השימושים במוליכים ומבודדים חשמליים

מעגלים חשמליים ואלקטרוניים - והטכנולוגיות המודרניות המשתמשות בהם - לא יכלו לפעול כראוי ללא סיוע של מבודדים ומוליכים חשמליים. רכיבים חיוניים אלה ניתן למצוא במגוון רחב של סביבות, עשויים פלסטיק, זכוכית, גומי וחומרים אחרים. דוגמאות למבודדים ומוליכים ניתן למצוא בבית, ברחוב, במשרד ובמספר עצום של מקומות אחרים.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

מבודדי חשמל, כמו זכוכית, גומי, קרמיקה ופלסטיק, מציגים עמידות המעכבת או לחלוטין מונעת מעבר חשמל. לעומת זאת, מוליכים חשמליים כמו המתכות הנפוצות ביותר - כסף, נחושת ופלדה - מגלים עמידות מועטה לזרימה חשמלית המעודדת נסיעה של חשמל. דוגמאות לכל אחת מהן ניתן למצוא בהגדרות הארציות ביותר. כבלי טעינה משתמשים בשניהם בכדי להעביר חשמל ממקור חשמל למכשיר אלקטרוני.

אם חומר הוא מבודד או מוליך נקבע על ידי האלקטרונים של אותו חומר. בעוד שכוחות חיצוניים יכולים לאלץ חלק מהאלקטרונים של חומר עיקש להעביר לחומר אחר - כפי שקורה כאשר חיכוך בין עור לבד גורם לסטטי חשמל לבנייה - בדרך כלל, לאלקטרונים של חומר יש מעט חופש לנוע או קשורים בצורה כה רופפת שהם נסחפים בחלל שבין חומר אטומים. בדרך כלל לא ניתן לשנות מאפיין זה, אך בתרחישים מסוימים, כגון מתכות מחומצנות, זה אפשרי עבור מוליך להתדרדר למוליך למחצה - חומר עם התנגדות הנופל בין מבודד ל- מנצח. סיליקון, המשמש להדפסת מעגלים ורכיבים אלקטרוניים אחרים, הוא מוליך למחצה בעל חשיבות מכרעת.

כאשר לאלקטרונים של חומר אין מעט חופש לעבור מאטום לאטום, החומר מתפקד כמבודד חשמל. דוגמאות לכך כוללות זכוכית, גומי, פלסטיק ואוויר - שלושת הראשונים משמשים לעתים קרובות במעגלים אלקטרוניים ובחיווט. בפרט, גומי משמש לעתים קרובות כמבודד לביש כדי להגן על חשמלאים ומומחים אחרים מפני זעזועים שעלולים להיות מסוכנים או קטלניים ללא הגנה. יחד עם זאת, משתמשים בפלסטיק בציפוי כבלים חשמליים על מנת להבטיח שחשמל יזרום רק ממקור החשמל למכשירים החשמליים שלכם. בייצור חשמל כבלים חשמליים מוגנים מפני מתכת המגדלים הנושאים אותם עם מבודדי זכוכית גדולים.

בניגוד למבודדים, בחומרים מוליכים יש אלקטרונים הנעים ברפיון בין האטומים של אותו חומר. מתכות הן המוליכים הידועים ביותר עם כסף, נחושת וזהב העומדים כשלוש המתכות המוליכות ביותר הידועות. כמעט כל החוטים והלחמה המשמשים לחיבור רכיבים חשמליים עשויים מאחת משלוש המתכות הללו. נוזלים רבים מתפקדים גם כמוליכים. סוללות בעלות קיבולת גדולה כוללות אלקטרוליטים המאפשרים מעבר של חשמל מהסוללה אל מסופי הסוללה.