Sve tvari sastoje se od molekula, molekula atoma, atoma pozitivno nabijenih jezgara oko kojih se nalaze negativni elektroni. Pod određenim uvjetima, elektroni su u stanju napustiti svoje jezgre i premjestiti se u susjedne. U tom slučaju, atom postaje pozitivno nabijen, a susjedni prima negativni naboj. Kretanje negativnih i pozitivnih naboja pod utjecajem električnog polja naziva se električna struja..
Ovisno o svojstvima materijala za provođenje električne struje dijele se na:
- vodiči.
- dielektrici.
- poluvodiči.
Svojstva provodnika
Provodnici su različiti dobra električna vodljivost. To je zbog prisutnosti velikog broja slobodnih elektrona koji posebno ne pripadaju nijednom od atoma, a koji se mogu slobodno kretati pod utjecajem električnog polja.
Većina provodnika ima mali otpor, a provode električnu struju s vrlo malim gubicima. Zbog činjenice da u prirodi ne postoje idealno čisti kemijski elementi, bilo koji materijal u svom sastavu sadrži nečistoće. Nečistoće u vodičima zauzimaju mjesta u kristalnoj rešetki i u pravilu sprječavaju prolazak slobodnih elektrona pod djelovanjem primijenjenog napona.
Nečistoće narušavaju svojstva vodiča. Što više nečistoća utječu na vodljivost.
Dobri provodnici sa malim otporom su sljedeći materijali:
- zlato.
- srebro.
- bakar.
- aluminijum.
- željezo.
Zlato i srebro su dobri vodiči, ali zbog visokih troškova koriste se tamo gdje je potrebno nabaviti kvalitetne vodiče s malim volumenom. To su uglavnom elektronički sklopovi, mikro krugovi, vodiči visokofrekventnih uređaja u kojima je sam provodnik izrađen od jeftinog materijala (bakra), koji je na vrhu prekriven tankim slojem srebra ili zlata. To omogućava uz minimalnu potrošnju plemenitih metala dobre frekvencijske karakteristike vodiča.
Bakar i aluminij jeftiniji su metali. Uz neznatno smanjenje karakteristika ovih materijala, njihova cijena je za manje veličine što omogućuje masovnu primjenu. Koriste se u elektronici, u elektrotehnici. U elektronici su to ploče s tiskanim pločama, noge radioelemenata, radijatori itd. U elektrotehnici se vrlo široko koristi u namotima motora, za postavljanje visokonaponskih i niskonaponskih električnih mreža, električno ožičenje u stanovima, kućama i prijevozu.
Parametar vodljivosti vrlo ovisi o temperaturi samog materijala. S porastom temperature kristala, oscilacije elektrona u kristalnoj rešetki povećavaju se, sprečavajući slobodan prolazak slobodnih elektrona. S padom - naprotiv, otpor se smanjuje i pri vrijednosti koja je blizu apsolutnoj nuli, otpor postaje nula i učinak superprovodljivosti.Dielektrična svojstva
Dielektrika u svojoj kristalnoj rešetki sadrži vrlo malo slobodnih elektrona, sposobni da nose naboj pod utjecajem električnog polja. U tom smislu, kada stvara potencijalnu razliku na dielektriku, struja koja prolazi kroz nju toliko je beznačajna da se smatra jednakom nuli - dielektric ne vodi električnu struju. Uz to, nečistoće sadržane u bilo kojem dielektriku po pravilu pogoršavaju njegova dielektrična svojstva. Struja koja prolazi kroz dielektric pod djelovanjem primijenjenog napona uglavnom se određuje količinom nečistoća.
dielektrici
Dielektričari koji se najčešće koriste u elektrotehnici su oni koji trebaju zaštititi uslužno osoblje od štetnih utjecaja električne struje. To su izolacijske ručke raznih uređaja, uređaja za mjernu opremu. U elektronici - brtve kondenzatora, izolacija žica, dielektrična brtvila potrebna za uklanjanje topline aktivnih elemenata, kućišta instrumenata.
Poluvodiči - materijali koji pod određenim uvjetima provode električnu energiju, u protivnom se ponašaju poput dielektrika.
Tablica: kako se vodiči i dielektričari razlikuju?
| dirigent | dielektrik | |
| Prisutnost slobodnih elektrona | Prisutni u velikom broju | Nedostaje ili je prisutan, ali vrlo je malo |
| Sposobnost materijala da provode električnu struju | Dobro se ponaša | Ne vodi, ili je struja malo mala |
| Što se događa kada se primijenjeni napon poveća | Struja koja prolazi kroz provodnik povećava se prema Ohmovom zakonu | Struja koja prolazi kroz dielektric malo se mijenja i, kad se dostigne određena vrijednost, dolazi do električnog kvara |
| materijali | Zlato, srebro, bakar i njegove legure, aluminij i legure, željezo i drugi | Ebonit, fluoroplastika, guma, sljubka, razne plastike, polietilen i drugi materijali |
| otpornost | od 10-5 do 10-8 stupnjeva Ohm / m | 1010 - 1016 Ohm / m |
| Utjecaj nečistoća na otpornost materijala | Nečistoće narušavaju vodljivost materijala, što narušava njegova svojstva | Nečistoće poboljšavaju vodljivost materijala, što utječe na njegova svojstva |
| Promjena svojstava s promjenom temperature okoline | S porastom temperature - otpor se povećava, s padom - opada. Pri vrlo niskim temperaturama - supravodljivost. | S porastom temperature - otpor se smanjuje. |
