فيزياء العوازل

عازل ، أي من المواد المختلفة التي تمنع أو تؤخر تدفق التيارات الكهربائية أو الحرارية.

ذرة: الموصلات والعوازل

تؤثر طريقة ارتباط الذرات معًا على الخواص الكهربائية للمواد التي تتكون منها. على سبيل المثال ، في المواد التي عقدتها معا

على الرغم من أن العازل الكهربائي يُنظر إليه عادةً على أنه مادة غير موصلة ، إلا أنه في الواقع يوصف بشكل أفضل بأنه موصل فقير أو مادة ذات مقاومة عالية لتدفق التيار الكهربائي. تتم مقارنة المواد العازلة والموصلة المختلفة مع بعضها البعض في هذا الصدد عن طريق ثابت مادي يعرف باسم المقاومة. انظر أيضًا أشباه الموصلات.

يتم استخدام العوازل الكهربائية لتثبيت الموصلات في مكانها ، وفصلها عن بعضها البعض ومن الهياكل المحيطة بها. إنها تشكل حاجزًا بين الأجزاء المفعمة بالطاقة من دائرة كهربائية وتحصر تدفق التيار إلى الأسلاك أو المسارات الموصلة الأخرى حسب الرغبة. يعد عزل الدوائر الكهربائية مطلبًا ضروريًا للتشغيل الناجح لجميع الأجهزة الكهربائية والإلكترونية. يتم استخدام أنواع مختلفة من المواد كعوازل كهربائية ، ويتم الاختيار بشكل أساسي على أساس المتطلبات المحددة لكل تطبيق. يتم عزل الموصلات النحاسية المستخدمة في الأسلاك الكهربائية للمنازل والمنشآت الصناعية عن بعضها البعض وعن المبنى بواسطة المطاط أو البلاستيك. يتم دعم خطوط الكهرباء العلوية على العوازل من البورسلين التي لا تتأثر بالتعرض الخارجي. كثيرا ما يتم عزل المولدات والمحركات الكهربائية الكبيرة التي تعمل بجهود عالية ودرجات حرارة عالية بالميكا. في بعض التطبيقات ، يتم استخدام العزل الصلب مع العزل السائل أو الغازي. في المحولات ذات الجهد العالي ، على سبيل المثال ، يوفر العزل الصلب صلابة ميكانيكية ، بينما يساهم الزيت أو المواد السائلة الأخرى في زيادة قوة العزل ويعمل على إزالة الحرارة من المعدات. في الهياكل المجهرية للدوائر المتكاملة ، يمكن استخدام مواد عازلة مثل نيتريد السليكون بسماكات صغيرة مثل الميكرون.

تشمل المواد العازلة الحرارية الألياف الزجاجية والفلين والصوف الصخري ، وهو صوف معدني يتم إنتاجه عن طريق نفخ نفث البخار من خلال الصخور السليكونية المنصهرة أو الحجر الجيري أو من خلال الخبث. هذه وغيرها من المواد ذات الموصلية الحرارية المنخفضة تؤخر معدل تدفق الحرارة. إنهم يفصلون مسار تدفق الحرارة من خلال تعتيمهم على الحرارة المشعة ومن خلال تداخل العديد من المساحات الهوائية. عادة ما تكون الموصلية الحرارية غير ثابتة لأي مادة معينة ولكنها تختلف مع درجة الحرارة. تنخفض الموصلية مع زيادة درجة الحرارة في معظم المعادن والمواد الصلبة البلورية الأخرى ، ولكنها تزداد في المواد غير المتبلورة مثل الزجاج.