導體

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導論

本傑明·富蘭克林在實驗中透過閃電實驗發現金屬可以導電。 電勢的概念是由亞歷山德羅·伏打發現的。科學家格奧爾格·西蒙·歐姆提出了衡量金屬導電能力的標準。

導體領域的發展推動了科學領域的進步。導體是可以透過將能量從一個原子轉移到另一個原子來導電和導熱的材料。在導體中，材料中存在的電荷載體（如離子和電子）將透過將電能從一個原子交換到另一個原子來導電。在熱傳導中，熱能從一個原子轉移到另一個原子。

什麼是導體？

透過施加電流，可以傳輸電能的材料或物質是良好的導體。這是因為電荷載體（如電子和離子）很容易透過。良好的熱能導體意味著它們可以將熱能從一個原子轉移到另一個原子。大多數金屬（銅、鋁）都被發現具有導電性，這是因為它們的導電性好。導電性是指物質允許熱量或電能透過的能力。而非金屬由於導電性差而被發現是不導電的，並被稱為絕緣體。但一些非金屬如石墨和水是良好的導體。此外，一些合金也具有導電性（黃銅）。純元素銀是一種極有前景的導電體。但其腐蝕速度更快，使其效用降低。據發現，人類也是良好的導電體。

導體的例子

任何由導電材料製成的材料都可以將電荷從一個粒子傳遞到另一個粒子。將材料分類為導體是人為劃分的結果。大多數金屬、離子溶液、非金屬石墨和水都是導體。導電性始終取決於電子的流動。一些顯著的導體包括：

• 鋁

• 鉑

• 青銅

• 水

• 汞

• 鐵

• 黃銅

• 鉑

• 銅

• 金

導體的應用

電流和熱的傳導在人類的日常生活活動中得到了顯著的應用。因為傳導負責我們家裡的電力和烹飪。這兩者是人類生活中重要的因素。沒有這些東西，人類的存在也是荒謬的。

下面討論這些導體對人類生活的一些應用。

• 為了製作炊具，需要導電材料來傳遞熱量。

• 在溫度計中，使用金屬汞來測試溫度。

• 鋁箔被用於食品包裝。

• 用於製造電氣裝置，如鐵箱、電機、防爆外殼等。

• 在冰箱中，使用銅管。

• 製造電線使用銅和鋁。

• 用於焊接。

• 用於製造車輛中的火花塞。

什麼是絕緣體？

不導電的材料是絕緣體，其中電子流是不可能的。它們之間存在障礙，這使得它們的導電性較差。即使它們是絕緣體，也不意味著它們沒有用。它們可以作為防止高壓電流和熱的保護。

這些分子原子上存在的電子結合緊密，因此它們不容易用於將電力從一個地方傳遞到另一個地方。因此，熱量和電力的容易傳導是不可能的。導體的電阻率足夠高，可以防止電流透過。但是，沒有像完美導體一樣的完美絕緣體。因為它們可以透過高壓或電流變得導電。在絕緣體上施加高電壓可以使緊密結合的電子從鍵閤中逸出。施加的電壓是擊穿電壓。橡膠狀聚合物會受到施加大電壓或電流的影響。這些用於電纜和電線的絕緣。簡而言之，絕緣體可以被描述為由於其高電阻率而阻止和延緩電流流動的材料。

絕緣體的例子

絕緣體由於原子內電子的強鍵合而不能導電。它們在電流透過時具有高電阻率。它們大多數是非金屬。其中一些是：

• 橡膠

• 玻璃

• 石英

• 空氣

• 陶瓷

• 幹紙

• 瓷器

• 木材

• 油

• 金剛石

• 塑膠

• 純淨水

絕緣體的應用

絕緣體是不導電的，但人類足夠聰明，可以利用這種困難。絕緣材料有很多應用。下面討論其中一些：

• 它們可以用作針對高電壓和高溫的保護或覆蓋物。

• 為了確保安全，絕緣體用於電氣板和電路。

• 有助於降低能源成本。

• 它有助於裝置的隔音。

• 透過防止汙染物排放來保護環境。

• 它也用於電軸的塗層。

導體和絕緣體的區別

導體和絕緣體是兩個具有完全不同特性的重要術語。下表討論了導體和絕緣體之間的一些區別。

導體	絕緣體
它允許電力和熱量透過它們。	它不會讓電力和熱量透過它們。
電阻低，因此電子可以自由移動。	電子牢固地結合在一起，因此它們不容易自由移動。
導熱率和導電率高。	導電率和導熱率高。
導體的導帶充滿了電子。	絕緣體的導帶是空的，沒有電子。
當置於磁場中時，它們無法儲存能量。	當置於磁場中時，它們可以儲存能量。
其主要用途是製造電氣裝置。	其主要用途是出於安全考慮對電氣裝置進行絕緣。
電荷存在於導體的外部。	未發現電荷。
幾乎所有金屬都是導體，例如鋁、銅、銀等。	幾乎所有非金屬都是絕緣體，例如橡膠、玻璃、瓷器等。

結論

導體和絕緣體是科學領域中的兩個重要術語。由於其重要的應用。導電的發現使人類生活變得更好。因為電力和烹飪對於人類生活的存在至關重要。導體可以傳輸電流和熱量，而絕緣體是非導體。據發現，大多數金屬是導電的，大多數非金屬由於缺乏自由電子而是非導電的。但非金屬石墨和水是良好的導電體。即使絕緣體不導熱，其應用對於導體的正常執行也是必不可少的。一些導體的例子是銅、銀、鋁等。一些絕緣體的例子是橡膠、玻璃等。

常見問題

1. 為什麼電力電纜更傾向於使用鋁線而不是銅線？

電力電纜是一個大型專案，因此用於佈線的金屬需求也很高。在這種情況下，成本低的金屬將優於昂貴的金屬。由於鋁比銅便宜，因此在電力電纜中更傾向於使用鋁而不是銅。

2. 金是良好的導體嗎？

金是良好的導熱體和導電體，因此它用於電子連線，例如USB電纜。

3. 類金屬是良好的導體嗎？

它們不像金屬那樣是良好的導體，也不像非金屬那樣是不導體。因此，類金屬的導電性介於導體和絕緣體之間。

4. 為什麼石墨是導體？

即使石墨是非金屬，它也表現出像金屬一樣的導電性，並且是良好的導體。這是由於該材料中存在的鍵合。在石墨中，一個碳原子與其他三個碳原子鍵合。因此，石墨中存在的一個價電子被發現是自由的。因此，這種自由電子的存在使石墨成為良好的導電體。而對於金剛石，碳原子是四面體鍵合的，因此沒有發現自由電子，它們是絕緣體。

5. 氖是導體嗎？

氖是一種氣態物質，因此它不是良好的導熱體和導電體。它們是絕緣體。所有氣體都是絕緣體，因為與液體和固體相比，它們的密度較低。