Chất dẫn điện là một đối tượng hoặc loại vật liệu cho phép dòng điện chạy qua theo một hoặc nhiều hướng. Chất dẫn điện cho phép các electron dễ dàng chạy bên trong chúng. Chất dẫn điện có đặc tính này cho phép chuyển đổi nhiệt hoặc ánh sáng từ nguồn này sang nguồn khác.
Chất dẫn điện thường được dùng để chế tạo các vật dẫn điện, các bộ phận dẫn điện trong các dụng cụ điện. Trong tự nhiên chất dẫn điện có thể là chất rắn – kim loại, chất lỏng – kim loại nóng chảy, dung dịch điện phân hoặc chất khí ở điện trường cao.
Kim loại, con người, trái đất và cơ thể động vật đều là chất dẫn điện. Vì vậy, thường xuất hiện một số tình trạng điện giật gây nguy hiểm cho con người do cơ thể người một chất dẫn tốt, cho phép một đường dẫn không có điện trở để dòng điện chạy từ dây đến cơ thể chúng ta.
Chất dẫn điện thường được chia thành:
- Chất dẫn điện có điện trở suất thấp như Ag, Cu, Al, Sn, Pb,… và một số hợp kim khác. Chất dẫn điện có điện trở suất thấp thường được sử dụng để làm vật liệu dẫn điện.
- Chất dẫn điện có điện trở suất cao như hợp kim Manganin, Constantan, Niken-Crôm, Cacbon. Chất dẫn điện có điện trở suất cao thường được sử dụng để chế tạo các dụng cụ đo điện, các điện trở, biến trở, các dây may so, các thiết bị nung nóng bằng điện.
- Bạc
- Tính chất: Là kim loại mềm, dễ uốn.
- Khả năng dẫn điện: Tốt nhất.
- Kí hiệu hóa học: Ag.
- Công dụng: Bạc có khả năng dẫn điện tốt nhất nhưng có giá thành cao mà nên không được ứng dụng vào ngành công nghiệp điện. Bạc thường được sử dụng để đúc tiền, tráng gương và làm đồ trang sức.
- Đồng
- Tính chất: Là kim loại mềm, dễ uốn và tạo hình.
- Khả năng dẫn điện: Tốt.
- Kí hiệu hóa học: Cu.
- Công dụng: Đồng hiện được sử dụng phổ biến trong chế tạo dây dẫn điện. Đồng còn được sử dụng để sản xuất các đồ gia dụng hoặc mỹ nghệ như: Chảo, tượng đúc, que hàn,… Ngoài ra, một số hợp chất của đồng thường tồn tại ở dạng màu xanh lam, xanh lục nên được dùng làm thuốc nhuộm trong các xí nghiệp vải.
- Vàng
- Tính chất: Dẫn nhiệt và điện tốt, khó bị oxi hóa, tính thẩm mỹ cao.
- Khả năng dẫn điện: Khá.
- Kí hiệu hóa học: Au.
- Công dụng: Vàng được sử dụng để làm đơn vị trao đổi giá trị tiền tệ và trang sức. Tuy nhiên, vàng lại là chất dẫn điện khá tốt vì vậy khi làm việc với điện, bạn cần cởi bỏ trang sức vàng ra khỏi cơ thể để tránh dòng điện nhanh chóng lan nhanh khắp cơ thể gây nguy hiểm, đe dọa đến tính mạng.
- Nhôm
- Tính chất: Dẻo, khó bị oxi hóa, nhiệt độ nóng chảy cao.
- Khả năng dẫn điện: Khá.
- Kí hiệu hóa học: Al.
- Công dụng: Nhôm được sử dụng để chế tạo làm dây dẫn điện trong một số trường hợp. Bên cạnh đó, với đặc tính chịu nhiệt cao, nhôm thường được ứng dụng phổ biến trong các công trình kiến trúc như vách ngăn xây dựng, chế tạo tôn lợp mái nhà, cột, trụ nhà,…
Độ dẫn điện có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như:
- Hình dạng: Vật liệu dày sẽ dẫn điện tốt hơn vật liệu mỏng có cùng kích thước và chiều dài.
