Hvorfor nogle materialer er god dirigent, mens andre ikke er?

Konduktiviteten af ​​et materiale afhænger af, hvor let elektroner kan bevæge sig gennem det. Her er en sammenbrud af, hvorfor nogle materialer er gode ledere, og andre er ikke:

Gode ledere:

* Gratis elektroner: Gode ​​ledere har mange frie elektroner. Disse elektroner er ikke tæt bundet til deres atomer og kan let bevæge sig gennem materialet. Dette er grunden til, at metaller er fremragende ledere. De har et "hav" af delokaliserede elektroner, der kan transportere elektrisk strøm.

* atomstruktur: Arrangementet af atomer i en leder spiller en rolle. I metaller holdes de ydre elektroner løst og kan let bevæge sig mellem atomer. Denne mobilitet giver mulighed for effektiv ledning.

* Energiniveau: Energiniveauet for elektronerne i en leder er tæt på hinanden. Dette betyder, at der er behov for en lille mængde energi for at begejstre elektronerne og give dem mulighed for at bevæge sig.

Dårlige ledere (isolatorer):

* Tæt bundne elektroner: Isolatorer har elektroner tæt bundet til deres atomer. Disse elektroner er ikke frie til at bevæge sig let og kan ikke bære elektrisk strøm.

* store energihuller: Energiniveauet i isolatorer er langt fra hinanden. En betydelig mængde energi er nødvendig for at begejstre elektroner til ledningsbåndet, hvilket gør det vanskeligt for dem at bære strøm.

* Mangel på frie elektroner: Isolatorer har meget få frie elektroner.

halvledere:

* Mellemliggende adfærd: Halvledere falder et sted mellem ledere og isolatorer. De har et moderat antal frie elektroner og et mindre energigap end isolatorer.

* Temperaturafhængighed: Deres konduktivitet øges med stigende temperatur, fordi flere elektroner er glade for ledningsbåndet.

Eksempler:

* Ledere: Kobber, sølv, guld, aluminium

* isolatorer: Glas, gummi, plast, træ

* halvledere: Silicium, germanium

Kortfattet:

Forskellen i konduktivitet koger ned til tilgængeligheden af ​​frie elektroner og den lethed, som de kan bevæge sig inden for materialet. Ledere har masser af frie elektroner og giver mulighed for let elektronstrøm. Isolatorer har tæt bundet elektroner og modstår elektronstrøm. Halvledere udviser mellemliggende adfærd.