導體和絕緣體

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介紹

諸如延展性、相位、紋理、顏色、極性、溶解度等物理特性使我們能夠區分周圍的物質。但是，眾所周知，元素的另一個主要分類是基於它們的電荷傳導性，即 (1) 導體和 (2) 絕緣體。

導體

電導體被描述為一種允許電流自由流過它的材料。電導率是導體能夠傳導電流的特性。電流是電子在導體中的流動。電壓是使電流流過導體所需的力。

當對這種物質施加電荷時，電荷會分散到整個物體的表面，導致電子在內部移動。當其中一個物體與另一個物體接觸時。導體包括金屬、人體和地球。以下列出的金屬是常見導體的例子：金、鐵、銅。

絕緣體

絕緣體阻止電子從一個物質粒子自由地傳遞到下一個粒子。當在物質表面的任何一點上施加電荷時，電荷會停留在同一位置，不會擴散到整個表面。對這類物質進行充電最常見的方法是將它們摩擦在一起（對於某些物質，則藉助合適的材料）。

以下是一些常見絕緣體的例子：塑膠、木材、玻璃。

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導體與絕緣體

導體是可以讓電子從一個粒子自由地流向另一個粒子的材料。導體可以使電荷在其整個表面傳遞。如果電荷在物體上的特定位置傳遞，它會迅速分佈到整個物體表面。電子的運動導致電荷的分佈。

由於導體允許電子從一個粒子傳遞到另一個粒子，因此帶電物體始終會將其電荷分佈，直到多餘電子之間的排斥力最小化。如果帶電導體與另一個物體接觸，它甚至可以將其電荷傳遞到另一個物體。如果第二個物體由導電材料製成，則物體之間的電荷轉移更容易發生。

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電導率強度和分類

導體透過允許電子自由移動來實現電荷轉移。與導體相反，絕緣體是阻礙電子從原子到原子以及從分子到分子自由流動的材料。如果在絕緣體的給定位置傳遞多餘的電荷，則多餘的電荷將保留在初始充電位置。

由於絕緣體粒子不允許電子自由流動，因此電荷很少均勻地分佈在絕緣體的表面。雖然絕緣體不適用於轉移電荷，但它們在靜電實驗和演示中發揮著重要作用。導電物體通常安裝在絕緣物體上。這種導體置於絕緣體頂部的佈置可以防止電荷從導電物體轉移到周圍環境。

導體和絕緣體之間的主要區別

下表列出了導體和絕緣體之間的一些主要區別

導體	絕緣體
在導體中，電子可以在原子之間自由移動。	絕緣體阻止電子從一個原子自由移動到另一個原子。
導體中存在的自由電子使其能夠導電。	原子內部發現的緊密結合的電子充當絕緣體，絕緣電流。
這些材料具有傳導電流的能力。	電流無法透過絕緣材料流動。
原子無法牢牢地保持其電子。	由於電子緊密結合，原子無法轉移電能。
高電導率是良導體的特徵。	低電導率是良好絕緣材料的特徵。
銅、鋁、銀、鐵和其他金屬是良好的導體。	橡膠、玻璃、陶瓷、塑膠、瀝青和純水是常見絕緣體的例子。

透過電子運動分佈電荷

預測電子在導電材料中運動的方向是電荷相互作用兩個基本規則的簡單應用。同性相斥，異性相吸。假設使用某種方法在特定位置對物體施加負電荷。在施加電荷的位置，電子過剩。

也就是說，該區域的原子比質子擁有更多的電子。當然，也有一些電子可以被認為是滿足的，因為附近存在帶正電的質子來滿足它們對異性的吸引。但是，所謂的過量電子彼此排斥，並且更希望有更多的空間。

電子就像人類一樣，希望操縱周圍環境以減少排斥效應。由於這些過量的電子存在於導體中，因此它們很容易遷移到物體的其他部分。這正是它們所做的。為了減少物體內部的整體排斥效應，過量的電子會在整個物體表面發生大量遷移。過量的電子遷移以遠離它們排斥的鄰居。從這個意義上說，據說過量的負電荷在導體的表面擴散。

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充電區域的許多原子已經失去了一個或多個電子，並且質子過剩。這些原子內部電荷的不平衡會產生影響，可以認為這些影響會破壞整個物體內部電荷的平衡。在給定位置存在這些過量的質子會吸引來自其他原子的電子。物體其他部分的電子可以被認為對它們正在經歷的電荷平衡感到滿意。

結論

一些電子將始終被吸引到一定距離外的過量質子。但是，電子在原子中結合鬆散，並且在存在於導體中時可以自由移動。這些電子在尋找額外的質子的過程中，使它們自己的原子帶正電荷過剩。這種電子遷移發生在整個物體表面，直到物體整個表面電子之間的排斥效應之和最小化。

常見問題

Q1. 以下哪種元素的導電性最強？

(1) 銅

(2) 鐵

(3) 矽

(4) 銀

A. 銀是導電性最強的元素。

Q2. 為什麼金屬是製造電線的首選材料？

A. 金屬是製造電線的首選材料，因為它們是良好的導電體。

Q3. 電阻為零的材料稱為 _____？

A. 超導體

Q4. 什麼是半導體？

A. 半導體是一種電導率介於導體和絕緣體之間的材料。例如，鍺和矽

Q5. 避雷針的用途是什麼？

A. 避雷針的目的是透過阻擋浪湧並將電流引導到地面來保護建築物免受雷擊損壞。

Q6. 影響導體電阻率的因素有哪些？

A. 導體的電阻率取決於溫度和導體的材料。