Elektrische Leiter und Nichtleiter - einfach und anschaulich erklärt (Kann 2024)
Isolator, eine von verschiedenen Substanzen, die den Fluss elektrischer oder thermischer Ströme blockieren oder verzögern.
Atom: Leiter und Isolatoren
Die Art und Weise, wie Atome miteinander verbunden sind, beeinflusst die elektrischen Eigenschaften der Materialien, die sie bilden. Zum Beispiel in Materialien, die von zusammengehalten werden
Obwohl ein elektrischer Isolator normalerweise als nichtleitendes Material angesehen wird, wird er tatsächlich besser als schlechter Leiter oder als Substanz mit hohem Widerstand gegen den Stromfluss beschrieben. Verschiedene isolierende und leitende Materialien werden in dieser Hinsicht mittels einer Materialkonstante, die als spezifischer Widerstand bekannt ist, miteinander verglichen. Siehe auch Halbleiter.
Elektrische Isolatoren werden verwendet, um Leiter in Position zu halten und sie voneinander und von umgebenden Strukturen zu trennen. Sie bilden eine Barriere zwischen unter Spannung stehenden Teilen eines Stromkreises und beschränken den Stromfluss nach Wunsch auf Drähte oder andere leitende Pfade. Die Isolierung elektrischer Schaltkreise ist eine notwendige Voraussetzung für den erfolgreichen Betrieb aller elektrischen und elektronischen Geräte. Als elektrische Isolatoren werden verschiedene Arten von Materialien verwendet, wobei die Auswahl in erster Linie auf der Grundlage der spezifischen Anforderungen jeder Anwendung erfolgt. Die für die elektrische Verkabelung von Haushalten und Industrieanlagen verwendeten Kupferleiter sind durch Gummi oder Kunststoff voneinander und vom Gebäude isoliert. Freileitungen werden von Porzellanisolatoren getragen, die von der Exposition im Freien nicht betroffen sind. Große elektrische Generatoren und Motoren, die bei hohen Spannungen und hohen Temperaturen arbeiten, sind häufig mit Glimmer isoliert. In einigen Anwendungen wird eine feste Isolierung in Verbindung mit einer flüssigen oder gasförmigen Isolierung verwendet. In Hochspannungstransformatoren sorgt beispielsweise eine feste Isolierung für mechanische Steifigkeit, während Öl oder andere flüssige Substanzen zu einer erhöhten Isolationsfestigkeit beitragen und dazu dienen, Wärme aus dem Gerät abzuleiten. In den mikroskopischen Strukturen von integrierten Schaltkreisen können Isoliermaterialien wie Siliziumnitrid in Dicken von nur einem Mikrometer verwendet werden.
Zu den wärmeisolierenden Materialien gehören Glasfaser, Kork und Steinwolle, eine Mineralwolle, die durch Einblasen eines Dampfstrahls durch geschmolzenes Kieselgestein oder Kalkstein oder durch Schlacke hergestellt wird. Diese und andere Substanzen mit geringer Wärmeleitfähigkeit verzögern den Wärmefluss. Sie unterbrechen den Wärmestromweg durch ihre Opazität gegenüber Strahlungswärme und durch Zwischenschaltung zahlreicher Lufträume. Die Wärmeleitfähigkeit ist normalerweise für ein bestimmtes Material nicht konstant, sondern variiert mit der Temperatur. Die Leitfähigkeit nimmt bei den meisten Metallen und anderen kristallinen Feststoffen mit zunehmender Temperatur ab, bei amorphen Substanzen wie Glas jedoch.
