導体と誘電体は、電気伝導度が異なり、電界の作用に対する反応が異なる物理物質です。材料の反対の特性は、電気工学のすべての分野で広く使用されています。
導体と誘電体とは何ですか
指揮者 -外部電界の影響下で方向性を持って移動できる自由電荷を持つ物質。これらの機能は次のとおりです。
- 金属とその溶融物;
- 天然炭素（石炭、グラファイト);
- 電解質-塩、酸、アルカリの溶液;
- イオン化ガス（プラズマ).
材料の主な特性：自由電荷-固体導体内の電子と溶液および溶融物中のイオンは、導体の体積全体を移動し、電流を流します。導体に印加される電圧の影響下で、導通電流が発生します。抵抗率と電気伝導率は、材料の主な指標です。
誘電体の特性は導体の特性と反対です 電気。誘電体（絶縁体）-中性の原子と分子で構成されています。それらは、電場の影響下で荷電粒子を動かす能力を持っていません。電界内の誘電体は、表面に補償されていない電荷を蓄積します。それらは絶縁体の内側に向けられた電界を形成し、誘電体は分極されます。
分極の結果として、誘電体の表面の電荷は電界を減少させる傾向があります。電気絶縁材料のこの特性は、誘電体の誘電率と呼ばれます。
材料の特性と物理的性質
導体のパラメータは、それらのアプリケーションの範囲を決定します。主な物理的特性：
- 電気抵抗率-電流の通過を防ぐ物質の能力を特徴づけます。
- 抵抗の温度係数-温度に応じたインジケーターの変化を特徴付ける値。
- 熱伝導率-材料の層を通過する単位時間あたりの熱量。
- 接触電位差-2つの異なる金属が接触したときに発生し、 熱電対 温度測定用;
- 引張強度と引張伸び-金属の種類によって異なります。
臨界温度まで冷却されると、導体の抵抗率はゼロになる傾向があります。この現象は超伝導と呼ばれます。
導体を特徴付けるプロパティ：
- 電気-抵抗と電気伝導率;
- 化学的-環境との相互作用、防食、溶接またははんだ付けによる接続能力。
- 物理的-密度、融点。
誘電体の特徴は、電流の影響に抵抗することです。電気絶縁材料の物理的性質：
- 誘電率-電界中で分極する絶縁体の能力;
- 比容積抵抗;
- 絶縁耐力;
- 誘電損失正接。
絶縁材料は、次のパラメータによって特徴付けられます。
- 電気-絶縁破壊電圧の大きさ、電気的強度;
- 物理的-耐熱性;
- 化学的-攻撃的な薬剤への溶解性、耐湿性。
誘電体の種類と分類
絶縁体は、いくつかの基準に従ってグループに分けられます。
物質の凝集状態による分類：
- 固体-ガラス、セラミック、アスベスト;
- 液体-植物油および合成油、パラフィン、液化ガス、合成誘電体（シリコンおよび有機フッ素化合物フレオン、フレオン）;
- ガス状-空気、窒素、水素。
誘電体は、天然または人工の起源、有機または合成の性質のものである可能性があります。
有機天然絶縁材料には、植物油、セルロース、ゴムなどがあります。それらは、低い耐熱性と耐湿性、急速な老化によって特徴付けられます。合成有機材料は、さまざまな種類のプラスチックです。
天然由来の無機誘電体には、雲母、アスベスト、白雲母、金雲母が含まれます。物質は化学的攻撃に耐性があり、高温に耐えます。人工無機誘電体材料-ガラス、磁器、セラミック。
なぜ誘電体は電気を通さないのですか？
導電率が低いのは、誘電体分子の構造によるものです。物質の粒子は互いに密接に関連しており、原子を離れて物質の体積全体を移動することはできません。電場の影響下で、原子の粒子はわずかに緩むことができます-分極します。
分極のメカニズムに応じて、誘電体材料は次のように分類されます。
- 非極性-電子分極を伴うさまざまな凝集状態の物質（不活性ガス、水素、ポリスチレン、ベンゼン）;
- 極性-双極子緩和と電子分極（さまざまな樹脂、セルロース、水）があります。
- イオン性-無機起源の固体誘電体（ガラス、セラミック）。
物質の誘電特性は一定ではありません。高温多湿の影響で、電子は原子核から離れ、自由電荷の性質を獲得します。この場合、誘電体の絶縁品質が低下します。
信頼性の高い誘電体とは、漏れ電流が低く、臨界値を超えず、システムの動作を妨げない材料です。
誘電体と導体はどこで使用されていますか？
材料は、電流が使用される人間の活動のすべての分野で使用されます：産業、農業、機器製造、電気ネットワークおよび家庭用電化製品。
導体の選択は、その技術的特性によって決まります。銀、金、プラチナで作られた製品は、抵抗率が最も低くなります。それらの使用は、コストが高いため、宇宙および軍事目的に限定されています。銅とアルミニウムの伝導電流はやや劣りますが、比較的安価であるため、 ワイヤーおよびケーブル製品.
不純物のない純金属は電流をよりよく伝導しますが、場合によっては、レオスタット、電気炉、および電気ヒーターの製造に、高抵抗率の導体を使用する必要があります。これらの目的のために、ニッケル、銅、マンガン（マンガニン、コンスタンタン）の合金が使用されます。タングステンやモリブデンの電気伝導率は銅の3分の1ですが、その特性は電球や無線機器の製造に広く使用されています。
固体誘電体は、導電性要素の安全性と中断のない動作を保証する材料です。それらは電気絶縁材料として使用され、漏電を防ぎ、導体を互いに、デバイスケースから、地面から隔離します。このような製品の例は、誘電体手袋です。 論文.
液体誘電体は コンデンサ, 電源ケーブル、タービン発電機および高電圧オイルサーキットブレーカの循環冷却システム。材料は、充填および含浸として使用されます。
ガス状の絶縁材料。空気は自然の断熱材であり、熱放散も提供します。窒素は、酸化プロセスが許容できない場所で使用されます。水素は、高熱容量の強力な発電機で使用されます。
導体と誘電体の協調作業により、機器と電源ネットワークの安全で安定した動作が保証されます。手元のタスクに特定の要素を選択するかどうかは、物質の物理的特性と技術的パラメータによって異なります。
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