Johtimet ja eristeet

Sähkö, niin hyödyllistä monille asioille. Kun sähkö kulkee tämän kaapelin läpi tässä valoköydessä, se saavuttaa polttimot ja sytyttää ne. Älä huolehdi, Philip, sähkö ei vahingoita sinua, vaikka piteletkin kaapelia kädessäsi. Sähkö voi toki olla vaarallista. Mutta katso kaapelia. Kosketat vain muovista ulkopintaa.

Kaapelin sisällä on lankoja, jotka on tehty metallista - kuparista - ja näiden kautta sähkövaraus kulkee. Sähkövaraus rakastaa materiaaleja kuten kuparia, koska se voi liikkua nopeasti ja helposti niiden läpi. Kupari johtaa sähköä. Se on johdin. Muovi on erilaista.

Muovi ei päästä sähköä läpi. Se eristää sinut sähköstä, ettet saa sähköiskua. Muovi on hyvä eristin. Mikä tekee kuparista johtimen ja muovista eristimen? Mennäänpä taaksepäin.

Sähkössä on kyse varauksista, jotka ovat positiivisia tai negatiivisia. Varautuneet hiukkaset pyrkivät aina olemaan tasapainossa, niin että kaikkialla on yhtä paljon positiivisia ja negatiivisia varauksia. Ja jos ne eivät ole tasapainossa, ne haluavat sitä erittäin paljon. Tämä vetovoima negatiivisen ja positiivisen varauksen välillä on elektrostaattista voimaa, joka vetää varautuneita hiukkasia. Elektroni on varautunut hiukkanen, jolla on negatiivinen varaus, ja kun puhutaan sähköstä, elektroni on se varautunut hiukkanen, jonka kanssa olemme eniten tekemisissä.

Vasemmanpuoleisella alueella on negatiivinen varaus. Sillä on liikaa elektroneja, ja oikealla puolella on alue, jolla on positiivinen varaus eli alijäämä elektroneista, joten sillä on eniten positiivisesti varautuneita protoneja. Protonit vetävät elektroneja puoleensa, mutta ne ovat jumissa atomeissa, eivätkä pysty liikkumaan. Toisaalta elektronit tuntevat protonien läsnäolon, ja kaipaavat niiden luokse. Nämä elektronit ovat löysästi kiinnittyneet niiden atomeihin, joten ne voivat liikkua ympäriinsä.

Mutta ne eivät pääse kovin pitkälle, koska niiden välissä on ohutta ilmaa, ja ne ovat liian kaukana hypätäkseen. Joten, avustamme niitä ja yhdistämme ne kuparilangalla, - eli johtimella, joka on tehty kuparista. Kupari on alkuaine, jolla on eräs erityisen kätevä ominaisuus. Kupariatomilla on 29 elektronia. Kaksikymmentäkahdeksan niistä on tiukasti jumissa atomissa, mutta yksi niistä pystyy liikkumaan vapaasti.

Tämä elektroni hyppii ympäriinsä, ja voi vaihtaa paikkaa toisten vapaiden elektronien kanssa, kiertäen langan muita kupariatomeja. Ja nämä vapaat elektronit mahdollistavat kuparikaapelin johtamaan sähkövirtaa. Kaikissa johtimissa, elektronit voivat liikkua vapaasti. No niin, se johtimista. Vaihdetaanpa kuparijohdin nyt muovijohtoon.

Useimmissa muoveissa on vapaita elektroneja aika vähän tai ei ollenkaan. Muovin molekyylit pitävät tiukasti kiinni kaikista elektroneistaan. Riippumatta siitä, miten paljon elektro- nit haluavat liikkua, mitään ei tapahdu. Muovi on eristin, koska muovin elektronit eivät pysty liikkumaan vapaasti. Useimmilla metalleilla on vapaita elektroneja ja ne ovat hyviä johtimia - hopea, kupari, kulta, alumiini, rauta.

Kun taas muovi, lasi ja keramiikka ovat hyviä eristimiä, ne eivät johda lähes ollenkaan sähkövirtaa. Sen vuoksi on turvallista pidellä kaapelia, vaikka sisällä kulkee sähkövirta. Ei, älä leikkaa sitä. Kyllä, valoköysi on hieman liian pitkä, mutta jos leikkaat sen noilla pihdeillä, leikkaat suoraan muovisen eristimen läpi. Ja pihdit, jotka on tehty metallista, pääsevät kontaktiin kuparilankojen kanssa.

Mihin luulet sähkövirran kulkevan sitten? Aivan oikein, pahimmassa tapauksessa suoraan sinuun. Kyllä, nyt paljon parempi.