Eristysfysiikka

Eriste, mikä tahansa eri aineista, jotka estävät tai hidastavat sähkö- tai lämpövirtojen virtausta.

atomi: Johtimet ja eristeet

Tapa, jolla atomit sitoutuvat toisiinsa, vaikuttaa niiden muodostamien materiaalien sähköisiin ominaisuuksiin. Esimerkiksi materiaaleissa, joita hallitsee

Vaikka sähköeristettä ajatellaan yleensä johtamattomaksi materiaaliksi, sitä itse asiassa kuvataan paremmin huonoksi johtimeksi tai aineeksi, jolla on korkea vastus sähkövirran virtaukselle. Erilaisia ​​eristäviä ja johtavia materiaaleja verrataan toisiinsa tässä suhteessa resistiivisyydeksi kutsutun materiaalin vakion avulla. Katso myös puolijohde.

Sähköeristeillä pidetään johtimia paikallaan, erottaen ne toisistaan ​​ja ympäröivistä rakenteista. Ne muodostavat esteen sähköpiirin jännitteisten osien välillä ja rajoittavat virran virtauksen johtoihin tai muihin johtaviin polkuihin haluttaessa. Sähköpiirien eristys on välttämätön edellytys kaikkien sähköisten ja elektronisten laitteiden onnistuneelle toiminnalle. Sähköeristeinä käytetään erityyppisiä materiaaleja, jotka valitaan ensisijaisesti kunkin sovelluksen erityisvaatimusten perusteella. Kodien ja teollisuuslaitosten sähköjohdotuksissa käytetyt kuparijohtimet on eristetty toisistaan ​​ja rakennuksesta kumilla tai muovilla. Ilmajohtoja tuetaan posliini-eristeissä, joihin ulkoilma ei vaikuta. Suuret sähkögeneraattorit ja moottorit, jotka toimivat korkeilla jännitteillä ja korkeissa lämpötiloissa, eristetään usein kiillellä. Joissakin sovelluksissa kiinteää eristystä käytetään neste- tai kaasumaisen eristyksen yhteydessä. Esimerkiksi korkeajännitemuuntajissa kiinteä eristys tarjoaa mekaanisen jäykkyyden, kun taas öljy tai muut nestemäiset aineet lisäävät eristyslujuutta ja poistavat lämmön laitteista. Integroitujen piirien mikroskooppisissa rakenteissa eristysmateriaaleja, kuten piinitridiä, voidaan käyttää niin pieninä paksuuksina kuin mikroni.

Lämmöneristysmateriaaleja ovat lasikuitu, korkki ja kivivilla, mineraalivilla, joka tuotetaan puhaltamalla höyrysuihku sulatetun piipitoisen kiven tai kalkkikivin tai kuonan läpi. Nämä ja muut aineet, joilla on matala lämmönjohtavuus, hidastavat lämmön virtausnopeutta. Ne hajottavat lämmön virtausreitin opasiteettinsä säteilylämpöä vastaan ​​ja sijoittamalla lukuisia ilmatiloja. Lämmönjohtavuus ei yleensä ole vakio mille tahansa tietylle materiaalille, mutta vaihtelee lämpötilan mukaan. Johtavuus laskee lämpötilan noustessa useimmissa metalleissa ja muissa kiteisissä kiintoaineissa, mutta se kasvaa amorfisissa aineissa, kuten lasissa.