המאפיינים של מבודדים

מבודד הוא חומר שהוא מוליך גרוע של חשמל או חום. כמה מבודדים נפוצים כוללים עץ, פלסטיק, זכוכית, חרסינה וקלקר; קלקר ופלסטיק רואים שימוש נרחב ביישומים ביתיים. רצפות, גגות ומרתפים מקבלים לעתים קרובות בידוד קצף אוריטן, מכיוון שהוא מקטין את עלויות החימום על ידי שמירה על חום בבתים. מספר מאפיינים מגבילים את יכולת המבודד להוביל חום וחשמל.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

מבודדים הם מוליכים גרועים של חום וחשמל, עקב קשירה הדוקה של אלקטרונים באטומים ובמולקולות שלהם. דוגמאות לכך כוללות אוויר, גומי, טפלון, קלקר, בד ופיברגלס.

היכולת לעכב זרם חשמלי מהמעבר מכונה התנגדות חשמלית; מאפיין זה נמדד ביחידות הנקראות אוהם. כאשר וולט אחד מייצר אמפר אחד של זרם באובייקט, ההתנגדות היא 1 אוהם. אוהם הוא יחידת התנגדות קטנה מאוד; למוליך יכול להיות התנגדות של אוהם או שניים, ואילו למבודדים יש מדידות אוהם במיליארדים. לכל החומרים למעט מוליכי-על יש עמידות מסוימת; למוליכים יש התנגדות נמוכה, ואילו למבודדים יש רמות התנגדות גבוהות.

כל המבודדים יובילו חום וחשמל אם יהיו נתונים למתח גבוה במיוחד. במתח גבוה מאוד, הרכב החומר יאבד מיכולות הבידוד שלו; המתח בו מתרחש שינוי זה מכונה מתח הפירוק, המכונה גם חוזק דיאלקטרי. כדוגמה, שקול אוויר, בדרך כלל מבודד מצוין. ברק עובר באוויר מכיוון שהמתח הגבוה מאוד שלו מציף או מפרק את יכולת האוויר לבודד. לבודדים שונים מתח פירוק שונה, והם משמשים למטרות שונות. לדוגמה, פלסטיק עשוי לשמש כמבודד במשקי בית שבהם המתח אינו גבוה במיוחד, אך לא ניתן להשתמש בו למטרות תעשייתיות. קרמיקה היא אחד המבודדים הטובים ביותר ביישומים כאלה, מכיוון שיש לו מתח פירוק גבוה מאוד.

במבודדים, האלקטרונים הערכיים (החיצוניים) מוחזקים היטב. כאשר תנועת האלקטרונים מוגבלת, שום זרם אינו יכול לזרום, מה שהופך חומרים בעלי תכונה זו - למשל, שאינם מתכות כגון זכוכית, עץ ופלסטיק - מבודדים מצוינים. זה גם מעכב את זרימת החום. הסיבה שרוב הנוזלים והפתרונות המימיים אינם מבודדים חשמליים טובים היא שהם מכילים יונים המאפשרים זרם חשמלי לזרום; כנ"ל לגבי פלסטיק רטוב ועץ.

חדירות אוויר, היכולת של חומר לאפשר זרימת אוויר דרך נקבוביותיו, היא תכונה הכרחית עבור מבודדי חום או מבודדים תרמיים מסוימים. לבודדים טובים יש חדירות אוויר גבוהה, מכיוון שהאוויר עצמו הוא מבודד טוב. דוגמאות כוללות בד, כמו כפפה לתנור, והפיברגלס המשמש לבידוד חום ביתי.