Principal diferença - condutor vs. isolador

Condutor e Isolador são termos que descrevem se um determinado material tem propriedades favoráveis ​​para conduzir eletricidade ou calor. o principal diferença entre o condutor e o isolador é que um condutor conduz eletricidade ou calor bem, enquanto um isolador conduz eletricidade ou calor mal. Com base no fato de estarmos interessados ​​na capacidade de um material para conduzir eletricidade ou calor, usamos termos condutor / isolador elétrico ou condutor térmico / isolante.

O que é um condutor

UMA condutor térmico conduz bem o calor. A taxa de transferência de calor,

ou a corrente de calor, entre dois objetos com uma diferença de temperatura de

É dado por

Onde,

e

são a área da seção transversal e o comprimento do condutor que transfere calor, respectivamente. A carta

é chamado de condutividade térmica, medido em unidades de W m^-1 K^-1. Esta carta caracteriza a habilidade do material em conduzir calor. Por exemplo, o cobre tem uma condutividade térmica de cerca de 390 W m^-1 K^-1 enquanto a madeira seca tem uma condutividade térmica de cerca de 0,05 W m^-1 K^-1.

A capacidade de um material de conduzir eletricidade é caracterizada por sua condutividade elétrica (

), que é definido como o recíproco da resistividade do material. Isso é,

Onde,

é a densidade atual e

é a intensidade do campo elétrico. Na verdade, a condutividade de um material é mais frequentemente calculada usando a fórmula

Onde,

é o comprimento do condutor e

é a área da seção transversal do condutor.

é a resistência do condutor, dada pela razão da diferença de potencial através do condutor para a corrente através do condutor. As unidades para medir a condutividade elétrica são S m^-1 (Siemens por metro). O cobre tem uma condutividade elétrica de cerca de 5,9 × 10⁷ S m^-1. enquanto o chumbo tem uma condutividade elétrica de cerca de 4,6 × 10⁶ S m^-1.

Dimensões usadas para calcular a condutividade

Nos metais, os elétrons são os principais responsáveis ​​por transportar corrente, bem como calor. Portanto, as condutividades elétrica e térmica estão intimamente relacionadas. A relação é dada pelo Lei Wiedemann-Franz:

onde, T é a temperatura absoluta (em Kelvin) e

é uma constante chamada de Constante de Lorenz (

).

o relação entre condutividade térmica e elétrica pois os não-metais não são tão claramente relacionados: isso ocorre porque a eletricidade é sempre transportada por portadores de carga gratuita, enquanto o calor também pode ser conduzido por vibrações de íons que não são livres para se mover. Normalmente, os materiais com ligações metálicas são bons condutores térmicos e elétricos, porque contêm elétrons livres que podem se mover facilmente e conduzir eletricidade e calor.

O que é um isolador

Um material com baixa condutividade térmica é chamado de isolante térmico. O vidro também é um bom isolante, com uma condutividade térmica de cerca de 0,8 W m^-1 K^-1. O ar é um isolante térmico ainda melhor, com uma condutividade térmica de cerca de 0,02 W m^-1 K^-1. O vidro de vidro duplo faz uso da baixa condutividade térmica do ar para isolar as residências por ter uma camada de ar presa entre duas camadas de vidro.

De forma similar, isoladores elétricos são materiais com baixa condutividade elétrica. O PVC, que é usado para isolar cabos, tem uma condutividade muito baixa da ordem de 10^-12 – 10^-13 S m^-1. Normalmente, os materiais feitos de polímeros (tendo ligações covalentes entre eles com muito poucos elétrons livres) são bons isolantes térmicos e elétricos porque a maioria de seus elétrons são fortemente ligados.

Diferença entre condutor e isolador

Maestros são bons na condução de calor e / ou eletricidade

Isolantes não são bons na condução de calor e / ou eletricidade.

Ao melhor condutores têm muitos portadores livres, como elétrons.

Ao melhor isoladores não tem muitas operadoras gratuitas.

Imagem Cortesia

“Um diagrama um tanto caricatural da geometria da equação de resistividade.” pelo usuário: Omegatron (trabalho próprio) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons