Чем он выше, тем лучше, надежней считается диэлектрик.

Параметром, характеризующим способность проводить электрический ток является удельное сопротивление R , единица измерения [ Ом ] и проводимость , величина обратная сопротивлению . Чем выше этот параметр, тем хуже материал проводит электрический ток. У проводников он равен от нескольких десятых, до сотен Ом. У диэлектриков сопротивление достигает десятков миллионов ом.

Все три вида материалов нашли широкое применение в электроэнергетике и электротехнике. А так же тесно взаимосвязаны друг с другом.

Здравый смысл подсказывает нам, что не стоит работать с оголенными электрическими проводами или даже включать вилку в розетку, стоя босиком в луже воды или даже просто с мокрыми руками. Поэтому большинство из нас считает, что вода хорошо проводит электричество. И правда, если мы стоим в ней, держа в руках провод под напряжением или неисправный электроприбор, вода повысит проводимость вашего тела и замкнет электрическую цепь, из-за чего ток протечет через вас. Это может привести к смертельным поражениям или хотя бы просто электрическому шоку.

Но на самом деле чистая дистиллированная вода вообще не проводит электричество. Ведь в ней нет ничего, что могло бы переносить заряд. Но, поскольку она является отличным растворителем, в ней всегда имеется некоторая концентрация заряженных частиц, где бы в природе она ни находилась.

Водопроводная вода всегда содержит в себе достаточно примесей, включая минералы и хлор, что позволяет ей проводить электричество достаточно сильно. Еще более опасной воду делает то, что она способна заполнять все открытые промежутки между вашим телом и любыми наэлектризованными проводами или предметами. Цепь замкнется даже при небольшом количестве водопроводной воды на вашем теле.

Кроме того, соль от пота также растворится в воде, увеличив ее проводимость. Примеси, которые могут проводить электричество, называются электролитами. Они включают в себя кислоты, соли и другие вещества. Электролиты подразделяются на слабые и сильные по степени своей относительной проводимости.

Батареи транспортных средств содержат в каждой ячейке электролитический раствор серной кислоты (H2SO4) и воду, что облегчает проводимость. Более новые батареи содержат гидроксид калия (KOH) или другого щелочного металла.

Электролиты способствуют перемещению ионов от катода к аноду при зарядке батареи и от анода к катоду при разрядке или включении электрической цепи. Растворяясь в воде, они распадаются на ионы – свободные движущиеся заряженные частицы, которые из-за своей подвижности внутри растворов могут переносить электрический ток в воде.

Все это можно подтвердить простым экспериментом. Вам понадобится электрическая цепь с батареей и лампочкой, которые соединены проводами. Разомкните ее и положите концы проводов контура в стакан чистой дистиллированной воды. Вы заметите, что лампочка не загорится. Теперь медленно начните растворять в воде обычную поваренную соль. Лампочка начнет светиться, и по мере растворения соли она будет становиться все ярче и ярче. Ведь поваренная соль, по-научному называемая хлористый натрий (NaCl), растворяясь, распадается на положительный ион натрия (Na) и отрицательный ион хлора (Cl). Тем самым она образует электролит, способный «переносить» электроны в воде и, соответственно, проводить ток.

Эбонит – один из наиболее востребованных поделочных и конструкционных материалов. Он изготавливается из натурального каучука путем вулканизации в присутствии небольшого количества серы. Эбонит достаточно часто используют как заменитель кости, рога и поделочных камней, и применяют для изготовления ножей, мундштуков, различных сувениров, а также браслетов, колец и т.д.

Благодаря такому широкому применению этого материала в бытовых целях, очень важно знать, можно ли использовать материал в электричестве и проводит ли эбонит электрический ток . Этот вопрос мы и рассмотрим далее.

В нашем интернет-магазине вы сможете с доставкой по Москве по доступным ценам. Мы предоставляем скидки на оптовые партии.

Эбонит – это проводник или диэлектрик?

Как известно, все материалы делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. При этом такое деление является достаточно условным, так как возможность протекания электрического в телах зависит не только от вида вещества, но и от условий окружающей среды, агрегатного состояния, наличия примесей и множества других факторов.

Поэтому чаще всего деление веществ на проводники и диэлектрики принято проводить по величине удельного электрического сопротивления:

• Для проводников это значение составляет ρ
• Для диэлектриков – ρ > 108 Ом·м.

Полупроводники занимают среднее положение между этими двумя классами и обладают удельным электрическим сопротивлением, равным 10−5 – 108 Ом·м. Однако такое разделение не позволяет точно определить, проводит при данных условиях материал электрический ток или нет.

Понять является ли то или иное вещество проводником, изучив его физические свойства и поведение в электрическом поле. Поэтому, чтобы определить, проводит ли эбонит электрический ток или нет , рассмотрим , а также его поведение в электростатическом поле.

Как определить, проводит ли ток эбонит?

Согласно справочной литературы эбонит обладает следующими физико-механическими свойствами:

• Плотность материала равна 1,15–1,68 г/см³;
• Прочность эбонита при растяжении – 52–67 МН/м²;
• Удельное электрическое сопротивление составляет 1014 –1015 Ом⋅см.

Нас будет интересовать именно удельное сопротивление, так как оно определяет способность эбонита пропускать через себя электрический ток, то есть его электропроводность.

Электропроводность эбонита обратно пропорциональна его удельному электрическому сопротивлению и имеет значения порядка 10–15 –10–14 См. Следовательно, эбонит практически не проводит ток и является диэлектриком с высокими электроизоляционными свойствами .

Также это утверждение можно проверить опытным путем, включив эбонитовое изделие в электрическую цепь. В результате этого эксперимента цепь окажется разомкнутой и ток в ней протекать не будет.

Кроме того, эбонит в электростатических полях поляризуется, что говорит о его принадлежности к диэлектрикам . Это явление подтверждается опытами Фарадея и Франклина. В бытовых условиях также можно проверить данное утверждение. Достаточно потереть изделие из эбонита о кусок шерстяной ткани. В результате трения на поверхности эбонита накапливается отрицательный заряд, то есть происходит поляризация материала. Следовательно, эбонит – диэлектрик, а значит, он не проводит электричество.

Таким образом, проверить, проводит ли эбонит электричество, можно даже в домашних условиях. Для этого достаточно внимательно изучить физические свойства материала и провести опыт с поляризацией тела. Если вещество поляризуется (накапливает на поверхности статический заряд) и обладает высоким удельным электрическим сопротивлением, то оно является диэлектриком, в противном случае – проводником.