מוליכים ומבודדים חשמליים

מוליכים ומבודדים חשמליים

חומרים מסוימים מאפשרים לזרם חשמלי לזרום באופן חופשי יותר מאחרים. חומרים אלה נקראים מוליכים. חומרים אחרים עמידים בפני זרימת זרם חשמלי. חומרים אלה נקראים מבודדים. מוליכים ומבודדים חשובים שניהם בתחום האלקטרוניקה.

מוליכים חשמליים

מוליכים חשמליים מאפשרים לזרם חשמלי לזרום בקלות בגלל מרכיב האטומים שלהם. במוליך, האלקטרונים החיצוניים של האטום קשורים באופן חופשי ויכולים לנוע בחופשיות דרך החומר כאשר מטען חשמלי מוחל.

חומרים מוליכים

באופן כללי, המוליכים החשמליים הטובים ביותר הם מתכות . למתכות נוטים להיות אלקטרונים בשכבה החיצונית של האטומים שלהם המשותפים באופן חופשי. המוליך ביותר מכל האלמנטים הוא כסף. לרוע המזל, כסף הוא נדיר ויקר מדי לשימוש ברוב הציוד החשמלי. כיום, המוליך החשמלי הנפוץ ביותר הוא נְחוֹשֶׁת . נחושת משמשת בחיווט חשמלי ובמעגלים חשמליים ברחבי העולם.

התנהגות והתנגדות

דרך נוספת לחשוב על מוליכות היא ההפך מההתנגדות. ההתנגדות של חומר היא מדידה של עד כמה חומר מתנגד לזרימת הזרם החשמלי. לפעמים מוליכות מיוצגת על ידי האות 'G' כאשר G הוא ההפוך של ההתנגדות, R.

G = 1 / R

על פי חוק אוהם אנו יודעים שהתנגדות שווה למתח חלקי זרם או R = V / I, לכן

G = I / V
מוליכים-על

מוליך-על הוא חומר שהוא מוליך מושלם. יש לו התנגדות חשמלית של אפס. כל מוליכי העל שהתגלו על ידי מדענים עד היום דורשים טמפרטורה קרה מאוד בסדר גודל של מינוס 234 מעלות צלזיוס על מנת להפוך למוליכים על.

מבודדי חשמל

ההפך ממוליך הוא מבודד. מבודד מתנגד לזרימת החשמל. מבודדים חשובים כדי לשמור עלינו מפני חשמל. החוט המוביל חשמל למחשב או לטלוויזיה מכוסה בבידוד דמוי גומי המגן עליך מפני התחשמלות. מבודדים טובים כוללים זכוכית, אוויר ונייר.

מוליכים למחצה

יש חומרים שמתנהגים בין מוליך לבודד. חומרים אלה נקראים מוליכים למחצה. מוליכים למחצה חשובים באלקטרוניקה כגון מחשבים וטלפונים ניידים מכיוון שניתן לשלוט על מוליכותם המאפשרת לזרום זרם בכיוון אחד בלבד או רק בנסיבות מסוימות. מוליכים למחצה הנפוצים ביותר כיום באלקטרוניקה הם סִילִיקוֹן .

עובדות מעניינות על מוליכים ומבודדים חשמליים

• רוב המוליכים החשמליים הטובים הם גם מוליכים טובים של חוֹם .
• טֶמפֶּרָטוּרָה יכול למלא תפקיד חשוב בהובלת חומר. באופן כללי, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר כך המוליכות נמוכה יותר כאשר ההתנגדות עולה עם הטמפרטורה.
• לאלומיניום מוליכות נמוכה יותר מנחושת, אך לעתים משתמשים בחיווט בעלות נמוכה יותר.
• מטה חברות אלקטרוניקה רבות הוא 'עמק הסיליקון', קליפורניה, שזכה לכינוי הסיליקון של מוליכים למחצה.