Leder og isolator er materialetyper. En af de største forskelle mellem lederen og isolatoren er, at lederen tillader energien (dvs. strøm eller varme ) at passere gennem den, mens isolatoren ikke tillader energien at passere gennem den. Nogle andre forskelle mellem dem er forklaret nedenfor i form af sammenligningsdiagrammet.
Indhold: Leder V/s isolator
- Sammenligningstabel
- Definition
- Nøgleforskelle
- Punkt at huske
Sammenligningstabel
| Basis for sammenligning | Leder | Insolator | |
|---|---|---|---|
| Definition | Materiale, der tillader den elektriske strøm eller varme at passere igennem det. | Begrænser den elektriske strøm eller varme til at passere igennem det. | |
| Elektrisk felt | Eksisterer på overfladen, men forbliver nul inde i lederen. | Eksisterer ikke på isolator. | |
| Magnetisk felt | Lagrer energi | Lagrer ikke energi | |
| Potentiale | Forbliver det samme i alle punkter på lederen. | Forbliver nul. | |
| Thermisk ledningsevne | Høj | Lav | |
| Kovalent binding | svag | stærk | |
| Ledningsevne | meget høj | lav | lav |
| Resistens | Lavt | Højt | |
| Elektroner | Fri bevæger sig | Fri bevæger sig ikke frit | |
| Resistivitet | Varierer fra højt til lavt | Højt | |
| Temperaturkoefficient | Positiv temperaturkoefficient for modstand | Negativ temperaturkoefficient for modstand | |
| Ledningsbånd | Fuldt af elektroner | Forbliver tomt | |
| Valencebånd | Restes tomt | Fuld af elektroner | |
| Forbudt kløft | Ingen forbudt kløft | Stort forbudt kløft | |
| Eksempler | Ironer, aluminium, sølv, kobber osv. | Gummi, træ, papir osv. | |
| Anvendelse | Til fremstilling af elektriske ledninger og ledere | Som isolering i elektriske kabler eller ledere, til understøttelse af elektrisk udstyr osv. |
Definition af leder
Lederen defineres som det materiale, der tillader den elektriske strøm eller varme at passere igennem det. Elektronerne i en leder bevæger sig frit fra atom til atom, når der påføres en potentialforskel over dem. Lederens ledningsevne afhænger af antallet af frie elektroner i banens yderste skal. Materialets ledningsevne er direkte proportional med antallet af frie elektroner.
Materialets ledningsevne er direkte proportional med antallet af frie elektroner.Valensbåndet og ledningsbåndet i en leder overlapper hinanden, og derfor er der ikke noget forbudt energigab. Lederens modstand er meget lav, hvilket betyder, at ladningerne frit kan bevæge sig fra sted til sted, når der påføres spænding over dem. Kobber, aluminium, sølv, kviksølv osv. er nogle af eksemplerne på en leder.
Definition af isolator
Materialer, der ikke tillader elektrisk strøm eller varme at passere gennem dem, kaldes en isolator. Den kovalente binding mellem atomerne i en isolator er meget stærk, og elektronerne eller ladningerne kan derfor ikke bevæge sig frit. Isolatorens resistivitet er meget høj.
Den forbudte kløft mellem valensbåndet og ledningsbåndet i en isolator er meget stor, og derfor kræver elektronerne stor energi for at bevæge sig fra valensbåndet til ledningsbåndet.
Isolatoren anvendes hovedsagelig til at adskille lederen og til at bære det elektriske udstyr. Den anvendes også i et elektrisk kabel. Papir, træ, porcelæn osv, er nogle af eksemplerne på en isolator.
Nøgleforskelle mellem leder og isolator
- Lederen er den type materiale, der tillader den elektriske strøm eller varme at passere gennem den, mens isolatoren ikke tillader den elektriske strøm eller varme at passere gennem den.
- Det elektriske felt eksisterer kun på lederens overflade, og det forbliver nul inde i lederen, mens det ikke eksisterer på en isolator.
- Lederen lagrer ikke energi, når den er placeret i et magnetfelt, mens isolatoren lagrer energi i et magnetfelt.
- Den termiske ledningsevne for lederen er høj, mens den termiske ledningsevne for isolatoren er lav.
- Den termiske ledningsevne er den egenskab ved materialet, som tillader varmen at passere igennem det uden hindring.
- Den kovalente binding mellem atomerne i en leder er meget svag, mens den i en isolator er meget stærk.
- Den kovalente binding er den kemiske binding mellem atomerne, som indebærer deling af elektroner.
- I en leder bevæger elektronerne sig frit fra atom til atom, når der påføres en potentialforskel over den, mens elektronerne i en isolator er fastlåste på grund af atomare niveaukræfter.
- Lederens ledningsevne er høj, mens isolatorernes ledningsevne er lav.
- Ledningsevnen er den hastighed, hvormed varmen eller ladningen strømmer gennem materialet.
- Lederens modstand er meget lille, og derfor bevæger elektronerne sig frit fra atom til atom. Modstanden i isolatoren er meget høj.
- Lederen har et stort antal frie elektroner, mens isolatoren ikke har et stort antal frie elektroner.
- Potentialet på lederen forbliver det samme i alle punkter, mens potentialet i isolatorer forbliver nul.
- Lederens resistivitet varierer fra høj til lav, mens resistiviteten i en isolator er meget høj.
- Resistiviteten er materialets modstandskraft.
- Lederen har en positiv termisk modstandskoefficient, mens isolatoren har den negative termiske modstandskoefficient.
- Den termiske modstandskoefficient beskriver ændringen i materialets fysiske egenskab med temperaturen. Hvis modstanden stiger med temperaturen, kaldes den for den positive termiske modstandskoefficient. Ved negativ termisk koefficient falder modstanden med temperaturstigningen.
- Ledningsbåndet i en leder er fyldt med elektroner, mens ledningsbåndet i en isolator er tomt.
- Valencebåndet i en leder er tomt, mens valensbåndet i en isolator er fuldt af elektroner.
- Der er ingen forbudt kløft i en leder, mens den forbudte kløft i en isolator er meget stor.
- Den forbudte kløft er kløften mellem valensbåndet og ledningsbåndet i et materiale. Det bestemmer materialets ledningsevne. Hvis kløften er lille, flyttes elektronen let fra valensbåndet til ledningsbåndet, og materialet anses derfor for at være en leder. Hvis kløften mellem dem er stor, betegnes materialet som en isolator.
- Kobber, sølv, aluminium og kviksølv er eksempler på en leder. Træ, papir, keramik osv. er eksempler på en isolator.
- Lederen bruges til at lave elektriske ledninger og kabler.Isolatoren bruges til at adskille de strømførende ledere og til at støtte det elektriske udstyr.
Punkt at huske
I henhold til IACS (International Annealed Copper Standard) betragtes sølv som det mest ledende materiale. Men prisen på sølv er meget høj, og derfor anvendes det ikke til fremstilling af elektriske ledninger og kabler.