Chất dẫn điện và chất cách điện đóng vai trò quan trọng trong đời sống con người. Hãy cùng tìm hiểu xem chất dẫn điện, chất cách điện là gì, phân loại và ứng dụng thực tế của những chất này nhé!
1 Chất dẫn điện là gì?
Chất dẫn điện là một vật thể hoặc loại vật liệu cho phép dòng điện chạy theo một hoặc nhiều hướng. Dây dẫn cho phép các electron dễ dàng chảy bên trong chúng. Dây dẫn 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 … Về bản chất, chất dẫn điện có thể là chất rắn – kim loại, chất lỏng – kim loại nóng chảy, chất điện phân dung dịch hoặc chất khí ở điện trường lớn.
Kim loại, con người, trái đất và cơ thể động vật đều là chất dẫn điện. Do đó, người ta thường thấy một số tình huống điện giật gây nguy hiểm cho con người vì cơ thể con người là một chất dẫn điện tốt, cho phép dòng điện chạy từ dây dẫn đến cơ thể chúng ta không có điện trở.
2 Có bao nhiêu loại dây dẫn?
Dây dẫn thường được chia thành:
- Các chất dẫn điện có điện trở suất thấp như Ag, Cu, Al, Sn, Pb,… và một số hợp kim khác. Các chất dẫn điện có điện trở suất thấp thường được dùng để chế tạo vật liệu dẫn điện.
- Các chất dẫn điện có điện trở suất lớn như hợp kim Manganin, Constantan, Niken-Crom, Carbon. Dây dẫn có điện trở suất cao thường được dùng để chế tạo dụng cụ đo điện, điện trở, biến trở, dây đo, dụng cụ đốt nóng bằng điện.
3 Một số kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay
– Bạc
- Tính chất: Là kim loại mềm, dễ uốn.
- Độ dẫn điện: Tốt nhất.
- Kí hiệu hóa học: Ag.
- Công dụng: Bạc dẫn điện tốt nhất nhưng giá thành cao nên không được dùng trong công nghiệp điện. Bạc được sử dụng phổ biến trong đúc tiền, làm gương và làm đồ trang sức.
– Đồng
- Tính chất: Kim loại mềm, dẻo và dễ uốn.
- Độ dẫn điện: Tốt.
- Kí hiệu hóa học: Cu.
- Công dụng: Đồng hiện nay được dùng phổ biến trong sản xuất dây dẫn điện. Đồng còn được dùng để sản xuất đồ gia dụng hoặc đồ thủ công mỹ nghệ như chảo, đúc tượng, que hàn… Ngoài ra, một số hợp chất của đồng thường tồn tại ở dạng có màu xanh lam và xanh lục nên được dùng làm thuốc nhuộm trong các nhà máy vải.
– Màu vàng
- Tính chất: Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, khó bị oxi hóa, tính thẩm mỹ cao.
- Độ dẫn điện: Tốt.
- Kí hiệu hóa học: Au.
- Công dụng: Vàng được dùng làm đơn vị quy đổi giá trị tiền tệ và đồ trang sức. Tuy nhiên, vàng là chất dẫn điện khá tốt nên khi làm việc với điện, bạn cần tháo trang sức bằng vàng ra khỏi người để tránh dòng điện nhanh chóng lan khắp cơ thể gây nguy hiểm, đe dọa đến tính mạng. .
– Nhôm
- Tính chất: Dẻo, khó bị oxi hóa, nhiệt độ nóng chảy cao.
- Độ dẫn điện: Tốt.
- Kí hiệu hóa học: Al.
- Công dụng: Nhôm được dùng để chế tạo dây dẫn điện trong một số trường hợp. Bên cạnh đó, với đặc tính chịu nhiệt cao, nhôm thường được sử dụng trong các công trình kiến trúc như xây dựng vách ngăn, sản xuất mái tôn, cột, trụ,…
4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện
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 đều dẫn điện tốt hơn khi dây dẫn ở nhiệt độ tiêu chuẩn và kém hiệu quả hơn khi nóng. Một số chất dẫn điện tốt trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ cực thấp.
5 Ứng dụng của dây dẫn trong thực tế
Dây dẫn được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực tế như:
- Dây dẫn trong bộ tản nhiệt xe hơi để loại bỏ nhiệt từ động cơ.
- Các tấm sắt được làm bằng thép để hấp thụ nhiệt nhanh chóng.
- Sản xuất động cơ ô tô bằng sắt để dẫn nhiệt.
- Bảo quản thực phẩm và sản xuất dụng cụ nấu nhôm lưu nhiệt nhanh.
- Sử dụng thủy ngân trong nhiệt kế để kiểm tra nhiệt độ cơ thể.
- Sử dụng đồng, đồng thau, thép và nhôm trong các mạch và hệ thống điện dưới dạng dây dẫn.
