絶縁体は、電子が元素のある粒子から同じ元素の別の粒子に自由に移動するのを防ぐ材料です。このような要素の表面の任意の点に少量の電荷を適用すると、電荷は適用された場所に残り、表面全体には広がりません。このような要素をこすることによって (または、一部のコンポーネントの場合は、適切な材料の助けを借りて) 充電することと、誘導によって充電することは、そのような要素を充電する 2 つの一般的な方法です。
絶縁体は、電流の流れを遮断できる任意の材料です。
電気絶縁体は一般に非導電性材料と考えられていますが、より正確には、ほとんどの状況で電流の流れに対して高い抵抗を示す低導体または物質として記述されます。材料に関して言えば、抵抗率は、さまざまな絶縁材料と導電材料を互いに比較するために使用される材料定数です。
絶縁体:概要
絶縁体とは、電流を通さない物質です。紙、プラスチック、ゴム、ガラス、空気はすべて断熱材の例です。真空も同様に絶縁体ですが、伝統的な意味での物質ではありません。絶縁体は、電気導体の大部分を保護するために使用されます。マグネット ワイヤは非常に薄い絶縁層で覆われており、変圧器やその他の同様のデバイスの巻線でより多くの巻数またはより大きなワイヤを使用できるようになっています。絶縁体は、導電体を支えたり、互いに不要な接触を防止したりします。
絶縁体の重要な特性
何よりもまず、絶縁体の価電子帯の電子は互いに密接に結合しています。自由電子がないため、電気を通すことができません。
電気抵抗は、電流が通過するのを防ぐ材料の能力であり、その材料の特性です。絶縁体の抵抗率は、単位長さあたりの単位断面積あたりの絶縁体の抵抗として定義されます。絶縁体は、他の材料と比較して非常に高い抵抗を持っています。水分にさらされたり、温度が上昇したりすると、絶縁体の抵抗が大幅に低下することがわかりました。
絶縁体には高い絶縁耐力があり、これが第 3 の特性です。これは、絶縁体が電気的破壊や導電性物質への変換なしに耐えることができる最大の電界として定義されます。
空気自体が絶縁体であるため、優れた絶縁体は高い通気性 (空気が細孔を通過できるようにする物質の能力) を備えています。
絶縁体のイラスト
電気絶縁体
電気絶縁体として機能する材料は、電気エネルギーを通過させない材料です。電気が自由に流れる導電体とは異なり、電子は電気絶縁体の中を移動できません。電気絶縁体は、電子の通過を妨げる共有結合を特徴としています。絶縁体材料の電子は、主に銀や銅などの金属である導電体材料の電子よりも原子にしっかりと結合しています。絶縁体材料は、導電体材料よりも電流に対する耐性も高くなります。
グラスファイバー
断熱材の中で、グラスファイバーは最も広く使用されている材料の 1 つです。ガラス繊維とプラスチックを織り合わせて平らなシートを形成したものです。ガラス繊維が電気絶縁体として使用される場合、通常、高電圧ワイヤとケーブル導体の周りにしっかりと編まれて、しっかりと密閉されます。ファイバーグラス ワイヤーは、オーブンや炉など、多数の高温装置で使用されています。
グラス
ガラス繊維の製造には小さなガラス繊維が利用されますが、場合によってはガラス自体を絶縁体として使用することもできます。セラミックとガラス繊維は、以前は電話線や電力線の電気絶縁体として使用されていましたが、これらの新しい材料が利用可能になる前は、ガラスが一般的な選択肢でした.ガラス製の断熱材は、通常の生活の中で見つけるのではなく、最近ではアンティーク ショップで見つける可能性が高くなります。
オイル
交換油とも呼ばれる絶縁油の用途は多岐にわたります。それを含む製品の中には、油入変圧器、高圧スイッチとブレーカー、コンデンサー、および蛍光灯があります。変圧油は劣化する前に交換する必要がありますが、長期的には比較的安定した電気絶縁体です.
紙
紙の天然セルロース含有量は、非常に効果的な電気絶縁体になります。初期の電気機器の多くは、乾燥した紙を何層にも重ねた板紙 (プレスボードとも呼ばれます) を使用して構築されていました。その後、電線や電話線は厚い紙で絶縁されることが多くなりましたが、現在では多くの企業がお金を節約するために紙の代わりにプラスチック絶縁を使用することを選択しています.
プラスチック
プラスチック製の電気絶縁は、最も頻繁に使用されるタイプの絶縁の 1 つです。その一般的な用途は、自動車、ビジネス構造物、および住宅に見られるワイヤ絶縁 (特に PVC またはポリ塩化ビニル) です。 PVC やその他の種類のプラスチック絶縁体は、電気の敷材やシース、および電線管にも見られます。プラスチックは、建物の摩耗したゴム断熱材の代わりによく使用されます。
断熱材
いくつかの電気絶縁体には断熱特性もあります。つまり、熱エネルギーが共有結合や他の種類のエネルギーを通過することはできません。以下はそのような資料の例です:
空気 – 重い服を着ると、空気が肌に閉じ込められます。空気は熱を伝達するのではなく、熱を保持します。これにより、冬のコートを暖かく保つことができます。
セラミック マグカップ – お気に入りのコーヒー カップやココア カップは、おそらくセラミック製のセラミック マグカップです。これは、飲み物をより長く暖かく保つことができるためと考えられます.
綿 - 乾いた綿は、特に寒い気候では素晴らしい断熱材です。しかし、冬に濡れたジーンズを履く不快感を経験したことがある人なら、もはや保温効果がなくなっていることをご存知でしょう。湿った綿は、断熱を防ぐだけでなく、熱伝導体としても機能します。
ほとんどの近代的な家の壁には、家に独特の外観を与えるガラス繊維のふわふわしたピンク色のカバーがあります.グラスファイバーは非常に効果的な断熱材であり、部屋全体または家全体から発生する熱を保持できます。
適切に設計された窓を使用すると、暑い日に家を涼しく保つのに役立つ場合があります。これは、ガラスが優れた断熱材であるという事実によるものです。つまり、熱が通過するのを防ぎます.
ホットドリンクに使用される発泡スチロールカップに見られるようなプラスチックフォームの断熱特性は、十分に文書化されています.片側 (飲み物) に含まれる熱を保ち、反対側 (手) に熱が逃げるのを防ぎます。
結論
さまざまな種類の材料が電気絶縁体として採用されており、主に各用途の個々のニーズに基づいて最も適切な材料が選択されます。
グラスファイバー、コルク、ロックウールは断熱材の例です。ロックウールは、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てミネラル ウールを生成することによって形成されるミネラル ウールです。熱伝導率の低いこれらの物質やその他の物質は、熱が通過するペースを遅くします。それらは、放射熱に対して不透明であり、それらの間に多数の空隙があるため、熱流チャネルを分割します.
