ההבדל העיקרי - מנצח מול מבודד

מנצח ו מְבַדֵד הם מונחים המתארים אם לחומר נתון יש תכונות מועילות להובלת חשמל או חום. ה ההבדל העיקרי בין מוליך ומבודד הוא כי א מוליך מוליך חשמל או חום היטב, ואילו א המבודד מוליך חשמל או חום בצורה גרועה. בהתבסס על האם אנו מעוניינים ביכולת של חומר להוביל חשמל או חום, אנו משתמשים במונחים מוליך/מבודד חשמלי אוֹ מוליך/מבודד תרמי.

מהו מנצח

א מוליך תרמי מוליך חום היטב. קצב העברת החום,

או זרם החום, בין שני עצמים בעלי הפרש טמפרטורה של

ניתן ע"י

איפה,

ו

הם שטח החתך ואורך המוליך המעביר חום בהתאמה. האות

נקרא ה מוליכות תרמית, נמדד ביחידות של W מ^-1 ק^-1. אות זו מאפיינת את יכולתו של החומר להוביל חום. לדוגמה, לנחושת מוליכות תרמית של כ -390 וואט^-1 ק^-1 בעוד לעץ יבש מוליכות תרמית של כ -0.5 וואט מ '^-1 ק^-1.

יכולתו של חומר להוביל חשמל מאופיינת בזכותו מוליכות חשמלית (

), המוגדר כהדדי של ההתנגדות של החומר. זה,

איפה,

היא הצפיפות הנוכחית ו

הוא כוח השדה החשמלי. בפועל, מוליכות החומר מחושבת לעתים קרובות יותר באמצעות הנוסחה

איפה,

הוא אורך המנצח ו

הוא שטח החתך של המוליך.

הוא ההתנגדות של המוליך, הנתון ביחס בין הפרש הפוטנציאל על פני המוליך לזרם דרך המוליך. היחידות למדידת מוליכות חשמלית הן S m^-1 (סימנס למטר). לנחושת מוליכות חשמלית של כ -5.9 × 10⁷ ש מ^-1. בעוד לעופרת יש מוליכות חשמלית של כ -4.6 × 10⁶ ש מ^-1.

מידות המשמשות לחישוב מוליכות

במתכות, האלקטרונים אחראים בעיקר לנשיאת הזרם כמו גם החום. לכן, מוליכות חשמליות ותרמיות קשורות קשר הדוק. מערכת היחסים ניתנת על ידי חוק וידמן-פרנץ:

כאשר, T היא הטמפרטורה המוחלטת (בקלווין) ו-

הוא קבוע הנקרא לורנץ קבוע (

).

ה הקשר בין מוליכות תרמית וחשמלית שכן לא מתכות אינן קשורות בצורה כה ברורה: הסיבה לכך היא שחשמל תמיד נישא על ידי נושאי תשלום חינם ואילו חום יכול להתנהל גם על ידי רעידות של יונים שאינן חופשיות לנוע. בדרך כלל, חומרים בעלי קשרים מתכתיים הם מוליכים תרמיים וחשמליים טובים, מכיוון שהם מכילים אלקטרונים חופשיים שיכולים לנוע בקלות ולהוביל חשמל וחום כאחד.

מהו מבודד

חומר בעל מוליכות תרמית נמוכה נקרא a מבודד תרמי. זכוכית היא גם מבודד טוב, עם מוליכות תרמית של כ -0.8 וואט מ '^-1 ק^-1. אוויר הוא מבודד תרמי טוב עוד יותר, בעל מוליכות תרמית של כ- 0.02 וואט מ '^-1 ק^-1. זכוכית עם זיגוג כפול עושה שימוש במוליכות התרמית הנמוכה של האוויר לבידוד בתים על ידי שכבת אוויר כלואה בין שתי שכבות זכוכית.

באופן דומה, מבודדים חשמליים הם חומרים בעלי מוליכות חשמל נמוכות. ל- PVC, המשמש לבידוד כבלים, יש מוליכות נמוכה מאוד בסדר גודל של 10^-12 – 10^-13 ש מ^-1. בדרך כלל, חומרים העשויים מפולימרים (בעלי קשרים קוולנטיים ביניהם עם מעט מאוד אלקטרונים חופשיים) הם מבודדים תרמיים וחשמליים טובים מכיוון שרוב האלקטרונים שלהם קשורים היטב.

ההבדל בין מנצח ומבודד

מנצחים טובים בהובלת חום ו/או חשמל

מבודדים אינם טובים בהובלת חום ו/או חשמל.

הכי טוב מנצחים יש נשאים חופשיים רבים, כגון אלקטרונים.

הכי טוב מבודדים אין הרבה ספקים בחינם.

תמונה באדיבות

"תרשים קצת קריקטורי של הגיאומטריה של משוואת ההתנגדות." על ידי משתמש: אומגטרון (יצירה משלו) [CC BY-SA 3.0], באמצעות ויקימדיה