Conductor y Aislante son términos que describen si un material dado tiene propiedades favorables para conducir electricidad o calor. los diferencia principal entre conductor y aislante es que una Conductor conduce bien la electricidad o el calor., mientras que un El aislante conduce la electricidad o el calor pobremente.. En función de si estamos interesados en la capacidad de un material para conducir electricidad o calor, usamos términos eléctrico conductor / aislante o térmico conductor / aislante.
UNA conductor termico Conduce bien el calor. La tasa de transferencia de calor, o la corriente de calor, entre dos objetos que tienen una diferencia de temperatura de es dado por
dónde, y son el área de la sección transversal y la longitud del conductor que transfiere el calor respectivamente. La carta se llama el conductividad térmica, medido en unidades de W m-1 K-1. Esta carta caracteriza la capacidad del material para conducir el calor. Por ejemplo, el cobre tiene una conductividad térmica de aproximadamente 390 W m-1 K-1 mientras que la madera seca tiene una conductividad térmica de aproximadamente 0.05 W m-1 K-1.
La capacidad de un material para conducir. electricidad se caracteriza por su conductividad eléctrica (), que se define como el recíproco de la resistividad del material. Es decir,
dónde, es la densidad de corriente y Es la fuerza del campo eléctrico. En realidad, la conductividad de un material se calcula más a menudo usando la fórmula
dónde, es la longitud del conductor y es la sección transversal del conductor. es la resistencia del conductor, dada por la relación de la diferencia de potencial entre el conductor y la corriente a través del conductor. Las unidades para medir la conductividad eléctrica son S m.-1 (Siemens por metro). El cobre tiene una conductividad eléctrica de aproximadamente 5,9 × 10.7 S m-1. Mientras que el plomo tiene una conductividad eléctrica de aproximadamente 4,6 × 10.6 S m-1.
Dimensiones utilizadas para calcular la conductividad.
En los metales, los electrones son los principales responsables de llevar la corriente y el calor. Por lo tanto, las conductividades eléctricas y térmicas están estrechamente relacionadas. La relación está dada por la Ley de wiedemann-franz:
donde, T es la temperatura absoluta (en grados Kelvin) y es una constante llamada Constante de lorenz ().
los Relación entre conductividad térmica y eléctrica. Los no metales no están tan claramente relacionados: esto se debe a que la electricidad siempre es transportada por gratis cargar portadores, mientras que el calor también puede ser conducido por vibraciones de iones que no son libres de moverse. Típicamente, los materiales con enlaces metálicos son buenos conductores térmicos y eléctricos, porque contienen electrones libres que pueden moverse fácilmente y conducir electricidad y calor..
Un material con una conductividad térmica baja se llama aislante térmico. El vidrio también es un buen aislante, con una conductividad térmica de aproximadamente 0,8 W m-1 K-1. El aire es un aislante térmico aún mejor, con una conductividad térmica de aproximadamente 0,02 W m-1 K-1. El vidrio de doble vidrio hace uso de la baja conductividad térmica del aire para aislar los hogares al tener una capa de aire atrapada entre dos capas de vidrio.
similar, aislantes electricos Son materiales con baja conductividad eléctrica. El PVC, que se utiliza para aislar cables, tiene una conductividad muy baja del orden de 10-12 - 10-13 S m-1. Típicamente, los materiales hechos de polímeros (que tienen enlaces covalentes entre ellos con muy pocos electrones libres) son buenos aislantes térmicos y eléctricos porque la mayoría de sus electrones están estrechamente unidos..
Conductores Son buenos en la conducción de calor y / o electricidad.
Aislantes No son buenos para conducir calor y / o electricidad..
El mejor conductores Tienen muchos portadores libres, como los electrones..
El mejor aislantes no tienen muchos portadores libres.
Imagen de cortesía
"Un diagrama un tanto caricaturesco de la geometría de la ecuación de resistividad". Por Usuario: Omegatron (Trabajo propio) [CC BY-SA 3.0], a través de Wikimedia Commons