Co to jest izolator?

Izolator to materiał lub metoda, która ogranicza przenoszenie ciepła lub energii elektrycznej. W przypadku ciepła izolatory termiczne działają poprzez zmniejszenie prędkości, z jaką ciepło może przemieszczać się w przestrzeni. Zasadniczo używają określonych materiałów i zapobiegają przemieszczaniu się materiałów przenoszących ciepło. W przypadku energii elektrycznej izolatory elektryczne ograniczają prąd elektryczny do wyznaczonej ścieżki. Zazwyczaj pracują przy użyciu materiału z wieloma zewnętrznymi wyborami, co spowoduje niski przewodnictwo elektryczne.

Pierwszym sensem izolatora jest sens termiczny. Izolator termiczny pomaga utrzymać przedmiot w tej samej temperaturze, zarówno na gorąco, jak i na zimno. Zwykle działa to poprzez zastosowanie przewodnictwa lub konwekcji, które są dwoma trybami wymiany ciepła. Przewodnictwo to ciepło, które przemieszcza się przez materiał, którego atomy są nieruchome; ten typ odnosi się do ciepła, które może przemieszczać się przez kawałek litego metalu. Z drugiej strony konwekcja to wewnętrzne ciepło przenoszone przez poruszającą się materię; dzieje się tak, gdy wiatr przenosi ciepło z ciała.

Izolator termiczny działa poprzez spowolnienie tempa przepływu ciepła przez region. Szybkość przewodzenia ciepła jest proporcjonalna do właściwości materiału zwanej przewodnością cieplną - na przykład miedź szybko przenosi ciepło ze względu na jego wysoką przewodność cieplną. Dlatego dobry izolator ma niską przewodność cieplną. W rzeczywistości powietrze ma niską przewodność, ale często się porusza. Zastosowanie koca działa jako izolator termiczny, ponieważ zmusza powietrze do przekazywania ciepła przez przewodzenie zamiast konwekcji.

Drugim sensem izolatora jest elektryczny. Izolator elektryczny nie pozwala na przepływ prądu elektrycznego, ponieważ ma niską przewodność elektryczną. Wiele czynników wpływa na przewodnictwo elektryczne, w tym temperatura, ale pierwiastki mają zwykle wysoką lub niską przewodność. Wynika to z faktu, że różne elementy mają różną liczbę elektronów zewnętrznych, co zmienia, jak łatwo jest uwolnić te elektrony. Na przykład metale mają zwykle wysoką przewodność, ponieważ ich elektrony zewnętrzne są łatwe do uwolnienia.

Wiele innych pierwiastków i związków ma dużą liczbę zewnętrznych elektronów, co utrudnia ich uwolnienie. Zasadniczo dotyczy to szkła, plastiku, porcelany i gumy. Dlatego materiały te są stosowane w urządzeniach elektrycznych do utrzymywania prądów elektrycznych na ograniczonej ścieżce. Niska przewodność elektryczna jest również właściwością powietrza i wielu innych gazów. Powietrze jest jedynym izolatorem stosowanym na podniesionych liniach energetycznych.