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善于传导电流的物质称为导体,不善于传导电流的物质称为绝缘体。导体中存在大量可以自由移动的带电物质微粒,称为载流子。在外电场作用下,载流子作定向运动,形成了明显的电流。绝缘体 电的绝缘体又称为电介质。它们的电阻率极高,约为108~10τΩ·m,比金属的电阻率大1014倍以上。
电离的气体也能导电(气体导电),其中的载流子是电子和正负离子。在通常情况下,气体是良好的绝缘体。但是如果借助于外界原因(如加热,用X 射线、γ射线或紫外线照射),可使气体分子离解,因而电离的气体便成为导体。电离气体的导电性与外加电压有很大的关系,且常伴有发声、发光等物理过程。电离气体常应用于电光源制造工业。
绝缘体电的绝缘体又称为电介质。它们的电阻率极高,约为10~10τΩ·m,比金属的电阻率大10倍以上。绝缘体的种类很多,有固体,如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、云母、绝缘漆、绝缘纸等;有液体,如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等;有气体,如空气、氮、二氧化碳、六氟化硫等。固态绝缘体广泛应用于导线和电工设备的绝缘;作为电容器极板间的填充材料,以增加它的电容值。潮湿气体会大大减小绝缘体的电阻率,但大部分绝缘体具有防湿能力。液态绝缘体主要应用于大功率断路器、变压器及某些电缆等电工设备中,这时不仅利用其电绝缘作用,而且还利用液体对流所起的散热作用。
绝缘体在某些外界条件(如加热、加高压等)影响下,会被"击穿",而转化为导体。在未被击穿之前,绝缘体也不是绝对不导电的物体。如果在绝缘材料两端施加电压,材料中将会出现微弱的电流。绝缘材料中通常只有微量的自由电子,在未被击穿前参加导电的带电粒子主要是本征离子和杂质离子。本征离子是由于热运动而离解出来的离子,杂质离子是由于杂质离解产生的。绝缘体或电介质的主要电学性质反映在电导、极化、损耗和击穿等过程中。
半导体现今通常把例如锗(Ge)、硅(Si)等一类导体称为半导体。这类导体的电阻率介乎金属与绝缘体之间,且随温度的升高而迅速减小。这类材料中存在一定量的自由电子和空穴,后者可看作带有正电荷的载流子。与金属或电解液的情况不同,半导体中杂质的含量以及外界条件的改变(如光照,或温度、压强的改变等),都会使它的导电性能发生显著变化。由于这些特点,半导体在实际中有着非常广泛的应用。固体物质所以能够区分为导体、半导体或绝缘体,可以从能带理论得到解释(见固体的能带)。
善于传导电流的物质称为导体,不善于传导电流的物质称为绝缘体。
导体中存在大量可以自由移动的带电物质微粒,称为载流子。在外电场作用下,载流子作定向运动,形成了明显的电流。金属是最常见的一类导体(见电子导电)金属原子最外层的价电子很容易挣脱原子核的束缚,而成为自由电子,留下的正离子(原子实)形成规则的点阵。金属中自由电子的浓度很大,约为10每立方厘米,所以金属导体的电导率通常比其他导体材料的大。金属导体的电阻率约为1~10Ω·m,且一般随温度降低而减小。在极低温度下,某些金属与合金的电阻率将消失而转化为"超导体"。
电解质的水溶液及熔融电解质也是导体(见离子导电、电解液导电),其中的载流子是正负离子。实验发现,大部分纯液体虽然也能离解,但离解程度很小,所以并不是导体。例如纯水,其电阻率高达10Ω·m。但是,如果在纯水中加入电解质,其离子浓度将大为增加(约可达10τ每立方厘米),从而使电阻率大为降低(约10Ω·m),便成为导体。电解液的电阻率比金属大得多,这不仅是因为电解液中离子浓度比金属中自由电子浓度小,而且因为其离子与周围媒质的作用力较大,使它在外电场中的迁移率小得多。电解液在通电过程中伴随着化学变化,因此,它常应用于电化学工业(如电解提纯、电镀等),并把它称为"第二类导体",而把导电过程中不引起化学变化,也没有显著物质转移的导体,如金属,称为"第一类导体"。
善于传导电流的物质称为导体,不善于传导电流物质称为绝缘体。导体导体中存在大量可以自由移动的带电物质粒,称为载流子。在外电场作用下,载流子作定向运动, 形成了明显的电流。金属是最常见的一类导体(见电导电...
导体 导体:导体是能导电的物体,金属导体里面有自由运动的电子,导电的原因是自由电子.半导体随温度其电阻率逐渐变小,导电性能大大提高,导电原因是半导体内的空穴和电子对。 物质存在的形式多种多样,固体、液...
自然界中有两类导电性能截然不同的固体材料,一类具有良好的导电性能,称为导体,金属是常见的导体,电阻率很小,约为10-8~10-6欧·米。另一类的导电性能非常差,称为绝缘体。常见的绝缘体有金刚石、云母、...
