Vật lý cách điện

Chất cách điện, bất kỳ chất nào khác nhau ngăn chặn hoặc làm chậm dòng chảy của dòng điện hoặc nhiệt.

nguyên tử: Chất dẫn điện và chất cách điện

Cách các nguyên tử liên kết với nhau ảnh hưởng đến tính chất điện của vật liệu mà chúng tạo thành. Ví dụ, trong các tài liệu được tổ chức bởi

Mặc dù một chất cách điện thường được coi là vật liệu không dẫn điện, nhưng thực tế nó được mô tả tốt hơn là một chất dẫn điện kém hoặc một chất có khả năng chống dòng điện cao. Các vật liệu cách điện và dẫn điện khác nhau được so sánh với nhau về mặt này bằng một hằng số vật liệu được gọi là điện trở suất. Xem thêm chất bán dẫn.

Cách điện được sử dụng để giữ dây dẫn ở vị trí, tách chúng ra khỏi nhau và với các cấu trúc xung quanh. Chúng tạo thành một rào cản giữa các phần năng lượng của mạch điện và giới hạn dòng điện đến dây dẫn hoặc các đường dẫn khác theo ý muốn. Cách điện của các mạch điện là một yêu cầu cần thiết cho hoạt động thành công của tất cả các thiết bị điện và điện tử. Các loại vật liệu khác nhau được sử dụng làm chất cách điện, việc lựa chọn được thực hiện chủ yếu dựa trên các yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng. Các dây dẫn đồng được sử dụng trong hệ thống dây điện của nhà ở và các nhà máy công nghiệp được cách điện với nhau và từ tòa nhà bằng cao su hoặc nhựa. Đường dây trên không được hỗ trợ trên các sứ cách điện không bị ảnh hưởng khi tiếp xúc ngoài trời. Máy phát điện và động cơ lớn hoạt động ở điện áp cao và nhiệt độ cao thường được cách điện bằng mica. Trong một số ứng dụng, vật liệu cách nhiệt rắn được sử dụng cùng với vật liệu cách nhiệt dạng lỏng hoặc khí. Ví dụ, trong các máy biến áp cao áp, cách điện rắn cung cấp độ cứng cơ học, trong khi dầu hoặc các chất lỏng khác góp phần tăng cường độ cách điện và phục vụ để loại bỏ nhiệt khỏi thiết bị. Trong các cấu trúc kính hiển vi của các mạch tích hợp, các vật liệu cách điện như silicon nitride có thể được sử dụng ở độ dày nhỏ như micron.

Vật liệu cách nhiệt bao gồm sợi thủy tinh, nút chai và len đá, một loại len khoáng sản được sản xuất bằng cách thổi một luồng hơi nước qua đá silic nóng chảy hoặc đá vôi hoặc qua xỉ. Những chất này và các chất khác có độ dẫn nhiệt thấp làm chậm tốc độ dòng nhiệt. Chúng phá vỡ đường truyền nhiệt bằng độ mờ đục của chúng để tỏa nhiệt và bằng cách xen kẽ nhiều không gian. Độ dẫn nhiệt thường không phải là hằng số đối với bất kỳ vật liệu nào nhưng thay đổi theo nhiệt độ. Độ dẫn điện giảm khi tăng nhiệt độ trong hầu hết các kim loại và các chất rắn tinh thể khác, nhưng nó tăng trong các chất vô định hình như thủy tinh.