Hvorfor udfører isolatorer ikke elektricitet?

1. Elektronbinding:

* Ledere: Hos ledere som metaller er de yderste elektroner (valenselektroner) løst bundet til atomerne. Disse elektroner kan let bevæge sig frit gennem materialet og bære elektrisk strøm.

* isolatorer: I isolatorer som gummi eller glas er valenselektronerne tæt bundet til deres respektive atomer. De løsner eller bevæger sig ikke let, hvilket gør det vanskeligt for elektricitet at flyde.

2. Energihuller:

* Ledere: Ledere har et meget lille energigap mellem deres valensbånd (hvor elektroner bor) og ledningsbånd (hvor elektroner kan bevæge sig frit). Dette lille hul giver elektroner mulighed for let at hoppe ind i ledningsbåndet med endda en lille mængde energi.

* isolatorer: Isolatorer har et stort energigap. Der kræves en betydelig mængde energi for at begejstre elektroner fra valensbåndet til ledningsbåndet. Dette gør det meget vanskeligt for elektroner at bevæge sig frit.

3. Ingen gratis opladningsselskaber:

* Ledere: Ledere har rigelige gratis ladningsselskaber (elektroner) til rådighed for at bevæge sig og bære strøm.

* isolatorer: Isolatorer har meget få gratis ladningsselskaber. De tæt bundne elektroner gør det vanskeligt for dem at bidrage til elektrisk ledningsevne.

Tænk på det sådan:

* Ledere: Forestil dig en motorvej med biler (elektroner), der bevæger sig frit.

* isolatorer: Forestil dig en tæt pakket parkeringsplads med biler (elektroner) låst på plads.

Undtagelser:

Mens isolatorer generelt ikke udfører elektricitet, er der nogle undtagelser:

* sammenbrudspænding: Når de udsættes for ekstremt høje spændinger, kan isolatorer nedbryde og udføre elektricitet. Dette sker, når det elektriske felt bliver stærkt nok til at overvinde energigabet og frie elektroner.

* halvledere: Disse materialer falder et sted mellem ledere og isolatorer og udviser variabel ledningsevne afhængigt af forhold som temperatur og urenheder.

Kortfattet: De tæt bundne elektroner og store energihuller i isolatorer forhindrer dem i at udføre elektricitet let. De modstår strømmen af ​​elektrisk ladning under normale omstændigheder.