Le comportement de un objet qui a été chargé dépend du fait que l’objet est constitué d’un matériau conducteur ou d’un matériau non conducteur ou isolant. Nous voulons expliquer la différence entre les deux, avec des exemples et toutes les informations à ce sujet.
Il est très important de savoir comment faire la différence entre les matériaux qui sont conducteurs et ceux qui ne le sont pas, car si nous faisons une erreur lors du choix d’un matériau, nous pouvons faire en sorte que notre idée ne fonctionne pas ou pire, souffrir d’une sorte de dommage physique.
Sommaire [Montrer]
Les Les matériaux peuvent être divisés en deux grandes catégories: conducteurs et isolants. Il serait plus correct de les définir comme de bons conducteurs et de mauvais conducteurs, respectivement, puisque chaque matériau rend la conduite plus facile ou plus difficile. Cette division peut affecter la conductivité thermique (c.-à-d. Le transfert de chaleur) ou la conductivité électrique (c.-à-d. Le flux de courant).
Certains matériaux isolants sont à l’état purmais ils se comporteront ou réagiront s’ils sont dopés avec de petites quantités d’un autre élément ou s’ils contiennent des impuretés. Par exemple, la plupart des céramiques sont d’excellents isolants, mais si vous les modifiez, vous pouvez obtenir un supraconducteur. L’eau pure est un isolant, mais l’eau sale conduit faiblement et l’eau salée, avec ses ions flottants libres, conduit bien.
Les conducteurs sont ces matériaux qui permettent aux électrons de circuler librement d’une particule à l’autre. Un objet fait d’un matériau conducteur permettra à une charge d’être transférée sur toute la surface de l’objet. Si la charge est transférée à l’objet à un certain endroit, elle est rapidement répartie sur toute la surface de l’objet.
La distribution de charge est le résultat du mouvement des électrons. Les matériaux conducteurs permettent aux électrons d’être transportés d’une particule à l’autre, car un objet chargé distribuera toujours sa charge jusqu’à ce que les forces de répulsion globales entre les électrons en excès soient minimisées. De cette manière, si un conducteur chargé est touché à un autre objet, le conducteur peut même transférer sa charge sur cet objet.
Le transfert de charge entre les objets se produit plus facilement si le deuxième objet est constitué d’un matériau conducteur. Les conducteurs permettent le transfert de charge grâce à la libre circulation des électrons.
Au sein des matériaux conducteurs, on trouve des matériaux qui ont la même fonction, mais qui peuvent aussi jouer le rôle d’isolant, bien que cela dépende de plusieurs facteurs. Ces facteurs sont:
Les matériaux semi-conducteurs les plus utilisés sont le silicium, le germanium et, jusqu’à récemment, le soufre a commencé à être utilisé comme matériau semi-conducteur.
Ce matériau est fascinant, car il a la capacité intrinsèque que les matériaux ont à conduire le courant, mais sans résistance ni perte d’énergie, à condition que les conditions idéales soient données.
Normalement, la résistivité électrique d’un conducteur métallique diminue à mesure que la température diminue également. La résistance du supraconducteur le fait chuter brusquement, lorsqu’il atteint une température critique, mais il garantit que l’énergie qui reste à l’intérieur continue de circuler, malgré l’absence de courant. La supraconductivité est créée.
Cela se produit avec une grande variété de matériaux, même des alliages simples comme l’étain ou l’aluminium, manifestant l’absence de résistance, de sorte qu’il empêche le matériau d’entrer dans son domaine. Qu’est-ce que l’effet Meissner, qui permet de repousser la matière, la faisant rester à flot.
Contrairement aux conducteurs, les isolants sont des matériaux qui empêchent la libre circulation des électrons d’atome en atome et de molécule en molécule. Si la charge est transférée à un isolant à un certain endroit, la charge excédentaire restera dans la position initiale de la charge. Les particules isolantes ne permettent pas la libre circulation des électrons; par la suite, la charge est rarement uniformément répartie sur la surface d’un matériau isolant.
Tandis que les isolants ne sont pas utiles pour le transfert de charge, ils jouent un rôle crucial dans les expériences et démonstrations électrostatiques. Les objets conducteurs sont souvent montés sur des objets isolants. Cette disposition d’un conducteur dans la partie supérieure d’un isolant évite que la charge soit transférée de l’objet conducteur vers son environnement, évitant ainsi des accidents tels que des courts-circuits ou une électrocution. Cette disposition nous permet alors de manipuler un objet conducteur, mais sans le toucher.
On peut dire alors que le matériau isolant sert de poignée pour déplacer le conducteur au-dessus d’une table de laboratoire. Si des expériences de chargement sont effectuées avec des canettes de soda en aluminium, par exemple, les canettes doivent être montées sur des gobelets en plastique. Les gobelets servent d’isolants, empêchant les canettes de soda d’effectuer leur chargement.
Des exemples de conducteurs comprennent les métaux, solutions aqueuses de sels (c’est-à-dire de composés ioniques dissous dans l’eau), de graphite et du corps humain en plus de:
Exemples de supraconducteurs:
Les des exemples d’isolants comprennent les plastiques, la mousse de polystyrène, le papier, le verre et l’air sec, ainsi que:
La division des matériaux en catégories de conducteurs et d’isolateurs est une division quelque peu artificielle. Il est plus approprié de penser aux matériaux placés quelque part le long d’un continuum.
Il faut comprendre que tous les matériaux conducteurs n’ont pas le même niveau de conductivité, Y tous les isolants ne résistent pas de la même manière au mouvement des électrons. La conductivité électrique est analogue à la transparence de certains matériaux à la lumière: les matériaux qui «traversent» facilement la lumière sont appelés «transparents», tandis que ceux qui ne le sont pas sont appelés «opaques». Cependant, tous les matériaux transparents ne sont pas également conducteurs de la lumière. Il en va de même pour les conducteurs électriques, certains sont meilleurs que d’autres.
Ceux des matériaux hautement conducteurs (appelés supraconducteurs) sont placés à une extrémité et des matériaux moins conducteurs sont placés à l’autre extrémité. D’après ce qui précède, les métaux seraient placés près de l’extrémité la plus conductrice et le verre serait placé à l’extrémité opposée de la série continue. La conductivité d’un métal pourrait être jusqu’à un million de milliards de fois supérieure à celle du verre.
La température affecte également la conductivité. À mesure que les températures augmentent, les atomes et les électrons gagnent de l’énergie. Certains isolants (par exemple le verre) sont de mauvais conducteurs lorsqu’ils sont froids, mais restent de bons conducteurs lorsqu’ils sont chauds. La plupart des métaux sont de meilleurs conducteurs. Ils permettent des conducteurs plus froids et plus mauvais lorsqu’ils sont chauds. Certains bons conducteurs deviennent supraconducteurs à des températures extrêmement basses.