導体と絶縁体の違い

主な違い–導体と絶縁体

導体と インシュレータ 特定の材料が電気または熱を伝導するのに有利な特性を持っているかどうかを説明する用語です。 NS 主な違い 導体と絶縁体の間は、 導体は電気や熱をよく伝導します、一方、 絶縁体は電気や熱の伝導が悪い。電気または熱を伝導する材料の能力に関心があるかどうかに基づいて、用語を使用します 導電体/絶縁体 また 熱伝導体/絶縁体.

コンダクターとは

NS 熱伝導率 熱をよく伝導します。熱伝達率、

または、温度差が

によって与えられます

どこ、

と

は、それぞれ熱を伝達する導体の断面積と長さです。手紙

と呼ばれます 熱伝導率、Wmの単位で測定^-1 K^-1。この文字は、熱を伝導する材料の能力を特徴づけます。たとえば、銅の熱伝導率は約390 Wmです。^-1 K^-1 一方、乾燥木材の熱伝導率は約0.05 Wmです。^-1 K^-1.

電気を伝導する材料の能力は、 電気伝導性（

)、これは材料の抵抗率の逆数として定義されます。あれは、

どこ、

は電流密度であり、

は電界強度です。実際には、材料の導電率は、次の式を使用して計算されることがよくあります。

どこ、

は導体の長さであり、

は導体の断面積です。

は導体の抵抗であり、導体を流れる電流に対する導体の両端の電位差の比率で与えられます。電気伝導率の測定単位はSmです。^-1 （1メートルあたりのジーメンス）。銅の電気伝導率は約5.9×10です。⁷ S m^-1。一方、鉛の電気伝導率は約4.6×10です。⁶ S m^-1.

導電率の計算に使用される寸法

金属では、電子は主に電流と熱を運ぶ役割を果たします。したがって、電気伝導率と熱伝導率は密接に関連しています。関係はによって与えられます ウィーデマンフランツの法則:

ここで、Tは絶対温度（ケルビン）であり、

と呼ばれる定数です ローレンツ定数 (

NS 熱伝導率と電気伝導率の関係 非金属の場合、それほど明確に関連していません。これは、電気は常に自由電荷キャリアによって運ばれるのに対し、熱は自由に動き回らないイオンの振動によっても伝導される可能性があるためです。通常、金属結合を持つ材料は、電気と熱の両方を簡単に移動して伝導できる自由電子を含んでいるため、優れた熱伝導体および電気伝導体です。

絶縁体とは

熱伝導率の低い材料は、 断熱材。ガラスも優れた絶縁体であり、熱伝導率は約0.8 Wmです。^-1 K^-1。空気はさらに優れた断熱材であり、熱伝導率は約0.02 Wmです。^-1 K^-1。複層ガラスは、空気の低い熱伝導率を利用して、2層のガラスの間に空気の層を閉じ込めることで住宅を断熱します。

同様に、 電気絶縁体 導電率の低い材料です。ケーブルの絶縁に使用されるPVCは、導電率が10程度と非常に低くなっています。^-12 – 10^-13 S m^-1。通常、ポリマーで作られた材料（自由電子がほとんどない状態で共有結合を持っている）は、電子のほとんどがしっかりと結合しているため、優れた熱および電気絶縁体です。