Ποιος θα ήταν ο καλύτερος μονωτής: Διαμάντι, χρυσός, μόλυβδος ή σκυρόδεμα;

Τα διαμάντια, ο χρυσός, ο μόλυβδος και το σκυρόδεμα έχουν πολύ διαφορετικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητάς τους να μεταφέρουν ηλεκτρισμό. Δύο από αυτές τις ουσίες είναι ηλεκτρικοί αγωγοί και δύο είναι μονωτές. Ο χρυσός και ο μόλυβδος, που είναι μέταλλα, δημιουργούν κακούς μονωτές. Τα διαμάντια και το σκυρόδεμα είναι μη μεταλλικά και έχουν καλές μονωτικές ιδιότητες, αλλά το διαμάντι θα έκανε τον καλύτερο μονωτή, λόγω της ισχυρής αντίστασης του.

Ένα τυπικό ηλεκτρικό καλώδιο αποτελείται από έναν μεταλλικό αγωγό που περιβάλλεται από ένα μονωτικό πλαστικό μπουφάν. ο αγωγός μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα όπου πρέπει να πάει και ο μονωτής αποτρέπει με ασφάλεια την ηλεκτρική ενέργεια από την περιπλάνηση σε άλλα καλώδια ή αγώγιμα υλικά. Οι αγωγοί μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα με πολύ χαμηλή αντίσταση. Οι μονωτές, από την άλλη πλευρά, αντιστέκονται έντονα στο ρεύμα, εμποδίζοντας αποτελεσματικά τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας. Η αγωγή εξαρτάται από τα ηλεκτρόνια που περιστρέφουν τα άτομα σε μια ουσία. Σε καλούς αγωγούς, τα ηλεκτρόνια κινούνται ελεύθερα, διευκολύνοντας τη ροή ρεύματος. Σε έναν μονωτή, τα ηλεκτρόνια είναι πιο περιορισμένα, έτσι το ηλεκτρικό ρεύμα κινείται άσχημα.

Όσο καλύτερη είναι η μόνωση, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση. Οι επιστήμονες μετρούν τα μονωτικά υλικά ως προς την αντίσταση - την αντίσταση στα ωμ πολλαπλασιασμένη με την απόσταση που πρέπει να διανύσει - και χρησιμοποιούν μονάδες όπως ωμ φορές μέτρα. Για παράδειγμα, η αντίσταση του γυαλιού, ένας μονωτής, είναι πάνω από 1 δισεκατομμύριο ohm-μέτρα, ενώ το αλουμίνιο, ένας αγωγός, μετρά 26 δισεκατομμυρίων του ohm-meter.

Ένα από τα πιο δύσκολα γνωστά υλικά, το διαμάντι είναι επίσης ένας εξαιρετικός ηλεκτρικός μονωτής. Σε διαμάντια, άτομα άνθρακα - μη μέταλλο - συγκρατούνται σφιχτά σε τρισδιάστατο σχηματισμό κρυστάλλου. Η αντίσταση του είναι περίπου 100 τετραγωνικά ohm-μέτρα, ή 1 ακολουθούμενη από 16 μηδενικά.

Το σκυρόδεμα είναι ένα μείγμα ορυκτών, όπως άμμος, θρυμματισμένη πέτρα και χαλίκι. Το τσιμέντο Portland συνδέει το μείγμα μαζί για να σχηματίσει ένα άκαμπτο στερεό. Η αντίσταση εξαρτάται από την ακριβή σύνθεση και κυμαίνεται από 50 έως 1.000 ohm-μέτρα. Αν και το σκυρόδεμα αγωγεί ηλεκτρική ενέργεια ελάχιστα σε σύγκριση με τα μέταλλα, είναι ένας καλύτερος αγωγός από το γυαλί και άλλα υλικά. Ένα μείγμα σκυροδέματος με χαμηλή αντίσταση συμβάλλει στη διάβρωση σε χαλύβδινες κατασκευές που είναι ενσωματωμένες ή προσαρτημένες σε αυτό.

Αν και οι ενώσεις μολύβδου μπορούν να είναι καλοί μονωτές, ο καθαρός μόλυβδος είναι ένα μέταλλο που μεταφέρει ηλεκτρισμό, καθιστώντας το ένα κακό μονωτή. Η αντίσταση του μολύβδου είναι 22 δισεκατομμύρια του ωμ-μέτρου. Βλέπει τη χρήση σε ηλεκτρικές επαφές επειδή, ως σχετικά μαλακό μέταλλο, παραμορφώνεται εύκολα όταν σφίγγεται και κάνει μια σταθερή σύνδεση. Για παράδειγμα, οι σύνδεσμοι για μπαταρίες αυτοκινήτων είναι συνήθως κατασκευασμένοι από μόλυβδο. Ο κινητήρας εκκίνησης ενός αυτοκινήτου αντλεί πάνω από 100 αμπέρ ρεύματος για λίγο, απαιτώντας μια ισχυρή σύνδεση με την μπαταρία.

Ο χρυσός είναι ένας κακός μονωτής και ένας καλός αγωγός, με αντίσταση 22,4 δισεκατομμυρίων του ωμ-μέτρου. Όπως και με τον μόλυβδο, ο χρυσός χρησιμοποιείται ευρέως για τις ηλεκτρονικές επαφές. Σε αντίθεση με πολλά άλλα μέταλλα, είναι πολύ χημικά σταθερό και αντιστέκεται στη διάβρωση που υποβαθμίζει άλλους τύπους ηλεκτρικών συνδετήρων.