導(dǎo)體和絕緣體

電離的氣體也能導(dǎo)電(氣體導(dǎo)電)，其中的載流子是電子和正負離子。在通常情況下，氣體是良好的絕緣體。但是如果借助于外界原因(如加熱，用X 射線、γ射線或紫外線照射)，可使氣體分子離解，因而電離的氣體便成為導(dǎo)體。電離氣體的導(dǎo)電性與外加電壓有很大的關(guān)系，且常伴有發(fā)聲、發(fā)光等物理過程。電離氣體常應(yīng)用于電光源制造工業(yè)。

絕緣體電的絕緣體又稱為電介質(zhì)。它們的電阻率極高，約為10~10τΩ·m，比金屬的電阻率大10倍以上。絕緣體的種類很多，有固體，如塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、云母、絕緣漆、絕緣紙等;有液體，如各種天然礦物油、硅油、三氯聯(lián)苯等;有氣體，如空氣、氮、二氧化碳、六氟化硫等。固態(tài)絕緣體廣泛應(yīng)用于導(dǎo)線和電工設(shè)備的絕緣;作為電容器極板間的填充材料，以增加它的電容值。潮濕氣體會大大減小絕緣體的電阻率，但大部分絕緣體具有防濕能力。液態(tài)絕緣體主要應(yīng)用于大功率斷路器、變壓器及某些電纜等電工設(shè)備中，這時不僅利用其電絕緣作用，而且還利用液體對流所起的散熱作用。

絕緣體在某些外界條件(如加熱、加高壓等)影響下,會被"擊穿"，而轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體。在未被擊穿之前,絕緣體也不是絕對不導(dǎo)電的物體。如果在絕緣材料兩端施加電壓，材料中將會出現(xiàn)微弱的電流。絕緣材料中通常只有微量的自由電子，在未被擊穿前參加導(dǎo)電的帶電粒子主要是本征離子和雜質(zhì)離子。本征離子是由于熱運動而離解出來的離子，雜質(zhì)離子是由于雜質(zhì)離解產(chǎn)生的。絕緣體或電介質(zhì)的主要電學(xué)性質(zhì)反映在電導(dǎo)、極化、損耗和擊穿等過程中。

半導(dǎo)體現(xiàn)今通常把例如鍺(Ge)、硅(Si)等一類導(dǎo)體稱為半導(dǎo)體。這類導(dǎo)體的電阻率介乎金屬與絕緣體之間，且隨溫度的升高而迅速減小。這類材料中存在一定量的自由電子和空穴，后者可看作帶有正電荷的載流子。與金屬或電解液的情況不同，半導(dǎo)體中雜質(zhì)的含量以及外界條件的改變(如光照,或溫度、壓強的改變等),都會使它的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。由于這些特點，半導(dǎo)體在實際中有著非常廣泛的應(yīng)用。固體物質(zhì)所以能夠區(qū)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣體，可以從能帶理論得到解釋(見固體的能帶)。

善于傳導(dǎo)電流的物質(zhì)稱為導(dǎo)體，不善于傳導(dǎo)電流的物質(zhì)稱為絕緣體。

導(dǎo)體中存在大量可以自由移動的帶電物質(zhì)微粒，稱為載流子。在外電場作用下，載流子作定向運動，形成了明顯的電流。金屬是最常見的一類導(dǎo)體(見電子導(dǎo)電)金屬原子最外層的價電子很容易掙脫原子核的束縛，而成為自由電子，留下的正離子(原子實)形成規(guī)則的點陣。金屬中自由電子的濃度很大,約為10每立方厘米，所以金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率通常比其他導(dǎo)體材料的大。金屬導(dǎo)體的電阻率約為1~10Ω·m,且一般隨溫度降低而減小。在極低溫度下，某些金屬與合金的電阻率將消失而轉(zhuǎn)化為"超導(dǎo)體"。

電解質(zhì)的水溶液及熔融電解質(zhì)也是導(dǎo)體(見離子導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電)，其中的載流子是正負離子。實驗發(fā)現(xiàn)，大部分純液體雖然也能離解，但離解程度很小，所以并不是導(dǎo)體。例如純水，其電阻率高達10Ω·m。但是，如果在純水中加入電解質(zhì)，其離子濃度將大為增加(約可達10τ每立方厘米),從而使電阻率大為降低(約10Ω·m)，便成為導(dǎo)體。電解液的電阻率比金屬大得多，這不僅是因為電解液中離子濃度比金屬中自由電子濃度小，而且因為其離子與周圍媒質(zhì)的作用力較大，使它在外電場中的遷移率小得多。電解液在通電過程中伴隨著化學(xué)變化,因此,它常應(yīng)用于電化學(xué)工業(yè)(如電解提純、電鍍等)，并把它稱為"第二類導(dǎo)體"，而把導(dǎo)電過程中不引起化學(xué)變化,也沒有顯著物質(zhì)轉(zhuǎn)移的導(dǎo)體,如金屬，稱為"第一類導(dǎo)體"。

電工學(xué)基本常識

電和電路

一、 物質(zhì)的組成和電結(jié)構(gòu)

二、 靜止的電

三、 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體

四、 移動的電

五、 電流的方向和電子運動方向

六、 電和化學(xué)

七、 安培、伏特和歐姆

八、 電功率

九、 電流的測量

電磁

一、 磁

二、 載流線圈所產(chǎn)生的磁場

三、 磁場對載流導(dǎo)線的作用

電力

一、 電力是怎么生產(chǎn)出來的

二、 交流電

三、 電站

四、 電力的分配

五、 電動機

六、 電照明和電熱