當我們身體接觸高壓電線時,就會觸電,甚至死亡。但我們若用一根幹燥木棍去接觸高壓電線時,就不會觸電,這是什麼道理呢?
1886年,赫茲成功地證明了兩個電振蕩可以引起共振現象,隨後又證明了電磁振蕩的存在。1887年11月5日,他把自己的實驗結果加以總結後,寫在一篇題為“論在絕緣體中電過程引起的感應現象”的論文中,並把它寄給了導師亥姆霍茲。
我們就借助於赫茲的論文題曰來談一談他所提到的絕緣體和導體。
電子按一定方向運動就形成了電流。各種金屬材料,如金、銀、銅、鋁、鐵等,對電流的阻力很小,電流很容易通過它們,這類材料就是導體。
導體之所以能夠導電,是因為導體中有能夠自由移動的電子。在一般狀態下,導體內的大量自由電子總是雜亂無章地運動著。在接通電源後,導體內的自由電子就會向著一個方向移動而形成電流。所以說導體可以導電。
各種非金屬材料,比如玻璃、橡膠、陶瓷、塑料、雲母、空氣等,對電流的阻力很大,電流不能輕易地通過它們,這類材料叫絕緣體。
絕緣體之所以不能夠導電,是因為這種材料中全部電子幾乎都被束縛在原子或分子範圍內,不能自由移動。因此在絕緣體內電子不能從一個地方傳到別的地方。正是因為這種材料中缺少電荷的運載者,所以絕緣體不導電。
好的導體和好的絕緣體都是重要的電工材料,在技術上應用很廣。金屬可以製作電線芯,是因為金屬是導體,能夠導電;外麵包上一層膠皮或者塑料,是因為這些材料是絕緣體,能夠防止漏電或觸電。許多電子儀器,有的部分需要用導體來做,有的部分又需要用絕緣體來做。
導體和絕緣體並沒有絕對的界限,在通常情況下是很好的絕緣體,當條件改變時也可能變成導體。比如,一根幹木棒是絕緣體,如果把它弄濕,它就可以導電了。所以,電器的絕緣部分一定要保持幹燥,因為絕緣體潮濕了會導電,從而引起漏電和發生觸電事故。
除了導體和絕緣體,還有一類材料,如鍺、矽、石墨和某些合金等,它們既不像導體那樣能很好地傳導電流,又不像絕緣體那樣完全隔絕電流,導電性介於二者之間,我們把這類材料叫做半導體。半導體導電性較弱的原因,有的是其內部少量自由電子引起的,有的是帶正電的“空穴”(原子少了電子就成為空穴)引起的。
由於半導體有許多獨特而有用的性質,因而在電子技術和無線電技術中有著廣泛的應用。電子工業中使用的半導體二極管、三極管、可控矽元件、集成電路等,都是用半導體材料製成的。