Можна виділити дві великі групи матеріалів: ті, у яких питомий електроопір вимірюється мікроомамі – це провідники, а матеріали, що мають питомий електроопір вище мільйона мегом, називаються ізоляторами або діелектриками.

Розподіл всіх оточуючих нас матеріалів на провідники та ізолятори виникло вперше 300 років тому. На початку 18 ст. фізики досліджували електризацію тертям і встановили, що: «бурштин, шовк, волосся, смоли, скло, дорогоцінні камені, сірка, каучук, фарфор не проводять електрики, а метали, вугілля, живі тканини рослин, навпаки, електрика передають ».

Десять в вісімнадцятої ступеня, навіть десять в двадцятих ступеня – такозо співвідношення електроопору типових представників цих двох груп матеріалів. Але як всяка класифікація, так і цей поділ усіх матеріалів на ізолятори і провідники електрики відносно і не завжди справедливі.

Скло, наприклад, при кімнатній температурі відноситься до хорошим ізоляторам. Але при червоному калі воно досить пристойно проводить струм. Скляну паличку або трубочку можна включити послідовно в дроти від штепселя до освітлювальної лампи. Поки скло холодне, лампочка не горить. Але варто підігріти скло (пальником, наприклад), і лампочка засвітиться. Скло пропустить через себе струм.

Природа електричної провідності

Струм провідності – це рух заряджених частинок, а такими частками можуть бути електрони і заряджені атоми – т. Е. Атоми, у яких бракує одного або більше електронів або, навпаки, є надлишок електронів. Нейтральні атоми залишаються нерухомими під дією електричних сил, а заряджені прискорюються пропорційно їх заряду і обернено пропорційно їх масі. Ці заряджені атоми називаються іонами, що по-грецьки означає мандрівник. Атоми з недостачею електронів – це іони позитивні, а атоми з надлишком електронів – іони негативні.

У металах є мною не пов’язаних з атомами електронів; найслабкіші електричні сили призводять ці електрони в рух. Тому метали добре проводять струм і така провідність називається електронною.

Крім металів електронною провідністю володіють і деякі з’єднання – наприклад, сірчиста мідь.

У склі, папері, порцеляні вільних електронів при кімнатній температурі немає. Ці речовини можуть проводити струм лише за рахунок руху іонів. Іонною провідністю володіє також звичайна сіль NaCl і багато інші матеріали.

Є ще речовини зі змішаною провідністю – це такі, в яких струм переноситься і іонами, і електронами.

Коли речовина розпечене, коли воно світиться, багато з нею атомів збуджені, а багато хто і ионизована. У такому стані речовина не є ізолятором. Чим міцніше хімічна сполука, ніж більш висока температура потрібна для його розкладання, тим краще воно може працювати як ізолятор. Окис алюмінію АЬОз може служити ізолятором при температурах близько 1000 °. Окисом алюмінію ізолюють вольфрамові грілки для катодів електронних ламп. Але при ще більш високому нагріванні і цей матеріал проводить струм. При дуже високих температурах немає електричних ізоляторів, як немає і хімічних сполук, існують одні тільки провідники. Правда, досить погані провідники з високим електроопору.

Але повернемося знову в область кімнатних температур. Вода дуже добре очищена – це майже ізолятор. Але досить найменших забруднень, щоб вода стала провідником. В замерзлому ж вигляді навіть забруднена вода стає досить хорошим ізолятором. Можна прокладати по снігу голі високовольтні дроти і витоку струму майже не буде.

Вода з розчиненими в ній сполуками називається електролітом. В електролітах вільних електронів не буває, а струм в електролітах проводиться іонами. Тому іонну провідність часто називають ще електролітичної провідністю.

Електролітична провідність завжди пов’язана з перенесенням речовини. Негативні іони рухаються до позитивного полюса – анода, а позитивні. іони до негативного полюса – катода.

Навколишній світ у своєму природному стані – у значній частині світ ізоляторів. До них відносяться всі гази, більшість гірських порід, суха деревина.

Втім, треба зауважити, що при дуже сильних електричних напружених всі без винятку ізолятори стають провідниками. У них відбувається пробій. Зв’язок між частинками порушується. У сильних електричних полях немає ізоляторів. Але зворотне не завжди має місце. Як би мало не було електрична напруга, метали не стають ізоляторами.

Чи не провідника і не ізолятори

Існує безліч речовин з опором сантиметрового кубика в межах від одиниць ом до кіло. Електротехніка минулого століття відкидала подібні матеріали. У той час електротехніка будувалася ще вельми грубо. Матеріал повинен був або добре проводити електричний струм, або ізолювати нею. Інакше він просто вважався неелектротехнічних.

У живому організмі циркулюють електричні струми. Але в ньому немає жодної деталі, яка проводила б ток так само добре, як мідь, або ізолювала, як бурштин. Живий організм складається з напівпровідників. Одні з великим електроопору, як жирові речовини, інші з меншим, як м’язи.

Сучасна електротехніка широко застосовує напівпровідники. Контакт металів і напівпровідників має властивість випрямляти змінні струми. З закису міді, з селену будують випрямлячі для зарядки акумуляторів, для харчування реле, для вимірювальних пристроїв. Різні кристали – як сірчистий свинець, сірчиста мідь, карборунд, феросиліцій – застосовувалися як детектори для радиоприема. В останні роки для сантиметрових хвиль, для радіолокації і багаторазової зв’язку застосовуються детектори з германію, що мають особливо хороші якості.

Контакт металу з напівпровідником може генерувати електромагнітні коливання.

Подвійний контакт металу і напівпровідника може посилювати електричні струми. Вперше це показав радянський радіоаматор О. Лосєв 25 років тому, і, можливо, такі пристрої в багатьох випадках замінять електронні лампи.

З напівпровідників ж, зокрема верб того ж сірчистого свинцю, можна виготовити дуже ефективні термоелементи.

Джерело: Електрика працює Г.І.Бабат 1950-600M