Vodič říká se tomu látky schopné propouštět elektrický proud, tedy elektrické náboje. To je způsobeno přítomností volných nábojů elektronů nebo iontů ve vodičích, které se mohou pohybovat působením aplikovaného napětí.
Kov jsou nejčastějšími průvodci. Mají volné elektrony, které se volně pohybují po kovové mřížce. Díky tomu jsou kovy schopny vést elektrický proud.
Kromě kovů existují i další látky, které také vedou proud. To je například, roztok elektrolytu obsahuje ionty kladného a záporného náboje. Tyto ionty jsou schopny se pohybovat v roztoku a vytvářet elektrický proud.
Ne všechny látky jsou však schopny vést elektrický proud. Nevodiče jedná se o látky, které nemají volné náboje. Mezi tyto látky patří například, plast, sklo, dřevo atd. nejsou schopni vést elektrický proud, protože nemají volné elektrony nebo ionty schopné pohybu.
Co vede elektrický proud?
Vodiče jsou materiály, které snadno umožňují elektronům pohybovat se uvnitř sebe. To je způsobeno přítomností volných elektronů, které se mohou pohybovat pod vlivem elektrického pole. Kovy, jako je měď a hliník, jsou dobrými vodiči elektrického proudu. Často se používají v drátech a elektrických obvodech.
Naopak izolátory neumožňují volný pohyb nábojů. Nemají volné elektrony, takže se elektrony nemohou pohybovat materiálem, a proto proud nemůže proud protékat. Izolátory zahrnují materiály, jako je guma, sklo a plast. Často se používají k izolaci vodičů a prevenci úniku proudu.
Polovodiče jsou speciální třídou materiálů, která se nachází mezi vodiči a izolátory. Volných elektronů v polovodičích není tolik jako v vodičích, ale více než v izolátorech. Díky tomu se polovodiče mohou samy izolovat nebo vytvořit vodiče za přítomnosti dalších podmínek, jako je změna teploty nebo zavedení nečistot. Polovodiče, jako je křemík a germanium, jsou široce používány v elektronice k výrobě tranzistorů a polovodičových zařízení.
Kovy a polovodiče
Příklady kovů: železo, hliník, měď, stříbro a zlato.
Polovodič - jedná se o materiály, které mohou být vodiči nebo izolátory elektřiny, v závislosti na vnějších podmínkách a nečistotách v materiálu. Polovodiče mají elektrickou vodivost, ale jsou mnohem nižší než u kovů.
Příklady polovodičů: křemík, germanium, Galium a arsenid Galia.
Kapaliny
Některé kapaliny, jako je destilovaná voda nebo vyčištěný olej, mohou být velmi špatnými vodiči kvůli malému množství iontů v nich. To znamená, že elektrický proud jimi nemůže volně protékat.
Existují však kapaliny, které mohou vést elektřinu lépe než ostatní. Například slaná voda nebo kyseliny obsahují více iontů, a proto jsou dobrými vodiči. Také kapaliny obsahující rozpuštěné kovové soli, jako je rtuť nebo roztavený kov, mohou také vést elektřinu.
Vodivost kapaliny závisí na jejím složení a teplotě. Některé kapaliny mohou být například dobrými vodiči při vysokých teplotách, ale při nízkých teplotách se stávají špatnými vodiči.
| Příklady dobrých průvodců: | Příklady špatných průvodců: |
|---|---|
| Slaná voda | Destilovaná voda |
| Kyseliny | Olej |
| Rtuť | Šťáva |
Studium vodivosti kapalin je praktické, protože umožňuje vytvářet elektrolyty pro baterie, elektrolyzátory a další zařízení, která vyžadují proud kapalinou.
Vodiče v roztocích
Roztoky, které mají látky schopné vést proud, se nazývají elektrolyty. Elektrolyty obsahují ionty-nabité částice, které jsou zodpovědné za vedení elektrického proudu. Elektrolyty mohou být soli, kyseliny a zásady.
