Всі речовини складаються з молекул, молекули з атомів, атоми з позитивно заряджених ядер навколо яких розташовуються негативні електрони. При певних умовах електрони здатні залишати своє ядро і пересуватися до сусідніх. Сам атом при цьому стає позитивно зарядженим, а сусідній отримує негативний заряд. Пересування негативних і позитивних зарядів під дією електричного поля отримало назву електричного струму.
Залежно від властивості матеріалів проводити електричний струм їх ділять на:
- провідники.
- діелектрики.
- напівпровідники.
властивості провідників
провідники відрізняються хорошою електропровідністю. Це пов'язано з наявністю у них великої кількості вільних електронів котрі належать до конкретно жодному з атомів, які під дією електричного поля можуть вільно переміщатися.
Більшість провідників мають малий питомий опір і проводять електричний струм з дуже невеликими втратами. У зв'язку з тим, що ідеально чистих за хімічним складом елементів в природі не існує, будь-який матеріал в своєму складі містить домішки. Домішки в провідниках займають місця в кристалічній решітці і, як правило, перешкоджають проходженню вільних електронів під дією прикладеної напруги.
Домішки погіршують властивості провідника. Чим більше домішок, тим сильніше вони впливаю на параметри провідності.
Добрими провідниками з малим питомим опором є такі матеріали:
- золото.
- срібло.
- мідь.
- алюміній.
- Залізо.
Золото і срібло - хороші провідники, але через високу вартість застосовуються там, де необхідно отримати хороші якісні провідники з малим об'ємом. Це в основному електронні схеми, мікросхеми, провідники високочастотних пристроїв у яких сам провідник виготовлений з дешевого матеріалу (мідь), який зверху покритий тонким шаром срібла або золота. Це дає можливості при мінімальному витраті дорогоцінного металу хороші частотні характеристики провідника.
Мідь і алюміній - дешевші метали. При незначному зниженні характеристик цих матеріалів, їх ціна на порядки нижче, що дає можливість для їх масового застосування. Застосовують в електроніці, в електротехніці. В електроніці - це доріжки друкованих плат, ніжки радіоелементів, радіатори та ін. В електротехніці дуже широко застосовується в обмотках двигунів, для прокладки електричних мереж високої та низької напруги, розводку електрики в квартирах, будинках, в транспорті.
Параметр провідності дуже сильно залежить від температури самого матеріалу. При збільшенні температури кристала, коливання електронів в кристалічній решітці збільшується, перешкоджаючи вільному проходженню вільних електронів. При зниженні - навпаки, опір зменшується і при деякому значенні близькому до абсолютного нуля, опір стає нульовим і виникає ефект надпровідності.властивості діелектриків
Діелектрики в своїй кристалічній решітці містять дуже мало вільних електронів, здатних переносити заряді під дією електричного поля. У зв'язку з цим при створенні різниці потенціалів на діелектрику, струм, що проходить через нього такий незначний, що вважається рівним нулю - діелектрик не проводить електричний струм. Поряд з цим, домішки, що містяться в будь-якому діелектрику, як правило, погіршують його діелектричні властивості. Струм, що проходить через діелектрик під дією прикладеної напруги в основному визначається кількістю домішок.
діелектрики
Найбільшого поширення діелектрики отримали в електротехніці там, де необхідно захистити обслуговуючий персонал від шкідливого впливу електричного струму. Це ізолюючі ручки різних приладів, пристроїв вимірювальної техніки. В електроніці - прокладки конденсаторів, ізоляція проводів, діелектричні прокладки необхідні для відводу тепла активних елементів, корпуси приладів.
Напівпровідники - матеріали, які проводять електрику при певних умовах, в іншому випадку поводяться як діелектрики.
Таблиця: чим відрізняються провідники і діелектрики?
| провідник | діелектрик | |
| Наявність вільних електронів | Присутні в великій кількості | Відсутні, або присутні, але дуже мало |
| Здатність матеріалів проводити електричний струм | добре проводить | Чи не проводить, або струм незначно малий |
| Що відбувається при збільшенні прикладеної напруги | Струм, що проходить через провідник, збільшується відповідно до закону Ома | Струм, що проходить через діелектрик змінюється незначно і, при досягнення певного значення, відбувається електричний пробій |
| матеріали | Золото, срібло, мідь і її сплави, алюміній і сплави, залізо та інші | Ебоніт, фторопласт, гума, слюда, різні пластмаси, поліетилен і інші матеріали |
| опір | від 10-5 до 10-8 ступеня Ом / м | 1010 - 1016 Ом / м |
| Вплив сторонніх домішок на опір матеріалу | Домішки погіршують властивість провідності матеріалу, що погіршує його властивості | Домішки покращують провідність матеріалу, що погіршує його властивості |
| Зміна властивостей при зміні температури навколишнього середовища | При збільшенні температури - опір збільшується, при зниженні - зменшується. При дуже низьких температурах - надпровідність. | При збільшенні температури - опір зменшується. |
