คุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้า

ฉนวนเป็นวัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้าหรือความร้อนที่ไม่ดี ฉนวนทั่วไปบางชนิด ได้แก่ ไม้ พลาสติก แก้ว พอร์ซเลน และโฟม โฟมและพลาสติกมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในครัวเรือน พื้น หลังคา และชั้นใต้ดินมักได้รับฉนวนยูรีเทนโฟม เนื่องจากช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนด้วยการรักษาความร้อนในบ้าน คุณสมบัติหลายประการจำกัดความสามารถของฉนวนในการนำความร้อนและไฟฟ้า

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ฉนวนเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ไม่ดี เนื่องจากการยึดเกาะของอิเล็กตรอนอย่างแน่นหนาในอะตอมและโมเลกุลของพวกมัน ตัวอย่าง ได้แก่ อากาศ ยาง เทฟลอน โฟม ผ้า และไฟเบอร์กลาส

ความสามารถในการกีดขวางกระแสไฟฟ้าไม่ให้ไหลผ่านเรียกว่าความต้านทานไฟฟ้า คุณสมบัตินี้วัดเป็นหน่วยที่เรียกว่าโอห์ม เมื่อ 1 โวลต์สร้างกระแส 1 แอมแปร์ในวัตถุ ความต้านทานจะเท่ากับ 1 โอห์ม โอห์มเป็นหน่วยความต้านทานขนาดเล็กมาก ตัวนำอาจมีความต้านทานหนึ่งหรือสองโอห์มในขณะที่ฉนวนมีการวัดโอห์มเป็นพันล้าน วัสดุทั้งหมดยกเว้นตัวนำยิ่งยวดมีความต้านทานอยู่บ้าง ตัวนำมีความต้านทานต่ำ ในขณะที่ฉนวนมีระดับความต้านทานสูง

ฉนวนทั้งหมดจะนำความร้อนและไฟฟ้าหากอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่สูงมาก ที่แรงดันไฟฟ้าสูงมาก องค์ประกอบของวัสดุจะสูญเสียความสามารถในการเป็นฉนวน แรงดันไฟฟ้าที่เกิดการเปลี่ยนแปลงนี้เรียกว่าแรงดันพังทลายหรือที่เรียกว่าความเป็นฉนวน ตัวอย่างเช่น ให้พิจารณาว่าอากาศเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม ฟ้าแลบผ่านอากาศเนื่องจากแรงดันสูงมากล้น หรือพังทลาย ความสามารถของอากาศในการเป็นฉนวน ลูกถ้วยไฟฟ้าที่แตกต่างกันมีแรงดันพังทลายต่างกันและใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น พลาสติกอาจใช้เป็นฉนวนในครัวเรือนที่มีแรงดันไฟฟ้าไม่สูงมาก แต่ไม่สามารถใช้เพื่ออุตสาหกรรมได้ เซรามิกเป็นหนึ่งในฉนวนที่ดีที่สุดในการใช้งานดังกล่าว เนื่องจากมีแรงดันพังทลายสูงมาก

ในตัวฉนวน เวเลนซ์ (ด้านนอก) อิเล็กตรอนจะถูกยึดเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา เมื่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนถูกจำกัด กระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลได้ ทำให้สารมีคุณสมบัตินี้ ตัวอย่างเช่น อโลหะ เช่น แก้ว ไม้ และพลาสติก ซึ่งเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม นอกจากนี้ยังขัดขวางการไหลของความร้อน เหตุผลที่ของเหลวและสารละลายในน้ำส่วนใหญ่ไม่ใช่ฉนวนไฟฟ้าที่ดี เพราะมีไอออนที่ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ เช่นเดียวกับพลาสติกเปียกและไม้

การซึมผ่านของอากาศ ความสามารถของวัสดุในการปล่อยให้อากาศไหลผ่านรูพรุน เป็นคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับฉนวนความร้อนหรือฉนวนความร้อนบางชนิด ฉนวนที่ดีมีการซึมผ่านของอากาศสูง เนื่องจากตัวอากาศเองเป็นฉนวนที่ดี ตัวอย่าง ได้แก่ ผ้า เช่น ถุงมือเตาอบ และไฟเบอร์กลาสที่ใช้เป็นฉนวนความร้อนในบ้าน