Milline oleks parim isolaator: teemant, kuld, plii või betoon?

Teemantidel, kullal, pliil ja betoonil on väga erinevad elektrilised omadused, sealhulgas võime juhtida elektrit. Kaks neist ainetest on elektrijuhid ja kaks isolaatorid. Kuld ja plii, olles metallid, muudavad kehva isolaatori. Teemandid ja betoon on mittemetallid ja neil on head isoleerivad omadused, kuid teemant oleks tugevast takistusest tulenevalt parem isolaator.

Tavaline elektrijuhe koosneb metallist juhist, mida ümbritseb isoleeriv plastkate; dirigent kannab elektrivoolu sinna, kuhu vaja, ja isolaator hoiab ohutult ära elektri ekslemise teistele juhtmetele või juhtivatele materjalidele. Juhid kannavad väga väikese takistusega elektrivoolu. Isolaatorid seevastu peavad tugevalt vastu voolu, blokeerides tõhusalt elektrivoolu. Juhtivus sõltub elektronidest, mis tiirlevad aine aatomite ümber. Heade juhtide korral liiguvad elektronid vabalt ringi, muutes voolu hõlpsaks. Isolaatoris on elektronid piiratud, mistõttu elektrivool liigub halvasti.

Mida parem on isolaator, seda suurem on takistus. Teadlased mõõdavad isolatsioonimaterjale takistuse järgi - takistus ohmides, korrutatuna läbitava vahemaaga, ja kasutavad selliseid mõõtühikuid nagu oomi ja meetrit. Näiteks isolaatori klaasi takistus on üle 1 miljard oomimeetri, juhtme alumiinium aga 26 miljardit oomimeetrit.

Üks raskematest teadaolevatest materjalidest on teemant ka suurepärane elektriisolaator. Teemantides hoitakse süsiniku aatomit - mittemetalli - kolmemõõtmelises kristallkoosseisus tihedalt. Selle takistus on umbes 100 kvadriljonit oomeetrit ehk 1, millele järgneb 16 nulli.

Betoon on mineraalide segu, sealhulgas liiv, killustik ja kruus. Portlandtsement seob segu omavahel, moodustades jäika tahke aine. Resistiivsus sõltub täpsest koostisest ja varieerub vahemikus 50 kuni 1000 oomi meetrit. Ehkki betoon juhib elektrit metallidega võrreldes halvasti, on see klaasist ja muudest materjalidest parem juht. Madala takistusega betoonisegu aitab korrosiooni sellele sisseehitatud või kinnitatud teraskonstruktsioonides.

Kuigi pliiühendid võivad olla head isolaatorid, on puhas plii metall, mis juhib elektrit, muutes selle kehvaks isolaatoriks. Pli takistus on 22 miljardit ohmimeetrit. See näeb kasutamist elektrikontaktides, kuna olles suhteliselt pehme metall, deformeerub see pingutamisel kergesti ja loob kindla ühenduse. Näiteks autoakude pistikud on tavaliselt valmistatud pliist. Auto käivitusmootor võtab lühiajaliselt üle 100 amprit voolu, mis nõuab tugevat ühendust akuga.

Kuld on kehv isolaator ja hea juht, mille takistus on 22,4 miljardit oomimeetrit. Nagu plii puhul, kasutatakse kulda laialdaselt elektrooniliste kontaktide loomiseks. Erinevalt paljudest teistest metallidest on see keemiliselt väga stabiilne ja talub korrosiooni, mis halvendab teist tüüpi elektriühendusi.