Glavna razlika - dirigent u odnosu na izolator

Dirigent i Izolator su pojmovi koji opisuju ima li dati materijal svojstva povoljna za provođenje električne ili toplinske energije. The glavna razlika između vodiča i izolatora je da a vodič dobro provodi toplinu ili toplinu, dok je an izolator slabo provodi struju ili toplinu. Ovisno o tome zanima li nas sposobnost materijala za provođenje električne ili toplinske energije, koristimo se izrazima električni vodič/izolator ili toplinski vodič/izolator.

Što je dirigent

A toplinski vodič dobro provodi toplinu. Brzina prijenosa topline,

ili toplinske struje između dva objekta s temperaturnom razlikom od

je dana od

gdje,

i

su poprečni presjek i duljina vodiča koji prenosi toplinu. Pismo

naziva se toplinska vodljivost, mjereno u jedinicama W m^-1 K^-1. Ovo slovo karakterizira sposobnost materijala da provodi toplinu. Na primjer, bakar ima toplinsku vodljivost od oko 390 W m^-1 K^-1 dok suho drvo ima toplinsku vodljivost od oko 0,05 W m^-1 K^-1.

Sposobnost materijala da provodi električnu energiju karakterizira njegova električna provodljivost (

), koji je definiran kao recipročna vrijednost otpora materijala. To je,

gdje,

je gustoća struje i

je jakost električnog polja. Zapravo, vodljivost materijala češće se izračunava pomoću formule

gdje,

je duljina vodiča i

je površina poprečnog presjeka vodiča.

je otpor vodiča, dat omjerom razlike potencijala preko vodiča i struje kroz vodič. Jedinice za mjerenje električne vodljivosti su S m^-1 (Siemens po metru). Bakar ima električnu vodljivost od oko 5,9 × 10⁷ S m^-1. dok olovo ima električnu vodljivost od oko 4,6 × 10⁶ S m^-1.

Mjere za izračunavanje vodljivosti

U metalima su elektroni uglavnom odgovorni za prijenos struje i topline. Stoga su električna i toplinska vodljivost usko povezane. Odnos daje Wiedemann-Franzovo pravo:

gdje je T apsolutna temperatura (u Kelvinima) i

je konstanta koja se naziva Lorenzova konstanta (

).

The odnos toplinske i električne vodljivosti jer nemetali nisu tako jasno povezani: to je zato što električnu energiju uvijek nose slobodni nositelji naboja, dok se toplina može provoditi i vibracijama iona koji se ne mogu slobodno kretati. Materijali s metalnim vezama obično su dobri toplinski i električni vodiči jer sadrže slobodne elektrone koji se lako kreću i provode električnu energiju i toplinu.

Što je izolator

Materijal niske toplinske vodljivosti naziva se a toplinski izolator. Staklo je također dobar izolator, s toplinskom vodljivošću od oko 0,8 W m^-1 K^-1. Zrak je još bolji toplinski izolator, s toplinskom vodljivošću od oko 0,02 W m^-1 K^-1. Staklo s dvostrukim staklom koristi nisku toplinsku vodljivost zraka za izolaciju domova tako što ima sloj zraka zarobljen između dva sloja stakla.

Slično, električni izolatori su materijali s niskom električnom vodljivošću. PVC, koji se koristi za izolaciju kabela, ima vrlo nisku vodljivost reda 10^-12 – 10^-13 S m^-1. Tipično, materijali izrađeni od polimera (koji imaju kovalentne veze između sebe s vrlo malo slobodnih elektrona) dobri su toplinski i električni izolatori jer je većina njihovih elektrona čvrsto vezana.

Razlika između vodiča i izolatora

Dirigenti dobri su u provođenju topline i/ili električne energije

Izolatori nisu dobri u provođenju topline i/ili električne energije.

Najbolji kondukterima imaju mnogo slobodnih nosača, poput elektrona.

Najbolji izolatori nemaju mnogo besplatnih prijevoznika.

Ljubaznošću slike

"Pomalo crtani dijagram geometrije jednadžbe otpornosti." od korisnika: Omegatron (vlastito djelo) [CC BY-SA 3.0], putem Wikimedia Commons