Elektrolyty mají dva typy vodivosti: elektrolytický a elektronický. V elektrolytické vodivosti je proud přenášen ionty. V elektronické vodivosti je proud přenášen elektrony. Například voda s přidanou solí je elektrolyt a dochází v ní k elektrolytické vodivosti.
Existují také Roztoky, ve kterých látky neprovádějí proud. Říká se tomu nevodivost. Nevodivost je způsobena nedostatkem iontů nebo elektronů schopných přenášet elektrický náboj. Například voda bez přidaných solí nevede proud a je nevodič.
Vodivost proudu v roztocích tedy závisí na přítomnosti elektrolytů schopných tvořit ionty a tím přenášet proud. Roztoky obsahující elektrolyty mají elektrolytickou vodivost, zatímco roztoky bez elektrolytů jsou nevodiče.
Plynatost
Plyny mají zvláštní vlastnosti, pokud jde o vodivost proudu. Na rozdíl od pevných a kapalných látek plyny obvykle nevedou elektrický proud. Je to proto, že v plynech jsou elektrony při srážkách s molekulami plynu silně rozptýleny a nemohou se volně pohybovat a vytvářet elektrický proud.
Jedinou výjimkou jsou plynové výbojky, ve kterých se zvláštním způsobem vytvářejí podmínky pro vedení proudu plynovým výbojem. V těchto lampách přítomnost iontů a elektronů v plynu umožňuje vedení elektrického proudu plynovým výbojem, což vede k záři lampy.
I za normálních podmínek však plyny mohou vést proud, pokud jsou v nich ionty. Ionty jsou atomy nebo molekuly, které získaly elektrický náboj tím, že ztratily nebo získaly jeden nebo více elektronů. Přítomnost iontů v plynu mu umožňuje vést elektrický proud, protože kladně nabité ionty se budou pohybovat na zápornou elektrodu a záporně nabité ionty se budou pohybovat na kladnou elektrodu, když je zdroj proudu připojen.
Co nevede elektrický proud?
Elektrický proud může procházet některými materiály, ale nemůže procházet jinými. Materiály, které nevedou elektrický proud, se nazývají izolátory. Zde je několik příkladů:
- Dřevo: materiály jako dřevo mají vysokou odolnost a nevedou elektrický proud. To je způsobeno přítomností velkého množství izolačních látek ve dřevě, jako je celulóza.
- Guma: guma je také izolant. Nevede elektrický proud kvůli svému chemickému složení a vestavěným izolačním vlastnostem.
- Plast: plastové materiály jsou obvykle dobrými izolátory, protože mohou zabránit průchodu elektrického proudu.
- Sklo: sklo je také dobrý izolant. Nevede elektřinu, protože její struktura je tvořena izolačními látkami.
- Keramika: keramické materiály mají vysokou odolnost a nevedou elektrický proud.
Tyto materiály se používají v různých oblastech, včetně elektroizolace, ochranných nátěrů a izolace vodičů.
Izolátor
Hlavní funkcí izolátorů je zabránit průchodu elektrického proudu nežádoucími směry nebo nežádoucími oblastmi. Používají se k ochraně před poškozením proudem, prevenci zkratu a izolaci vodičů od jiných objektů.
Izolátory mohou mít různé tvary a materiály. Některé z nejběžnějších typů izolátorů:
- Skleněné izolátory-obvykle se používají k izolaci vodičů v elektrických systémech.
- Polymerové izolátory jsou lehké a odolné, široce se používají v napájecích liniích k izolaci vodičů.
- Keramické izolátory-mají vysokou tepelnou odolnost a používají se ve vysokonapěťových liniích.
- Gumové izolátory-používají se v elektrických drátech a kabelech, protože mají dobré dielektrické vlastnosti.
Izolátory hrají klíčovou roli v elektrických systémech, které zajišťují bezpečnost a efektivní provoz. Jsou schopny zadržet vysoké napětí a zabránit přenosu elektrického náboje, což umožňuje, aby elektrické systémy fungovaly spolehlivě a efektivně.