Juht ja isolaator

Elektrijuhtivus tähendab seda, et vabad elektrilaengud (elektronid) saavad aines elektrivälja toimel ühest kohast teise liikuda. Kui aine elektrit ei juhi, siis järelikult selles aines elektrilaengud liikuda ei saa, isegi kui elektriväli on olemas. Selleks et kindel olla, kas eri ained juhivad elektrit erinevalt, teeme katse.

Selleks et katse tulemused oleksid usaldusväärsemad, kasutame elektroskoopi[mõiste: elektroskoop – riist, millega saab kindlaks teha, kas keha on elektriliselt laetud või ei], riista, mille abil saab kindlaks teha, kas keha on elektriliselt laetud või mitte. Elektroskoobi põhiosaks on metallist varras koos osutiga ja selle töö põhineb samanimeliste laengute tõukumisel. Varda ots ulatub elektroskoobi korpusest välja, ning kui puudutada seda laetud kehaga, saab nii varras kui ka osuti samanimelise laengu. Seetõttu tõukuvad osuti otsad vardast eemale. Mida rohkem osuti kõrvale kaldub, seda suurem on laeng. Varras on korpusest isoleeritud plastikust või kummist korgiga, mis hoiab ära laengu liikumise korpusesse.

Katse tegemiseks kasutame kahte elektroskoopi. Ühe neist laeme hõõrdeelektriga, teist ei laegi. Ühendame laetud ja laadimata elektroskoobi omavahel kõigepealt metalljoonlauaga ja siis puust joonlauaga. Et katse õnnestuks, tuleb metalljoonlauda hoida kinnastatud käe või näiteks pesulõksuga. Kui ühendame elektroskoobid metalljoonlauaga, siis laetud elektroskoobi näit väheneb. Laadimata elektroskoobi näit aga suureneb sama palju, kui laetud elektroskoobi näit vähenes. Kui ühendame elektroskoobid puust joonlauaga, siis kummagi näit ei muutu.

Tulemuste seletamiseks tuleb mõelda, mis joonlaudades laetud elektroskoobi elektrilaengute tekitatud elektrivälja[joonealune: reaalsuse ehk mateeria vorm, mis annab edasi ühe laetud keha poolt teisele mõjuvat tõmbe- või tõukejõudu] toimel juhtub. Elektriväli paneb metalljoonlaua vabad elektronid liikuma: osa neist läheb laadimata elektroskoopi ning sama palju elektrone liigub laetud elektroskoobist joonlauda sealt lahkunud laengute asemele. Puust joonlauas vabu elektrone pole, mistõttu sealt laengud laadimata elektroskoopi liikuda ei saa. Järelikult, metall juhib elektrilaengut, puit aga mitte.

Juhid[mõiste: juht – aine, mida mööda elektrilaeng saab liikuda ühelt kehalt teisele] on ained, mida mööda elektrilaeng saab liikuda ühelt kehalt teisele. Neid aineid, mida mööda laeng edasi ei kandu, nimetatakse mittejuhtideks ehk isolaatoriteks[mõiste: isolaator – aine, mida mööda laeng edasi ei kandu]. Füüsikud nimetavad neid ka dielektrikuteks[joonealune: isolaatori ehk mittejuhi sünonüüm]. Juhid on kõik ained, milles on laetud osakesed, mis saavad vabalt liikuda. Peale metallide on juhid ka mõned vedelikud, näiteks elektrolüütide vesilahused,[mõiste: elektrolüüdi vesilahus – aluse, happe või soola vesilahus, kus lahustunud aine on lagunenud positiivseteks ja negatiivseteks ioonideks] st mõne aluse, happe või soola vesilahused. Sellistes lahustes on lahustunud ained lagunenud positiivseteks ja negatiivseteks ioonideks. Elektrolüütide vesilahused on näiteks ka inimese kehavedelikud. Ka õhk võib elektrit juhtida, kui selles on vabu laetud osakesi (ioonid[sõnaseletus: ioon – aatom, mis on ära andnud või endaga liitnud ühe või mitu elektroni ja muutunud laetud osakeseks], elektronid). Isolaatorid on kõik ained, kus vabu laengukandjaid pole. Need on näiteks plastid, mineraalid ja ka täiesti puhas ehk destilleeritud vesi.

Ainete elektrijuhtivust saab ka katsega kontrollida. Selleks tuleb laetud ja laadimata elektroskoop ühendada erinevast ainest kehadega, näiteks paber, püksirihm, märg puust joonlaud jne. Katsetulemustest saab järeldada, millises aines on rohkem ja millises vähem vabalt liikuda saavaid laengukandjaid.