Verschil tussen conductor en isolator

Belangrijkste verschil - conductor versus isolator

Geleider en Isolator zijn termen die beschrijven of een bepaald materiaal eigenschappen heeft die gunstig zijn voor het geleiden van elektriciteit of warmte. De grootste verschil tussen geleider en isolator is dat een geleider geleidt elektriciteit of warmte goed, overwegende dat isolator geleidt elektriciteit of warmte slecht. Op basis van het feit of we geïnteresseerd zijn in het vermogen van een materiaal om elektriciteit of warmte te geleiden, gebruiken we termen elektrisch conductor / isolator of warmte- conductor / isolator.

Wat is een dirigent

EEN thermische geleider geleidt de warmte goed. De snelheid van warmteoverdracht,  of de warmtestroom, tussen twee objecten met een temperatuurverschil van  is gegeven door

waar,   en zijn het dwarsdoorsnedeoppervlak en de lengte van de geleider die warmte overdraagt. De brief  wordt het warmtegeleiding, gemeten in eenheden van W m^-1 K^-1. Deze letter kenmerkt het vermogen van het materiaal om warmte te geleiden. Koper heeft bijvoorbeeld een thermische geleidbaarheid van ongeveer 390 W m^-1 K^-1 terwijl droog hout een thermische geleidbaarheid heeft van ongeveer 0,05 W m^-1 K^-1.

Het vermogen van een materiaal om te handelen elektriciteit wordt gekenmerkt door zijn elektrische geleiding (), die wordt gedefinieerd als de reciproke van de weerstand van het materiaal. Dat is,

waar, is de huidige dichtheid en  is de elektrische veldsterkte. In werkelijkheid wordt de geleidbaarheid van een materiaal vaker berekend met behulp van de formule

waar, is de lengte van de geleider en is het dwarsdoorsnede-oppervlak van de geleider.  is de weerstand van de geleider, gegeven door de verhouding van het potentiaalverschil over de geleider tot de stroom door de geleider. De eenheden voor het meten van de elektrische geleidbaarheid zijn Sm^-1 (Siemens per meter). Koper heeft een elektrische geleidbaarheid van ongeveer 5,9 × 10⁷ Sm^-1. terwijl lood een elektrische geleidbaarheid heeft van ongeveer 4,6 x 10⁶ Sm^-1.

Afmetingen gebruikt om de geleidbaarheid te berekenen

In metalen zijn elektronen vooral verantwoordelijk voor het transport van zowel stroom als warmte. Daarom zijn elektrische en thermische geleidbaarheden nauw verwant. De relatie wordt gegeven door de Wiedemann-Franz-wet:

waar, T de absolute temperatuur is (in Kelvin) en is een constante genaamd de Lorenz constant ().

De relatie tussen thermische en elektrische geleidbaarheid voor niet-metalen zijn niet zo duidelijk gerelateerd: dit komt omdat elektriciteit altijd wordt gedragen door gratis ladingsdragers, terwijl warmte ook kan worden uitgevoerd door trillingen van ionen die niet vrij zijn om te bewegen. Typisch, materialen met metaalverbindingen zijn goede thermische en elektrische geleiders, omdat ze vrije elektronen bevatten die gemakkelijk kunnen bewegen en zowel elektriciteit als warmte geleiden..

Wat is een isolator

Een materiaal met een lage thermische geleidbaarheid wordt een a genoemd thermische isolator. Glas is ook een goede isolator, met een warmtegeleidingsvermogen van ongeveer 0,8 Wm^-1 K^-1. Lucht is een nog betere thermische isolatie, met een thermische geleidbaarheid van ongeveer 0,02 W m^-1 K^-1. Dubbel glas maakt gebruik van de lage thermische geleidbaarheid van lucht om huizen te isoleren door een luchtlaag tussen twee glaslagen op te sluiten.

evenzo, elektrische isolatoren zijn materialen met lage elektrische geleidbaarheden. PVC, dat wordt gebruikt om kabels te isoleren, heeft een zeer lage geleidbaarheid in de orde van 10^-12 -  10^-13 Sm^-1. Meestal zijn materialen gemaakt van polymeren (met covalente bindingen ertussen met zeer weinig vrije elektronen) goede thermische en elektrische isolatoren omdat de meeste van hun elektronen stevig gebonden zijn.

Verschil tussen conductor en isolator

dirigenten zijn goed in het geleiden van warmte en / of elektriciteit

isolatoren zijn niet goed in het geleiden van warmte en / of elektriciteit.

Het beste geleiders heb veel vrije dragers, zoals elektronen.

Het beste isolatoren heb niet veel gratis koeriers.

Afbeelding Met dank

"Een enigszins cartoonistisch diagram van de geometrie van de resistiviteitsvergelijking." Door Gebruiker: Omegatron (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons