Sự khác biệt chính - Chất dẫn điện so với chất cách điện

Nhạc trưởng và Chất cách điện là các thuật ngữ mô tả liệu một vật liệu nhất định có các đặc tính thuận lợi cho việc dẫn điện hoặc nhiệt hay không. Các Sự khác biệt chính giữa chất dẫn điện và chất cách điện là dây dẫn điện hoặc dẫn nhiệt tốt, trong khi một chất cách điện dẫn điện hoặc dẫn nhiệt kém. Dựa trên việc chúng tôi có quan tâm đến khả năng dẫn điện hoặc nhiệt của vật liệu hay không, chúng tôi sử dụng các thuật ngữ dây dẫn điện / chất cách điện hoặc dây dẫn nhiệt / chất cách điện.

Chất dẫn điện là gì

MỘT dây dẫn nhiệt dẫn nhiệt tốt. Tốc độ truyền nhiệt,

hoặc dòng nhiệt, giữa hai vật có sự chênh lệch nhiệt độ là

được đưa ra bởi

ở đâu,

và

lần lượt là diện tích tiết diện và chiều dài của vật dẫn truyền nhiệt. Lá thư

nó được gọi là dẫn nhiệt, được đo bằng đơn vị W m^-1 K^-1. Chữ cái này đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của vật liệu. Ví dụ, đồng có độ dẫn nhiệt khoảng 390 W m^-1 K^-1 trong khi gỗ khô có độ dẫn nhiệt khoảng 0,05 W m^-1 K^-1.

Khả năng dẫn điện của vật liệu được đặc trưng bởi tinh dân điện (

), được định nghĩa là nghịch đảo của điện trở suất của vật liệu. Đó là,

ở đâu,

là mật độ hiện tại và

là cường độ điện trường. Trên thực tế, độ dẫn điện của vật liệu thường được tính bằng công thức

ở đâu,

là chiều dài của dây dẫn và

là diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn.

là điện trở của dây dẫn, được cho bằng tỷ số giữa hiệu điện thế trên dây dẫn với cường độ dòng điện qua dây dẫn. Đơn vị đo độ dẫn điện là S m^-1 (Siemens trên mét). Đồng có độ dẫn điện khoảng 5,9 × 10⁷ S m^-1. trong khi chì có độ dẫn điện khoảng 4,6 × 10⁶ S m^-1.

Kích thước được sử dụng để tính toán độ dẫn điện

Trong kim loại, các electron chịu trách nhiệm chính trong việc mang dòng điện cũng như nhiệt. Do đó, độ dẫn điện và dẫn nhiệt có quan hệ mật thiết với nhau. Mối quan hệ được đưa ra bởi Luật Wiedemann-Franz:

trong đó, T là nhiệt độ tuyệt đối (tính bằng Kelvin) và

là một hằng số được gọi là Hằng số Lorenz (

).

Các mối quan hệ giữa dẫn nhiệt và dẫn điện đối với các phi kim loại thì không liên quan rõ ràng như vậy: điều này là do điện luôn được mang bởi các hạt mang điện tích tự do trong khi nhiệt cũng có thể được dẫn bởi dao động của các ion không tự do di chuyển. Thông thường, các vật liệu có liên kết kim loại là chất dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, vì chúng chứa các điện tử tự do có thể dễ dàng di chuyển và dẫn cả điện và nhiệt.

Insulator là gì

Vật liệu có độ dẫn nhiệt thấp được gọi là cách nhiệt. Thủy tinh cũng là một chất cách điện tốt, với độ dẫn nhiệt khoảng 0,8 W m^-1 K^-1. Không khí là chất cách nhiệt thậm chí còn tốt hơn, với độ dẫn nhiệt khoảng 0,02 W m^-1 K^-1. Kính hai lớp sử dụng khả năng dẫn nhiệt thấp của không khí để cách nhiệt cho ngôi nhà bằng cách có một lớp không khí bị kẹt giữa hai lớp kính.

Tương tự, chất cách điện là những vật liệu có độ dẫn điện thấp. PVC, được sử dụng để cách điện cáp, có độ dẫn điện rất thấp theo bậc 10^-12 – 10^-13 S m^-1. Thông thường, các vật liệu làm bằng polyme (có liên kết cộng hóa trị giữa chúng với rất ít điện tử tự do) là chất cách nhiệt và cách điện tốt vì hầu hết các điện tử của chúng liên kết chặt chẽ với nhau.

Sự khác biệt giữa chất dẫn điện và chất cách điện

Dây dẫn dẫn nhiệt và / hoặc điện tốt

Chất cách điện không tốt trong việc dẫn nhiệt và / hoặc điện.

Tốt nhất dây dẫn có nhiều hạt tải điện tự do, chẳng hạn như electron.

Tốt nhất chất cách điện không có nhiều tàu sân bay miễn phí.

Hình ảnh lịch sự

“Một sơ đồ hơi hoạt hình về dạng hình học của phương trình điện trở suất.” bởi Người dùng: Omegatron (Tác phẩm riêng) [CC BY-SA 3.0], thông qua Wikimedia Commons