Diferența dintre conductor și izolator

Diferența principală - Conductor vs. izolator

Conductor și Izolator sunt termeni care descriu dacă un anumit material are proprietăți favorabile pentru efectuarea energiei electrice sau a căldurii. principala diferență între conductor și izolator este faptul că a conductorul conduce electricitate sau căldură bine, întrucât un izolatorul conduce electricitate sau căldură slab. Pe baza faptului că suntem interesați de capacitatea unui material de a efectua electricitate sau căldură, folosim termeni electric conductor / izolator sau termic conductor / izolator.

Ce este un dirijor

A conductorul termic conduce caldura bine. Rata transferului de căldură,  sau curentul de căldură, între două obiecte având o diferență de temperatură de  este dat de

Unde,   și sunt zona de secțiune transversală și lungimea conductorului care transferă căldură respectiv. Scrisoarea  este numit conductivitate termică, măsurată în unități de W m^-1 K^-1. Această literă caracterizează capacitatea materialului de a conduce căldură. De exemplu, cuprul are o conductivitate termică de aproximativ 390 W m^-1 K^-1 în timp ce lemnul uscat are o conductivitate termică de aproximativ 0,05 W m^-1 K^-1.

Capacitatea unui material de a conduce electricitate este caracterizat de ei conductivitate electrică (), care este definită ca reciprocitatea rezistivității materialului. Acesta este,

Unde, este densitatea curentului și  este intensitatea câmpului electric. În realitate, conductivitatea unui material este mai des calculată folosind formula

Unde, este lungimea conductorului și este zona secțiunii transversale a conductorului.  este rezistența conductorului, dată de raportul diferenței de potențial între conductor și curent prin conductoare. Unitățile pentru măsurarea conductivității electrice sunt S m^-1 (Siemens pe metru). Cuprul are o conductivitate electrică de aproximativ 5,9 × 10⁷ S m^-1. în timp ce plumbul are o conductivitate electrică de aproximativ 4,6 × 10⁶ S m^-1.

Dimensiuni utilizate pentru a calcula conductivitatea

În metale, electronii sunt responsabili în principal pentru transportul curentului și a căldurii. Prin urmare, conductivitățile electrice și termice sunt strâns legate. Relația este dată de Legea Wiedemann-Franz:

unde, T este temperatura absolută (în Kelvin) și este o constantă numită Lorenz constantă ().

relația dintre conductivitatea termică și cea electrică pentru nemetalele nu sunt atât de clar legate: aceasta se datorează faptului că electricitatea este transportată întotdeauna de către liber încărcătoare de căldură, în timp ce căldura poate fi efectuată și prin vibrații de ioni care nu se mișcă liber. De obicei, materialele cu legături metalice sunt conductori termici și electrici buni, deoarece conțin electroni liberi care se pot deplasa cu ușurință și pot conduce atât energia electrică, cât și căldura.

Ce este un izolator

Un material cu o conductivitate termică scăzută se numește a izolator termic. Sticla este, de asemenea, un bun izolator, cu o conductivitate termică de aproximativ 0,8 W m^-1 K^-1. Aerul este un izolator termic și mai bun, cu o conductivitate termică de aproximativ 0,02 W m^-1 K^-1. Geamurile cu geam termopan utilizează conductivitatea termică scăzută a aerului pentru a izola casele, având un strat de aer prins între două straturi de sticlă.

asemănător, izolatoare electrice sunt materiale cu conductivități electrice scăzute. PVC, care este folosit pentru a izola cablurile, are o conductivitate foarte scăzută de ordinul a 10^-12 -  10^-13 S m^-1. În mod tipic, materialele realizate din polimeri (având legături covalente între ele cu foarte puține electroni liberi) sunt izolații termici și electrici buni, deoarece majoritatea electronilor lor sunt strâns legați.

Diferența dintre conductor și izolator

Conductorii sunt bune la conducerea căldurii și / sau a energiei electrice

Izolatori nu sunt bune la efectuarea căldurii și / sau electricității.

Cel mai bun conductori au mulți transportatori liberi, cum ar fi electronii.

Cel mai bun izolatori nu aveți mulți transportatori liberi.

Image Courtesy

"O diagramă oarecum de desen animat a geometriei ecuației de rezistivitate." De către Utilizator: Omegatron [CC BY-SA 3.0], prin intermediul Wikimedia Commons