絶縁体 電流の流れを制限する物質または装置です。がいしが電流を遮断できるということは、電気から人を守る装置として役立つということです。別の種類の断熱材は断熱材で、電気の流れではなく、領域全体の熱の流れを制限します。
絶縁 – 低伝導性と高抵抗
金属や水などの特定の物体や化学物質が電気を通すことは、おそらく以前に聞いたことがあるでしょう。これは、電気粒子が物質全体または領域を自由に流れることを増幅または許可することを意味します。したがって、導体は絶縁体の反対です。絶縁体は、導電率が低く抵抗率が高いという 2 つの属性により、電流の流れを遮断することができます。
絶縁材料内にある原子は、互いに強く結合した電子を持っており、このため、材料内であまり移動しません。原子内の電子はかなり静的な位置にあるため、電流 (正の電荷を持つ陽子と負の電荷を持つ電子など、電荷を持つ粒子の動きです) は原子を簡単に通過できます。
材料を通過する電流の量を効果的に減らすことができる場合、その材料は高抵抗であると言われます。電気抵抗の特性は、オームと呼ばれる単位で測定されます。 1 オームの抵抗は、1 ボルトが 1 アンペアの電流を生成する条件に等しいです。オームは非常に小さな単位であり、より導電性の高い材料からより抵抗力のある材料に移行するにつれて、指数関数的に増加する可能性があります。多くの場合、導体の抵抗は数オームにすぎませんが、絶縁体の抵抗は数十億オームです。抵抗のない物質は超伝導体と呼ばれます。
絶縁体の反対である導体は、反対の属性も持っています。熱または電流に対する高い伝導性と低い抵抗です。絶縁体の原子内に束縛された電子が電流に対する抵抗を与える場合、金属などの導体内にある電子はしっかりと束縛されておらず、むしろ自由に動きます。これは、熱と電気が導体を容易に貫通できることを意味します。さまざまな金属の中で、銅は、特にワイヤで最も広く使用されている導体の 1 つです。ほとんどの液体と同様に、水も優れた電気伝導体です。
絶縁体は電流がある領域から別の領域に移動するのをより困難にしますが、十分に高い電圧にさらされると、すべての絶縁体は最終的に電気と熱を伝導することに注意してください.非常に高い電圧は絶縁体の劣化を引き起こします。これが発生するポイントは、絶縁耐力 (絶縁体が絶縁能力を失う電圧) として知られています。これの最も良い例の 1 つは空気で、通常はまともな断熱材です。しかし、大気中の膨大な量の空気にもかかわらず、雷は空気の絶縁能力を低下させる高電圧に関係しているため、雷はそれを通り抜けることができます.
ブレークダウン電圧
さまざまな絶縁体には、さまざまな絶縁破壊電圧または絶縁耐力があります。例として、プラスチックは絶縁破壊電圧があまり高くないため、産業用アプリケーションでの使用には適していません。しかし、プラスチックは電圧がかなり低いため、家庭での使用には問題ありません。産業用アプリケーションでは、破壊点が非常に高いため、セラミックがよく使用されます。
さまざまな種類の断熱材には、ガラス、プラスチック、木材、ゴムなどがあります。磁器とガラスの絶縁体は高電圧送電の場合に頻繁に使用され、ガラスは電流の伝送に広く使用された最初の絶縁体の 1 つでしたが、それ以来、より安価な代替品が一般的に好まれています。プラスチックはガラスと同じレベルの耐性を持っていませんが、それでもかなりの耐性があるため、大量のアプリケーションでより頻繁に使用されます.プラスチックは、ケーブルやワイヤを絶縁するためによく使用されます。
木材は密度が高いことが多いため、断熱材としてもよく使用されます。木材は、調理器具など熱くなるものを断熱するためによく使用されます。合成ゴムと天然ゴムの両方が、1800 年代後半から 1950 年代半ばまで、ゴムの使用がプラスチックに取って代わられるまで、絶縁体として頻繁に使用されていました。ただし、ゴムは今日でも一部の産業用途で使用されており、プラスチック絶縁体と頻繁に組み合わされています。
絶縁体を使用する最初の主要な電気システムは電信線でした。木製の電柱に電信線を取り付けると、特に雨天時や湿度の高い日には性能が大きく低下しました。この問題に対処するために、ガラス製の絶縁体が電柱に取り付けられることがありました。セラミック絶縁体は 1800 年代半ばに製造され、英国中で使用されました。懸架がいしが誕生したことで、高圧送電が可能になりました。送電線が大きく重くなるほど、その絶縁体はより優れたものでなければなりませんでした。線間電圧が 60,000 V を超えると、安全定格が 80,000 V の絶縁体が作成されました。
断熱材の種類
電力線で見られる絶縁体のタイプは懸垂絶縁体と呼ばれ、連結された円盤状の絶縁ユニットのグループを通してワイヤが吊り下げられています。この設計は、絶縁要件を満たすために異なるモジュラー ユニットを簡単につなぎ合わせることができるため、(電力線の電圧に応じて) 異なるブレークダウン電圧を持つ絶縁ユニットの作成を支援します。
電気絶縁とは異なり、建物の壁内に見られる断熱材は、熱の伝達を防ぐために使用されます。適切な断熱材は、建物を夏は涼しく、冬は暖かく保つのに役立ちます。また、優れた断熱材は、家のエネルギー効率を高め、エアコンや暖房システムに頻繁に電力を供給する必要がないため、居住者のお金を節約できます。建物の断熱材は、合成繊維やコンクリート ブロックなど、さまざまな素材で作ることができます。ガラス繊維断熱材は屋根裏部屋や家の壁に挿入されることが多く、断熱プラスチックフィルムは窓や窓枠を覆うためによく使用されます。
使用する断熱材の種類を選択する際の重要な要素は、通気性です。通気性とは、素材の細孔を通る空気の流れやすさを指します。これは、断熱材に関して重要な決定です。効果的な断熱材は、多くの場合、空気自体が断熱材として機能するため、高い通気性を備えています。優れた断熱材である透過性物質の例には、グラスファイバーやオーブン ミットなどがあります。
