Les diamants, l'or, le plomb et le béton ont des caractéristiques électriques très différentes, notamment leur capacité à conduire l'électricité. Deux de ces substances sont des conducteurs électriques et deux sont des isolants. L'or et le plomb, étant des métaux, font de mauvais isolants. Les diamants et le béton ne sont pas métalliques et ont de bonnes propriétés isolantes, mais le diamant serait le meilleur isolant, en raison de sa forte résistivité.
Conducteurs et isolants
Un fil électrique standard est constitué d'un conducteur métallique entouré d'une gaine plastique isolante; le conducteur transporte le courant électrique là où il doit aller, et l'isolant empêche en toute sécurité l'électricité de se déplacer vers d'autres fils ou matériaux conducteurs. Les conducteurs transportent un courant électrique à très faible résistance. Les isolants, en revanche, résistent fortement au courant, bloquant efficacement le flux d'électricité. La conduction dépend des électrons qui gravitent autour des atomes d'une substance. Dans les bons conducteurs, les électrons se déplacent librement, ce qui facilite la circulation du courant. Dans un isolant, les électrons sont plus restreints, donc le courant électrique se déplace mal.
Résistivité
Plus l'isolant est bon, plus la résistance est élevée. Les scientifiques mesurent les matériaux isolants en termes de résistivité - la résistance en ohms multipliée par la distance qu'ils doivent parcourir - et utilisent des unités telles que les ohms multipliés par les mètres. Par exemple, la résistivité du verre, un isolant, est supérieure à 1 milliard d'ohm-mètres, alors que l'aluminium, un conducteur, mesure 26 milliardièmes d'ohm-mètre.
diamant
L'un des matériaux les plus durs connus, le diamant est également un excellent isolant électrique. Dans les diamants, les atomes de carbone - un non-métal - sont maintenus fermement dans une formation cristalline tridimensionnelle. Sa résistivité est d'environ 100 quadrillions d'ohm-mètres, soit 1 suivi de 16 zéros.
Béton
Le béton est un mélange de minéraux, dont du sable, de la pierre concassée et du gravier. Le ciment Portland lie le mélange pour former un solide rigide. La résistivité dépend de la formulation exacte et varie de 50 à 1 000 ohm-mètres. Bien que le béton conduise mal l'électricité par rapport aux métaux, il est un meilleur conducteur que le verre et d'autres matériaux. Un mélange de béton à faible résistivité contribue à la corrosion des structures en acier encastrées ou attachées à celui-ci.
Conduire
Bien que les composés de plomb puissent être de bons isolants, le plomb pur est un métal conducteur d'électricité, ce qui en fait un mauvais isolant. La résistivité du plomb est de 22 milliardièmes d'ohm-mètre. Il est utilisé dans les contacts électriques car, étant un métal relativement mou, il se déforme facilement lorsqu'il est serré et établit une connexion solide. Par exemple, les connecteurs des batteries de voiture sont généralement en plomb. Le démarreur d'une voiture consomme brièvement plus de 100 ampères de courant, ce qui nécessite une connexion robuste à la batterie.
Or
L'or est un mauvais isolant et un bon conducteur, ayant une résistivité de 22,4 milliardièmes d'ohm-mètre. Comme pour le plomb, l'or est largement utilisé pour établir des contacts électroniques. Contrairement à de nombreux autres métaux, il est très stable chimiquement et résiste à la corrosion qui dégrade les autres types de connecteurs électriques.