導體和電介質是具有不同程度的導電性並對電場作用作出不同反應的物理物質。材料的相反特性廣泛用於電氣工程的所有領域。
什麼是導體和電介質
導體 - 具有自由電荷的物質，能夠在外部電場的影響下定向移動。這些特點是：
- 金屬及其熔體；
- 天然碳（煤、石墨);
- 電解質 - 鹽、酸和鹼的溶液；
- 電離氣體（等離子體).
材料的主要性能：自由電荷 - 固體導體中的電子和溶液和熔體中的離子，在導體的整個體積中移動，傳導電流。在施加到導體的電壓的影響下，會產生傳導電流。電阻率和電導率是材料的主要指標。
介電材料的性質與導體相反 電.電介質（絕緣體) - 由中性原子和分子組成。它們沒有在電場的影響下移動帶電粒子的能力。電場中的電介質在表面上積累未補償的電荷。它們形成指向絕緣體內部的電場，電介質被極化。
作為極化的結果，電介質表面上的電荷傾向於降低電場。電絕緣材料的這種性質稱為電介質的介電常數。
材料的特性和物理性能
導體的參數決定了它們的應用範圍。主要物理特性：
- 電阻率——表徵物質阻止電流通過的能力；
- 電阻溫度係數 - 表徵指標隨溫度變化的值；
- 熱導率——單位時間內通過一層材料的熱量；
- 接觸電位差 - 當兩種不同的金屬接觸時發生，用於 熱電偶 用於溫度測量；
- 拉伸強度和拉伸伸長率 - 取決於金屬的類型。
當冷卻到臨界溫度時，導體的電阻率趨於零。這種現象稱為超導。
表徵導體的特性：
- 電阻和電導率；
- 化學 - 與環境的相互作用，防腐蝕，通過焊接或錫焊連接的能力；
- 物理 - 密度，熔點。
電介質的一個特點是抵抗電流的影響。電絕緣材料的物理性能：
- 介電常數——絕緣體在電場中極化的能力；
- 比容電阻；
- 電氣強度；
- 介電損耗角正切。
絕緣材料的特點是以下參數：
- 電氣 - 擊穿電壓的大小，電氣強度；
- 物理 - 耐熱性；
- 化學 - 在腐蝕性試劑中的溶解性，防潮性。
介電材料的種類和分類
絕緣子根據幾個標準分為幾組。
按物質的聚集狀態分類：
- 固體——玻璃、陶瓷、石棉；
- 液體——植物油和合成油、石蠟、液化氣、合成電介質（矽和有機氟化合物氟利昂、氟利昂）；
- 氣態——空氣、氮氣、氫氣。
電介質可以是天然的或人造的、有機的或合成的。
有機天然絕緣材料包括植物油、纖維素和橡膠。它們的特點是耐熱性和耐濕性低，老化快。合成有機材料是各種類型的塑料。
天然來源的無機電介質包括：雲母、石棉、白雲母、金雲母。物質耐化學侵蝕，耐高溫。人造無機介電材料——玻璃、瓷器、陶瓷。
為什麼電介質不導電？
低電導率是由於介電分子的結構。物質的粒子彼此密切相關，它們不能離開原子並在整個材料體積中移動。在電場的影響下，原子的粒子能夠稍微鬆散——極化。
根據極化機理，介電材料分為：
- 非極性 - 具有電子極化的各種聚集狀態的物質（惰性氣體、氫氣、聚苯乙烯、苯）；
- 極性 - 具有偶極弛豫和電子極化（各種樹脂、纖維素、水）；
- 離子 - 無機來源的固體電介質（玻璃、陶瓷）。
物質的介電特性不是恆定的。在高溫或高濕的影響下，電子脫離原子核，獲得自由電荷的性質。在這種情況下，電介質的絕緣質量會降低。
可靠的電介質是具有不超過臨界值且不會破壞系統運行的低洩漏電流的材料。
電介質和導體在哪裡使用？
這些材料用於人類活動的所有使用電流的領域：工業、農業、儀器製造、電網和家用電器。
導體的選擇取決於其技術特性。由銀、金、鉑製成的產品電阻率最低。由於成本高，它們的使用僅限於太空和軍事目的。銅和鋁的導電性稍差一些，但它們的相對便宜導致它們被廣泛用作 電線電纜產品.
不含雜質的純金屬更好地傳導電流，但在某些情況下需要使用具有高電阻率的導體 - 用於生產變阻器、電爐和電加熱器。為此目的，使用鎳、銅、錳（錳、康銅）的合金。鎢和鉬的電導率比銅低 3 倍，但它們的特性廣泛用於電燈和無線電設備的生產。
固體電介質是確保導電元件安全和不間斷運行的材料。它們用作電絕緣材料，防止電流洩漏，將導體彼此隔離，與設備外殼隔離，與大地隔離。這種產品的一個例子是介電手套，在我們的 文章.
液體電介質用於 電容器, 電力電纜、汽輪發電機循環冷卻系統和高壓油斷路器。材料用作填充和浸漬。
氣體絕緣材料。空氣是一種天然絕緣體，也提供散熱。氮氣用於不能接受氧化過程的地方。氫氣用於具有高熱容量的強大發電機。
導體和電介質的協同工作，保證了設備和供電網絡的安全穩定運行。為手頭的任務選擇特定元素取決於物質的物理特性和技術參數。
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