导体和绝缘体教学设计
1 / 3 冀教版三年级下册第 13 课《导体和绝缘体》 石家庄市八一小学 史磊 一、教学分析 1、学习内容分析:本课为“电”单元的第三课,本单元通过分析电在生活中的应用, 使学生知道有些材料容易导电, 有些材料不容易导电,培养学生想知道、爱提问、 乐于合作 与交流的科学态度。 本课围绕物体的导电性, 设计了一个完整的探究活动。通过猜测与假设、实验验证、讨 论交流等环节, 启发学生自己得出物体分为导体和绝缘体两类这一科学结论。 引导学生联系 生活实际, 理解导体和绝缘体在生活中的不同用途。 活动 1 认识物体的导电性, 知道物体可 以分为导体和绝缘体两类。 活动 2了解导体和绝缘体在生活中的不同用途。 活动 3 了解安全 用电的基本常识。 本节课主要讲解活动 1。 2、学情分析:通过上一学期的学习,学生对科学课的认识得到了一定提高,部分学生 已学会了自己收集资料和进行课录堂记的习惯, 大
绝缘体变导体——塑料导电体的发明
绝缘体变导体——塑料导电体的发明
电传导性是物质可以传导电子的性质。按物质是否具有电传导性,可把物质分为导体,半导体和绝缘体。
导体:金属、电解质溶液,一般有很高的电导率,很低的电阻率。
绝缘体:像玻璃、干燥的木材、塑料、橡胶或真空这类物质的电导率很低,电阻率很高。
半导体:电导率在导体和绝缘体之间。在不同的状况下,电导率会有很大的变化。例如,暴露于电场或某种频率的光波,最重要地,温度和半导体材料的成分。
固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低跟其内含溶质盐的浓度有关,或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净,电导率越低(电阻率越高)。水的电导率时常以电导系数来纪录;电导系数是水在25°C温度的电导率。
载流子,是承载电荷的、能够自由移动以形成电流的物质粒子。半导体的性质跟导体和绝缘体不同,是因为其能带结构不同;而半导体的导电能力可以控制,主要是因为其载流子的种类和数量与导体和绝缘体不同,并且可以受到控制,其调节手段就是“掺杂”,即往纯净的半导体中掺入杂质,来改变其载流子数量、分布和运动趋势,从而改变整体导电性能。
绝缘体和金属导体的载流子是电子,而半导体除了电子外,还有一种载流子叫空穴。另外还有正离子、负离子也都带有电荷,但是在半导体中,它们一般不会流动,所以认为半导体的载流子就是电子和空穴这两种。
电子作为载流子容易理解,因为物质中的原子是由原子核和电子组成的,在一定条件下挣脱原子核束缚的自由电子可以运动,因而产生电流。而所谓空穴,就是由于电子的缺失而留下的空位。这就好像车与车位的关系,假设有一排共5个车位,从左边开始按顺序停了4辆车,最右边有1个空位,如果最左边的车开到最右边的空位上去,那么最左边的车位就空出来了。看起来好像是空位从右边到了左边,这是一种相对运动,车从左到右的移动,相当于空位从右到左的移动。同样道理,带负电的电子的运动,可看作是带正电的空穴的反方向运动。在没有杂质的纯净半导体中,受热激发产生的移动的电子数量和空穴数量是相等的,因为带负电的电子和带正电的空穴会进行复合,在数量大致相等的情况下,“产生”和“复合”会达到一个动态平衡,这样宏观上看来并没有产生有效电流。为了改善其导电性能,就引入了掺杂手段。
对集成电路来说,最重要的半导体材料是硅。硅原子有4个价电子,它们位于以原子核为中心的四面体的4个顶角上。这些价电子会与其他硅原子的价电子结合成共价键,大量的硅原子以这种方式互相结合,形成结构规律的晶体。如果给它加入砷(或磷),砷最外层有5个电子,其中4个电子也会跟硅原子的4个价电子结合成共价键,把砷原子固定在硅材料的晶格中。此时会多出1个自由电子,这个电子跃迁至导带所需的能量较低,容易在硅晶格中移动,从而产生电流。这种掺入了能提供多余电子的杂质而获得导电能力的半导体称为N型半导体,“N”为Negative,代表带负电荷的意思。如果我们在纯硅中掺入硼(B),因为硼的价电子只有3个,要跟硅原子的4个价电子结合成共价键,就需要吸引另外的1个电子过来,这样就会形成一个空穴,作为额外引入的载流子,提供导电能力。这种掺入可提供空穴的杂质后的半导体,叫做P型半导体,“P”是Positive,代表带来正电荷的意思。
需要注意的是,掺入杂质后的半导体中仍然同时具有电子和空穴这两种载流子,只是各自数量不同。在N型半导体中,电子(带负电荷)居多,叫多数载流子,空穴(带正电荷)叫少数载流子。在P型半导体中,则反之:空穴为多数载流子,电子为少数载流子;可以分别简称为“多子”、“少子”。2100433B
电工学基本常识
电和电路
一、 物质的组成和电结构
二、 静止的电
三、 导体、半导体和绝缘体
四、 移动的电
五、 电流的方向和电子运动方向
六、 电和化学
七、 安培、伏特和欧姆
八、 电功率
九、 电流的测量
电磁
一、 磁
二、 载流线圈所产生的磁场
三、 磁场对载流导线的作用
电力
一、 电力是怎么生产出来的
二、 交流电
三、 电站
四、 电力的分配
五、 电动机
六、 电照明和电热