Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Электричество и магнетизм → Электростатика ↓


Проводники и изоляторы


В физике, особенно в области электростатики, электричества и магнетизма, важно понимать проводники и изоляторы. Эти знания помогают нам определить, как объекты будут взаимодействовать с электрическими зарядами – будут ли они проводить электричество или будут сопротивляться ему? Давайте рассмотрим эти концепции в деталях.

Что такое проводники?

Проводники – это материалы, которые позволяют электрическим зарядам свободно проходить через них. В этих материалах внешние электроны атомов слабо связаны и могут свободно перемещаться внутри материала. Это свободное движение электронов позволяет электричеству проходить через проводник с небольшим сопротивлением.

Примеры проводников

  • Металлы: Большинство металлов являются отличными проводниками. Например, медь и алюминий широко используются в электрической проводке.
  • Графит: В отличие от алмаза, который является другой формой углерода, графит проводит электричество благодаря своей структуре, которая позволяет свободным электронам перемещаться.
  • Соленая вода: Из-за растворенных ионов (заряженных атомов) соленая вода может проводить электричество.

Визуальный пример проводниковых материалов

Проводник со свободными электронами (точки)

Что такое изоляторы?

Изоляторы – это материалы, которые не позволяют электрическим зарядам легко проходить через них. В изоляторах электроны плотно связаны со своими атомами и не могут свободно перемещаться. Таким образом, электричество не может легко проходить через изоляторы, как это происходит с проводниками.

Примеры изоляторов

  • Резина: Она часто используется в качестве защитного покрытия для проводов и электрического оборудования, предотвращая случайные электрические удары.
  • Стекло: Оно используется для предотвращения утечки электричества в оборудовании высокого напряжения.
  • Пластик: Широко используется в бытовых приборах и электрической изоляции.

Визуальный пример изолирующего материала

Изолятор без свободных электронов

Проводимость и сопротивление

Две важные концепции при обсуждении проводников и изоляторов – это проводимость и сопротивление. Проводимость – это мера того, насколько легко электричество может проходить через материал, а сопротивление – это мера того, насколько материал противостоит потоку электрического тока.

  • Проводимость ((sigma)): Высокая проводимость означает, что электричество проходит легко. Проводники имеют высокую проводимость.
  • Сопротивление ((rho)): Высокое сопротивление означает, что материал сопротивляется потоку электричества. Изоляторы имеют высокое сопротивление.
Проводимость = 1 / Сопротивление Или Сопротивление = 1 / Проводимость

Визуальный пример проводимости и сопротивления

Высокая проводимость, низкое сопротивление (ток легко течет) Низкая проводимость, высокое сопротивление (ток течет с трудом)

Как температура влияет на проводники и изоляторы?

Температура может сильно повлиять как на проводники, так и на изоляторы. Для проводников увеличение температуры обычно увеличивает сопротивление, так как атомы начинают больше вибрировать и создают больше преград для свободных электронов. Для изоляторов увеличение температуры иногда может уменьшать сопротивление, так как электроны получают достаточно энергии, чтобы высвободиться из атомов и переносить заряд.

Пример

Если нагреть металлическую проволоку (проводник), ее электрическое сопротивление увеличивается. В свою очередь, если нагреть стеклянный стержень (изолятор), стекло может начать слегка проводить электричество, если нагреть его достаточно сильно.

Сравнение проводников и изоляторов

Характеристика  Проводник  Изолятор
-----------------------------------------------------------------------
Проводимость    Высокая       Низкая
Свободные электроны  Много      Мало или нет
Примеры  Медь, Алюминий  Резина, Кварц
Влияние температуры  Увеличивает сопротивление  Может снижать сопротивление

Визуальное сравнение

Проводник Изолятор

Применение в реальной жизни

Понимание проводников и изоляторов важно для проектирования и использования электрических систем. Вот некоторые применения:

  • Электрические провода: Проводники, такие как медь, используются для провождения электрического тока от одной точки к другой.
  • Изоляционные материалы: Изоляторы используются вокруг проводов и электрических частей для предотвращения случайных ударов и обеспечения безопасности.
  • Электронные компоненты: Чипы и печатные платы используют комбинацию проводников и изоляторов для управления электрическими токами.

Заключение

Проводники и изоляторы играют важные роли в прохождении электричества. В то время как проводники позволяют свободный проход электрических зарядов, изоляторы ограничивают их, обеспечивая безопасность и управление в электрических системах. Понимая свойства и поведение этих материалов, мы можем эффективно управлять и использовать электрическую энергию в повседневной жизни.


Десятый класс → 5.1.2


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (5.1.1)
Электрический заряд и его свойства
Следующий (5.1.3) →
Coulomb's law

Комментарии 



Проводники и изоляторы

https://www.physicsflow.com/g10/5.1.2?pfal=ru