6 Chất cách điện là gì?
Chất cách điện là một vật thể hoặc loại vật liệu chống lại hoặc không cho dòng điện chạy qua chúng. Chất cách điện có điện trở suất rất cao (khoảng 106 – 1015 Ωm). Chất cách điện không cho dòng điện chạy qua vì liên kết giữa các nguyên tử trong chất cách điện quá mạnh và bão hòa nên các electron không thể di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.
Chất cách điện chủ yếu là chất rắn trong tự nhiên. Một số chất cách điện phổ biến nhất hiện nay là thủy tinh, nhựa, cao su, sứ, nhựa…
Chất cách điện thường được dùng để làm chất cách điện, cách điện cho các bộ phận trong dụng cụ điện giúp ngăn dòng điện, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
7 Có bao nhiêu loại vật liệu cách điện?
Các loại vật liệu cách điện bao gồm:
- Vật liệu cách điện khí: Không khí, khí SF6.
- Cách điện lỏng: Dầu máy biến thế.
- Vật liệu cách điện rắn: Gỗ, nhựa, vỏ bọc dây điện.
Vật liệu cách điện rắn
Vật liệu cách điện rắn có đặc tính chung là hằng số điện môi rất cao và hiện tượng phóng điện bề mặt chỉ xảy ra ở vật liệu rắn.
Vật liệu cách điện rắn thường được chia thành:
- Tráng men, sơn cách điện.
- Chất dẻo tổng hợp: Cao su, nhựa tổng hợp.
- Chất vô cơ: Xi măng, mica, sợi thủy tinh.
- Chất hữu cơ tự nhiên: Giấy, vải, tơ tằm.
Trong số các vật liệu cách điện rắn thì mica là chất cách điện tốt nhất nhưng khá đắt và thường được dùng trong các máy điện áp cao.
Các vật liệu cách nhiệt dẫn nhiệt kém, hút ẩm, cách điện kém như giấy, vải, sợi… được sử dụng phổ biến hơn vì có độ bền cơ học tốt, mềm, giá thành rẻ.
Vật liệu cách điện lỏng
Vật liệu cách nhiệt dạng lỏng bao gồm dầu mỏ, dầu biến áp, dầu cáp đặc, dầu cáp mỏng và dầu silicon. Ứng dụng phổ biến nhất là dầu máy biến áp làm vật liệu cách điện và làm mát cho máy biến áp.
Khi sản xuất các thiết bị cách điện, vật liệu cách điện lỏng cần được tính đến các đặc tính như điện trở suất, độ thấm điện môi (hằng số điện môi), tổn hao điện môi, độ bền điện môi (hằng số điện môi). điện áp đánh thủng cách điện).
Vật liệu cách điện khí
Không khí được dùng làm chất cách điện chính của đường dây dẫn điện trên không, cách điện của các thiết bị điện làm việc trong không khí hoặc kết hợp với chất cách điện rắn và lỏng.
Khí hiđro là khí nhẹ, có tính truyền nhiệt tốt nên thường được dùng để làm mát các máy phát nhiệt điện, máy bù đồng bộ công suất lớn. Khí hydro sẽ làm giảm tổn thất điện năng do ma sát của cánh quạt với khí và do quạt gió gây ra.
Nitơ là một loại khí không màu, không mùi, không vị, chiếm khoảng 78% bầu khí quyển của Trái đất. Khí Nitơ được sử dụng phổ biến trong sản xuất các linh kiện điện tử như bóng bán dẫn, điốt và mạch tích hợp (IC) hay sản xuất thép không gỉ (thép không gỉ).
Ngày nay, các khí trơ như: Argon, hơi thủy ngân Neon còn được dùng để chế tạo dụng cụ điện chân không và bóng đèn.
8 Ứng dụng của chất cách điện trong thực tế
Chất cách điện được sử dụng trong một số ứng dụng thực tế như:
- Cao su được dùng để làm lốp xe, dép, quần áo chống cháy, v.v.
- Chất cách điện được sử dụng trong sản xuất chai nhựa nhiệt dẻo, trần và tường chống cháy.
- Chất cách điện được sử dụng để tạo ra các thiết bị cách điện trong bảng mạch, hệ thống điện áp cao, cũng như trong dây và cáp điện.
9 Tóm tắt
| Nhạc trưởng | Vật liệu cách nhiệt |
| Cho dòng điện chạy qua nó. | Không cho dòng điện chạy qua nó. |
| Một điện tích tồn tại trên bề mặt của một dây dẫn. | Điện tích không tồn tại. |
| Khi được giữ trong từ trường, một dây dẫn không lưu trữ năng lượng. | Khi được giữ trong từ trường, chất cách điện tích trữ năng lượng. |
| Độ dẫn nhiệt rất cao. | Độ dẫn nhiệt rất thấp. |
| Thường được sử dụng trong sản xuất các thiết bị điện. | Thường dùng trong sản xuất các thiết bị cách điện mang lại sự an toàn. |
