絶縁体の物理学

絶縁体、電気または熱電流の流れを遮断または遅らせるさまざまな物質。

アトム：導体と絶縁体

原子が結合する方法は、それらが形成する材料の電気的特性に影響を与えます。たとえば、

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電気絶縁体は通常、非導電性材料と考えられていますが、実際には貧弱な導体または電流の流れに対する抵抗が高い物質としてよりよく説明されています。これに関して、抵抗率として知られている材料定数によって、異なる絶縁材料と導電材料が互いに比較されます。半導体も参照してください。

電気絶縁体は、導体を所定の位置に保持するために使用され、それらを互いに、および周囲の構造から分離します。それらは電気回路の通電部分の間にバリアを形成し、電流の流れを必要に応じてワイヤーまたは他の導電経路に閉じ込めます。電気回路の絶縁は、すべての電気および電子機器を正常に動作させるために必要な要件です。さまざまな種類の材料が電気絶縁体として使用され、選択は主に各アプリケーションの特定の要件に基づいて行われます。家庭や産業プラントの電気配線に使用される銅導体は、ゴムやプラスチックによって相互に、また建物から絶縁されています。架空送電線は、屋外暴露の影響を受けない磁器製がいしで支えられています。高電圧と高温で動作する大型の発電機とモーターは、マイカで絶縁されていることがよくあります。一部のアプリケーションでは、液体または気体の断熱材と組み合わせて固体断熱材が採用されています。たとえば、高圧変圧器では、固体絶縁が機械的剛性を提供しますが、油または他の液体物質は絶縁強度の向上に寄与し、機器から熱を除去するのに役立ちます。集積回路の微視的構造では、窒化ケイ素などの絶縁材料をミクロン程度の厚さで使用することができる。

断熱材には、グラスファイバー、コルク、ロックウールなどがあります。ミネラルウールは、溶融した珪質岩や石灰岩、またはスラグに蒸気を吹き付けることによって生成されます。これらおよび低熱伝導率の他の物質は、熱流の速度を遅らせます。それらは、輻射熱に対するそれらの不透明性によって、および多数の空間を挿入することによって、熱流路を分割します。通常、熱伝導率は材料によって一定ではなく、温度によって変化します。ほとんどの金属やその他の結晶性固体では、温度が上昇すると導電率が低下しますが、ガラスなどのアモルファス物質では導電率が上昇します。