אנו מסבירים מהו מבודד חשמלי, השימוש בו בתעשייה ודוגמאות שונות. כמו כן, חומרים מוליכים ומוליכים למחצה.
מהו מבודד חשמלי?
מבודד חשמלי הוא חומר שאינו מסוגל לשדר חַשְׁמַל, או מה זהה, כל חומר המסוגל למנוע או להפחית את זרימת ה- זרם חשמלי. מבודדים חשמליים חיוניים ב תַעֲשִׂיָה ובניהול הזרם, מאחר שהם משמשים למניעת קצרים והפחתת סכנת השידור, על ידי כך שהם לא מאפשרים את מטענים חשמליים לזרום בחופשיות.
מבודד חשמלי הוא חומר עם מעט או לא מוליכות חשמלית. משמעות הדבר היא כי המטענים החשמליים שלהם אטומים (אלקטרונים) אינם יכולים לנוע בחופשיות, ולכן חומרים אלו מפעילים התנגדות מסוימת למעבר זרם דרכם. מבודד הוא בדיוק ההפך מחומר מוליך.
עם זאת, אין מבודדים מוחלטים או מושלמים, המסוגלים למנוע לחלוטין זרם. חלקם יעילים יותר מאחרים, אך תמיד יש מרווח מינימלי לשידור, כך שאם המתח של הזרם החשמלי גדל מספיק, כל חומר מבודד יהפוך מוליך ויאפשר זרימה חשמלית. עד גבול האושר סיבולת של מבודדים ידוע כמתח התמוטטות.
אין לבלבל בין מבודדים לבין מוליכים למחצה, חומרים המאפשרים או מונעים מעבר חשמלי בהתאם לתנאים הפיזיים שבהם הם נמצאים.
יישומים של מבודדים חשמליים
חומרי בידוד שימושיים בתעשיית החשמל עבור:
- מכסים את החיווט. חוטי המתכת המוליכים עטופים בחומר מבודד כדי למנוע מהם לגעת זה בזה ולשבש את המעגל, תוך הגנה על אנשים ממגע ישיר עם כבלי חשמל.
- הסע את המטען ליעד הרצוי. מבודדים מונעים פיזור של מטען חשמלי בכל התנועה. למשל במגדלי חשמל ותומכים.
- הכנת חומרי הגנה למשתמשים ולמפעילי תעשיית החשמל. חומרים אלה מאפשרים לבודד את גופם של המשתמשים במגע אפשרי עם הזרם.
דוגמאות לחומרי בידוד
כמה חומרי בידוד הם:
חומרים מוליכים
בניגוד למבודדים, חומרים מוליכים הם אלה התורמים ביותר להעברת מטענים חשמליים, בהתחשב בתכונות הכימיות של האטומים שלהם.
מנצח יאפשר בדרך כלל התפשטות מהירה של כוח חשמלי דרך האטומים שלו, מגייסים את האלקטרונים שלו ומבלי לשנות את הטבע הכימי שלו. דוגמאות לחומרים מוליכים הם רוב מתכות או ה מים.
חומרים מוליכים למחצה
מצדם, מוליכים למחצה הם חומרים המסוגלים להוליך או להתנגד לחשמל, בהתאם לתנאים הפיזיים שבהם הם נמצאים (בדרך כלל טמפרטורת הסביבה, לַחַץ, הקרינה התקרית ו/או אופי ה שדה חשמלי אוֹ מַגנֶטִי שאליו הם נתונים).
חומרים אלו יכולים להיות מגוונים מאוד ושונים זה מזה, אך הם פועלים בדרגות שונות כמוליכים ומבודדים בו זמנית. דוגמאות לחומרים מוליכים למחצה הם: סיליקון (Si), גרמניום (Ge), גופרית (S), קדמיום (Cd) ועוד כמה אלמנטים של ה טבלה מחזורית.