Isolatorfysik

Isolator, ethvert af forskellige stoffer, der blokerer eller forsinker strømmen af ​​elektriske eller termiske strømme.

atom: Ledere og isolatorer

Den måde, atomer binder sammen, påvirker de elektriske egenskaber for de materialer, de danner. For eksempel i materialer, der holdes sammen af

Selvom en elektrisk isolator normalt betragtes som et ikke-ledende materiale, beskrives det faktisk bedre som en dårlig leder eller et stof med høj modstand mod strømmen af ​​elektrisk strøm. Forskellige isolerende og ledende materialer sammenlignes med hinanden i denne henseende ved hjælp af en materialekonstant kendt som resistivitet. Se også halvleder.

Elektriske isolatorer bruges til at holde ledere i position, adskille dem fra hinanden og fra de omgivende strukturer. De danner en barriere mellem aktiverede dele af et elektrisk kredsløb og begrænser strømmen af ​​strøm til ledninger eller andre ledende veje efter ønske. Isolering af elektriske kredsløb er et nødvendigt krav for en vellykket drift af alle elektriske og elektroniske apparater. Forskellige typer materialer bruges som elektriske isolatorer, og valget foretages primært på grundlag af de specifikke krav til hver applikation. Kobberledere, der bruges til elektrisk ledning af huse og industrianlæg, er isoleret fra hinanden og fra bygningen med gummi eller plast. Kraftledninger understøttes på porcelænsisolatorer, der ikke påvirkes af udendørs eksponering. Store elektriske generatorer og motorer, der arbejder ved høje spændinger og høje temperaturer, isoleres ofte med glimmer. I nogle anvendelser anvendes fast isolering i forbindelse med flydende eller gasformig isolering. I højspændingstransformere giver for eksempel fast isolering mekanisk stivhed, mens olie eller andre flydende stoffer bidrager til øget isolationsstyrke og tjener til at fjerne varme fra udstyret. I de mikroskopiske strukturer i integrerede kredsløb kan isolerende materialer, såsom siliciumnitrid, anvendes i tykkelser så små som en mikron.

Termiske isoleringsmaterialer inkluderer fiberglas, kork og stenuld, en mineraluld, der produceres ved at sprænge en dampstråle gennem smeltet siliciumdioxid sten eller kalksten eller gennem slagge. Disse og andre stoffer med lav varmeledningsevne forsinker varmestrømningshastigheden. De bryder op varmestrømningsvejen ved deres opacitet til strålevarme og ved at placere adskillige luftrum. Termisk ledningsevne er normalt ikke konstant for et givet materiale, men varierer med temperaturen. Konduktiviteten falder med stigende temperatur i de fleste metaller og andre krystallinske faste stoffer, men den øges i amorfe stoffer som glas.