- Kích thước: Với 2 mảnh vật liệu có cùng độ dày, mảnh ngắn sẽ dẫn điện tốt hơn mảnh dài.
- Nhiệt độ: Hầu hết các kim loại là chất dẫn tốt hơn khi dây dẫn ở nhiệt độ chuẩn và kém hiệu quả hơn khi nóng. Một số chất dẫn tốt trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ cực thấp.
Chất dẫn điện được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực tế như:
- Các chất dẫn điện trong bộ tản nhiệt xe hơi để loại bỏ nhiệt ra khỏi động cơ.
- Các tấm sắt được làm bằng thép để hấp thụ nhiệt nhanh chóng.
- Sản xuất động cơ xe bằng sắt để dẫn nhiệt.
- Lưu trữ thực phẩm và sản xuất các dụng cụ nấu ăn bằng nhôm để lưu trữ nhiệt nhanh chóng.
- Dùng thủy ngân trong nhiệt kế để kiểm tra nhiệt độ của cơ thể.
- Dùng đồng, đồng thau, thép và nhôm trong các mạch điện và hệ thống dưới dạng dây.
Chất cách điện là một đối tượng hoặc loại vật liệu chống lại hoặc không cho phép dòng điện chạy qua chúng. Chất cách điện có điện trở suất rất lớn [khoảng 106 - 1015 Ωm]. Chất cách điện không phép dòng điện đi qua do sự liên kết các nguyên tử trong chất cách điện rất mạnh và bão hòa khiến các electron không có khả năng di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.
Chất cách điện phần lớn là chất rắn trong tự nhiên. Một số chất cách điện phổ biến nhất hiện nay là thuỷ tinh, nhựa, cao su, sứ, chất dẻo…
Chất cách điện thường được dùng để chế tạo các vật cách điện, các bộ phận cách điện trong các dụng cụ điện giúp ngăn chặn dòng điện, đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng.
Các loại vật liệu cách điện gồm có:
- Vật liệu cách điện khí: Không khí, khí SF6.
- Cách điện lỏng: Dầu máy biến áp.
- Vật liệu cách điện rắn: Gỗ, nhựa, vỏ bọc dây điện.
Vật liệu cách điện dạng rắn có tính chất chung là hằng số điện môi rất cao và chỉ xảy ra hiện tượng phóng điện bề mặt ở các vật liệu dạng rắn.
Vật liệu cách điện dạng rắn thường được chia thành:
- Các loại men, sơn cách điện.
- Các chất dẻo tổng hợp: Cao su, nhựa tổng hợp.
- Chất vô cơ: Xi măng, mica, sợi thuỷ tinh.
- Chất hữu cơ thiên nhiên: Giấy, vải, lụa.
Trong các vật liệu cách điện dạng rắn, mica là chất cách điện tốt nhất nhưng có giá thành khá cao và thường được dùng trong các máy có điện áp cao.
Các vật liệu cách điện có sợi dẫn nhiệt kém, hút ẩm, cách điện kém như giấy, vải, sợi,… thường được dùng phổ biến hơn vì chúng có độ bền cơ học tốt, mềm, rẻ tiền.
Vật liệu cách điện dạng lỏng gồm dầu mỏ, dầu biến thế, dầu cáp đặc, dầu cáp loãng, dầu silicon. Ứng dụng thường gặp là dùng dầu biến thế làm vật liệu cách điện và làm mát máy biến áp.
Khi chế tạo các thiết bị cách điện, các vật liệu cách điện dạng lỏng cần được quan tâm các đặc trưng như điện trở suất, độ thẩm điện môi [hằng số điện môi], tổn hao điện môi, độ bền điện môi [điện áp đánh thủng cách điện].
Không khí dùng làm cách điện chủ yếu của các đường dây tải điện trên không, cách điện của thiết bị điện làm việc trong không khí hoặc phối hợp với các chất cách điện rắn và lỏng.
