Проводники и изоляторы
проводник · изолятор
Это понятие впервые встречается на программе «Стартовая программа по инженерному развитию» — примерно 6-8 лет (1-2 класс).
Проводники — вещества, по которым ток идёт: металлы. Изоляторы ток не пускают: пластик, резина, стекло. Поэтому провод — металл в пластиковой «одёжке».
Труба и её стенки: по металлу ток бежит, как вода внутри трубы, а изолятор — стенка, сквозь которую вода не просочится.
Проверить цепью «батарейка — лампочка — два свободных конца» пять предметов (скрепку, ластик, монету, ключ, деревянную линейку) и разложить их на проводники и изоляторы.
Деление веществ по способности проводить ток: в проводниках (металлы, графит, солёная вода) много свободных заряженных частиц, в изоляторах (пластик, резина, керамика, сухое дерево) их почти нет. Тело человека — проводник, поэтому оголённых проводов не касаются: изоляция — это защита.
Мультиметром в режиме измерения сопротивления проверить фольгу, ключ, ткань и грифель карандаша; до каждого измерения дать прогноз, затем сравнить числа и объяснить, почему грифель — проводник, хотя сопротивление у него заметное.
Классификация по удельному сопротивлению: медь — ~1,7·10⁻⁸ Ом·м, хорошие изоляторы — до 10¹⁶ Ом·м; между ними полупроводники (кремний), проводимостью которых можно управлять — на этом стоит электроника. Любой диэлектрик пробивается при достаточной напряжённости поля (воздух — ~3 кВ/мм). Сопротивление кожи резко падает от влаги.
Измерить мультиметром сопротивление кожи между сухими пальцами и между влажными; сравнить и объяснить, почему влажные помещения считаются опасными.
Частое заблуждение
«Изолятор не пропускает ток ни при каких условиях». Нет: при достаточно большом напряжении пробивается любой изолятор — даже воздух, когда бьёт молния.