Kuris būtų geriausias izoliatorius: deimantas, auksas, švinas ar betonas?

Deimantai, auksas, švinas ir betonas turi labai skirtingas elektrines charakteristikas, įskaitant jų gebėjimą praleisti elektrą. Dvi iš šių medžiagų yra elektros laidininkai, o dvi - izoliatoriai. Auksas ir švinas, būdami metalais, blogai izoliuoja. Deimantai ir betonas yra nemetaliniai ir turi geras izoliacines savybes, tačiau deimantas būtų geresnis izoliatorius dėl stipraus atsparumo.

Standartinis elektros laidas susideda iš metalinio laidininko, apsupto izoliacine plastikine striuke; laidininkas neša elektros srovę ten, kur reikia, o izoliatorius saugiai apsaugo elektrą nuo klaidžiojančių kitų laidų ar laidžių medžiagų. Laidininkai neša labai mažą varžą. Kita vertus, izoliatoriai stipriai priešinasi srovei, efektyviai blokuodami elektros srovę. Laidumas priklauso nuo elektronų, kurie skrieja aplink medžiagos atomus. Geruose laidininkuose elektronai laisvai juda, todėl srovė gali lengvai tekėti. Izoliatoriuje elektronai yra labiau apriboti, todėl elektros srovė juda blogai.

Kuo geresnis izoliatorius, tuo didesnis pasipriešinimas. Mokslininkai matuoja izoliacines medžiagas pagal varžą - varžą omais, padaugintus iš atstumo, kurį jis turi nuvažiuoti, ir naudoja tokius vienetus kaip omų ir metrų matuokliai. Pavyzdžiui, stiklo, izoliatoriaus, varža yra didesnė nei 1 milijardas omų, o aliuminio, laidininko, matuoja 26 milijardus omų metrą.

Viena iš sunkiausiai žinomų medžiagų deimantas taip pat yra puikus elektros izoliatorius. Deimantuose anglies atomai - nemetalas - yra tvirtai laikomi trimatėje kristalų formacijoje. Jo varža yra maždaug 100 kvadrilijonų omų, arba 1, po to - 16 nulių.

Betonas yra mineralų mišinys, įskaitant smėlį, skaldą ir žvyrą. Portlandcementis suriša mišinį, kad būtų kieta kieta medžiaga. Varža priklauso nuo tikslios formulės ir svyruoja nuo 50 iki 1000 omų metrų. Nors betonas prastai praleidžia elektrą, palyginti su metalais, jis yra geresnis laidininkas nei stiklas ir kitos medžiagos. Mažo atsparumo betono mišinys prisideda prie įterptų arba prie jo pritvirtintų plieninių konstrukcijų korozijos.

Nors švino junginiai gali būti geri izoliatoriai, grynas švinas yra metalas, kuris praleidžia elektrą, todėl jis yra prastas izoliatorius. Švino varža yra 22 milijardai omo metro. Jis mato naudojimąsi elektros kontaktuose, nes būdamas gana minkštas metalas, priveržiamas lengvai deformuojasi ir užmezga tvirtą jungtį. Pavyzdžiui, automobilių akumuliatorių jungtys paprastai yra pagamintos iš švino. Automobilio starterio variklis trumpam pasisavina daugiau kaip 100 amperų, ​​todėl reikia tvirtai prijungti prie akumuliatoriaus.

Auksas yra prastas izoliatorius ir geras laidininkas, jo varža yra 22,4 milijardo omo metro. Kaip ir švino atveju, auksas plačiai naudojamas elektroniniams kontaktams užmegzti. Skirtingai nuo daugelio kitų metalų, jis yra labai chemiškai stabilus ir atsparus korozijai, kuri ardo kitų tipų elektrines jungtis.