Khí Hydro là khí nhẹ có đặc tính truyền dẫn nhiệt tốt, nên thường được dùng để làm mát cho các máy phát nhiệt điện và các máy bù đồng bộ công suất lớn. Khí Hydro sẽ làm giảm tổn thất công suất do ma sát của rôto với chất khí và do quạt gió gây ra.
Khí Nitơ là khí không màu, không mùi, không vị, chiếm khoảng 78% khí quyển Trái Đất. Khí Nitơ thường được dùng trong sản xuất các linh kiện điện tử như tranzitor, điốt, và mạch tích hợp [IC] hoặc sản xuất thép không gỉ [inox].
Ngày nay còn dùng khí trơ như: Argon, ne-on hơi thủy ngân để làm các dụng cụ điện chân không và bóng đèn.
Chất cách điện được sử dụng trong một số ứng dụng thực tế như:
- Cao su được sử dụng để chế tạo lốp xe, dép, quần áo chống cháy,…
- Chất cách điện được sử dụng trong việc làm chai nhựa nhiệt dẻo, trần nhà và tường chống cháy.
- Chất cách điện được sử dụng để tạo thiết bị cách điện trong các bảng mạch, hệ thống điện áp cao và cả trong dây điện và dây cáp.
| Chất dẫn điện | Chất cách điện |
| Cho phép dòng điện chạy qua nó. | Không cho phép dòng điện chạy qua nó. |
| Điện tích tồn tại trên bề mặt dây dẫn. | Điện tích không tồn tại. |
| Khi được giữ trong từ trường, chất dẫn điện không lưu trữ năng lượng. | Khi được giữ trong từ trường, chất cách điện lưu trữ năng lượng. |
| Độ dẫn nhiệt rất cao. | Độ dẫn nhiệt rất thấp. |
| Thường được ứng dụng trong chế tạo thiết bị điện. | Thường được ứng dụng trong chế tạo thiết bị cách điện để mang lại an toàn. |
Một số Bộ dụng cụ cầm tay đa năng kinh doanh tại Điện máy XANH
Bộ vặn vít 38 món Bosch
Còn hàng278.000₫340.000₫[-18%]Xem chi tiếtBộ vặn vít 25 món Xmobile JM8168
Còn hàng125.000₫250.000₫[-50%]Xem chi tiếtBộ vặn vít Bosch 26 món
Còn hàng326.000₫355.000₫[-8%]Xem chi tiếtXem thêm:
Hy vọng với bài viết trên đã cung cấp cho bạn đầy đủ thông tin về chất dẫn điện và chất cách điện. Nếu có thắc mắc gì? Hãy để lại bình luận bên dưới nhé!
Các vật liệu dẫn điện và cách điện chúng được phân loại theo hành vi của chúng đối với điện. Có những loại có khả năng dẫn điện và những loại khác thì không thể làm được như vậy. Những vật liệu này có những đặc điểm khác nhau và được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp và gia đình khác nhau.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết mọi thứ bạn cần biết về vật liệu dẫn điện và cách điện và mỗi loại vật liệu này dùng để làm gì.
Vật liệu dẫn điện và cách điện
Vật liệu có thể được chia thành hai loại lớn: chất dẫn điện và chất cách điện. Sẽ đúng hơn nếu định nghĩa chúng là chất dẫn điện tốt và chất dẫn điện xấu, tùy thuộc vào việc mỗi loại vật liệu tạo điều kiện thuận lợi hoặc cản trở việc lái xe. Sự phân chia này ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt [tức là truyền nhiệt] hoặc dẫn điện [tức là dòng điện].
Một chất có dẫn điện hay không phụ thuộc vào mức độ dễ dàng mà các electron có thể đi qua nó. Các proton không chuyển động vì mặc dù chúng mang điện tích nhưng chúng liên kết với các proton và neutron khác trong hạt nhân. Các điện tử hóa trị giống như ngoại hành tinh quay quanh các ngôi sao. Họ bị thu hút đủ để giữ nguyên vị trí, nhưng Không phải lúc nào bạn cũng tốn nhiều năng lượng để đưa chúng ra khỏi vị trí.
