Science >> Wetenschap >  >> Energie

Hoe wordt energie overgedragen naar geleiders en isolatoren?

Energie wordt via verschillende mechanismen overgebracht naar geleiders en isolatoren:

Dirigenten:

- Vrije elektronen: Geleiders, zoals metalen, bevatten losjes gebonden elektronen die bekend staan ​​als vrije elektronen. Wanneer een elektrisch potentiaalverschil over een geleider wordt aangelegd, worden deze vrije elektronen in beweging gezet, waardoor een elektrische stroom ontstaat. De stroom vrije elektronen transporteert elektrische energie door de geleider.

- Driftsnelheid: De vrije elektronen in een geleider bewegen willekeurig in alle richtingen. Wanneer er echter een elektrisch veld wordt aangelegd, ervaren deze elektronen een netto kracht in de richting van het veld. Dit resulteert in een driftsnelheid, waarbij de elektronen gezamenlijk naar het positieve potentieel bewegen.

Isolatoren:

- Polarisatie: Isolatoren bevatten geen significante aantallen vrije elektronen, dus geleiden ze elektriciteit niet op dezelfde manier als geleiders. Ze kunnen echter nog steeds elektrische energie opslaan via een proces dat polarisatie wordt genoemd.

- Gebonden elektronen: In isolatoren zijn de elektronen stevig gebonden aan hun respectieve atomen of moleculen. Wanneer een extern elektrisch veld wordt aangelegd, verschuiven deze gebonden elektronen enigszins binnen hun atomaire of moleculaire orbitalen. Deze verplaatsing creëert een intern elektrisch veld dat tegengesteld is aan het aangelegde veld.

- Diëlektrische constante: Het vermogen van een isolator om te polariseren wordt gekenmerkt door zijn diëlektrische constante (ε). Een hogere diëlektrische constante duidt op een groter vermogen om elektrische energie op te slaan.

Samenvattend brengen geleiders elektrische energie over via de stroom vrije elektronen, terwijl isolatoren elektrische energie opslaan via polarisatie.