Kim loại dễ dàng mất và nhận electron, vì vậy chúng thống trị danh sách các chất dẫn điện. Các phân tử hữu cơ hầu hết là chất cách điện, một phần vì chúng được giữ với nhau bằng liên kết cộng hóa trị [các điện tử chung], nhưng cũng vì liên kết hydro giúp ổn định nhiều phân tử. Hầu hết các vật liệu không phải là chất dẫn điện tốt cũng không phải chất cách điện tốt. Chúng không dẫn điện một cách dễ dàng, nhưng với đủ năng lượng, các electron sẽ chuyển động.
Một số vật liệu cách điện được tìm thấy ở trạng thái tinh khiết, nhưng chúng hoạt động hoặc phản ứng nếu chúng được pha tạp với một lượng nhỏ nguyên tố khác hoặc nếu chúng chứa tạp chất. Ví dụ, hầu hết đồ gốm là chất cách điện tuyệt vời, nhưng nếu bạn sửa đổi chúng, bạn có thể nhận được chất siêu dẫn. Nước tinh khiết là một chất cách điện, nhưng nước bẩn kém dẫn điện hơn, trong khi nước muối với các ion nổi tự do dẫn điện tốt.
Chất dẫn điện là những vật liệu cho phép các electron chuyển động tự do giữa các hạt. Các vật thể làm bằng vật liệu dẫn điện sẽ cho phép truyền điện tích trên toàn bộ bề mặt của vật thể. Nếu một điện tích được chuyển đến một vật tại một vị trí nhất định, nó sẽ nhanh chóng phân bố trên toàn bộ bề mặt của vật đó.
Sự phân bố điện tích là kết quả của sự chuyển động của các electron. Vật liệu dẫn điện cho phép các electron được vận chuyển từ hạt này sang hạt khác bởi vì một vật mang điện sẽ luôn phân phối điện tích của nó cho đến khi lực đẩy tổng thể giữa các electron dư thừa được giảm thiểu. Bằng cách này, nếu một vật dẫn tích điện tiếp xúc với một vật khác, vật dẫn đó thậm chí có thể truyền điện tích của nó sang vật đó.
Sự truyền điện tích giữa các vật dễ xảy ra hơn nếu vật thứ hai được làm bằng vật liệu dẫn điện. Chất dẫn điện cho phép chuyển điện tích thông qua chuyển động tự do của các electron.
Vật liệu bán dẫn là gì?
Trong số các vật liệu dẫn điện, chúng tôi tìm thấy các vật liệu có cùng chức năng nhưng cũng có thể hoạt động như chất cách điện, mặc dù điều này phụ thuộc vào một số yếu tố. Các yếu tố này là:
- điện trường
- từ trường
- presión
- bức xạ sự cố
- nhiệt độ của môi trường của bạn
Các vật liệu bán dẫn được sử dụng rộng rãi nhất là silic, gecmani và chỉ gần đây lưu huỳnh mới được sử dụng làm vật liệu bán dẫn.
Vật liệu siêu dẫn là gì?
Vật liệu này hấp dẫn bởi vì nó có khả năng vốn có mà vật liệu đó có thể dẫn dòng điện, nhưng trong điều kiện thích hợp, không có điện trở hoặc mất năng lượng.
Nói chung, điện trở suất của vật dẫn kim loại giảm khi nhiệt độ giảm. Khi đạt đến nhiệt độ tới hạn, điện trở của chất siêu dẫn giảm xuống đáng kể, nhưng đảm bảo rằng năng lượng bên trong vẫn tiếp tục chảy, mặc dù không có điện. Tính siêu dẫn được tạo ra.
Nó xuất hiện trong nhiều loại vật liệu, bao gồm các hợp kim đơn giản như thiếc hoặc nhôm không thể hiện khả năng chịu điện, do đó ngăn vật liệu xâm nhập vào miền của nó. Đó là hiệu ứng Meissner, nó cho phép vật liệu bị đẩy lùi, giữ cho nó nổi.
Vật liệu cách điện là gì
Không giống như chất dẫn điện, chất cách điện là vật liệu ngăn cản dòng chuyển động tự do của các electron từ nguyên tử này sang nguyên tử khác và từ phân tử này sang phân tử khác. Nếu phụ tải được chuyển đến bộ cách ly tại một vị trí nào đó thì phần tải thừa sẽ vẫn ở vị trí ban đầu của phụ tải. Các hạt cách điện không cho phép chuyển động tự do của các electron, do đó điện tích hiếm khi phân bố đều trên bề mặt của vật liệu cách điện.
Mặc dù chất cách điện không hữu ích cho chuyển điện tích, đóng một vai trò quan trọng trong các thí nghiệm và chứng minh tĩnh điện. Vật dẫn điện thường được gắn trên vật cách điện. Việc bố trí các dây dẫn phía trên vật cách điện này ngăn cản sự truyền điện tích từ vật dẫn điện sang môi trường xung quanh, tránh các tai nạn như đoản mạch hoặc điện giật. Sự sắp xếp này cho phép chúng ta thao tác với vật thể dẫn điện mà không cần chạm vào nó.
Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng vật liệu cách điện đóng vai trò như một tay cầm cho dây dẫn trên bàn thí nghiệm di động. Ví dụ: nếu một lon nước ngọt bằng nhôm được sử dụng để tải các thí nghiệm, cái lon nên được gắn trên đầu cốc nhựa. Kính hoạt động như một chất cách nhiệt, ngăn không cho lon nước ngọt bị rò rỉ.
Ví dụ về vật liệu dẫn điện và cách điện
Ví dụ về vật liệu dẫn điện bao gồm:
- trả
- Cobre
- vàng
- nhôm
- sắt
- thép
- thau
- đồng
- thương mại
- than chì
- nước biển
- bê tông
Ví dụ về vật liệu cách điện bao gồm:
- kính
- cao su
- dầu
- nhựa đường
- sợi thủy tinh
- sứ
- gốm sứ
- thạch anh
- bông [khô]
- giấy [khô]
- củi khô]
- nhựa
- Aire
- kim cương
- nước tinh khiết
- cục tẩy
Việc phân chia vật liệu thành các loại chất dẫn điện và chất cách điện là một sự phân chia nhân tạo. Sẽ thích hợp hơn nếu đặt vật liệu ở một nơi nào đó dọc theo liên tục.
Cần phải hiểu rằng không phải tất cả các vật liệu dẫn điện đều có độ dẫn điện như nhau và không phải chất cách điện nào cũng có khả năng chống lại sự chuyển động của các electron như nhau. Độ dẫn điện tương tự như độ trong suốt của một số vật liệu đối với ánh sáng.: Vật liệu dễ dàng "đi qua" ánh sáng được gọi là "trong suốt", trong khi những vật liệu không dễ dàng "đi qua" được gọi là "mờ đục". Tuy nhiên, không phải tất cả các vật liệu trong suốt đều có độ dẫn quang như nhau. Tương tự đối với dây dẫn điện, một số tốt hơn một số khác.
Những vật liệu có độ dẫn điện cao, được gọi là chất siêu dẫn, được đặt ở một đầu và những vật liệu có độ dẫn điện thấp hơn được đặt ở đầu kia. Như bạn có thể thấy ở trên, kim loại sẽ được đặt gần đầu dẫn điện nhất, trong khi kính sẽ được đặt ở đầu kia của liên tục. Độ dẫn điện của kim loại có thể gấp một nghìn tỷ nghìn tỷ lần thủy tinh.
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ dẫn điện. Khi nhiệt độ tăng lên, các nguyên tử và electron được tăng năng lượng. Một số chất cách điện, chẳng hạn như thủy tinh, dẫn điện kém khi lạnh, nhưng vẫn dẫn điện tốt khi nóng. Hầu hết các kim loại là chất dẫn điện tốt hơn.. Chúng cho phép làm mát và dẫn điện kém hơn khi nóng. Một số chất dẫn điện tốt đã được tìm thấy trong chất siêu dẫn ở nhiệt độ rất thấp.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể hiểu thêm về các vật liệu dẫn điện và cách điện.