Chất dẫn điện và chất cách điện - Yếu tố ảnh hưởng và ứng dụng THỰC TIỄN

Chất dẫn điện là gì?

Chất dẫn điện là chất cho dòng điện đi qua, chúng được gọi là vật liệu dẫn điện khi sử dụng làm các vật hay bộ phận có vai trò dẫn điện. Chất dẫn điện cho dòng điện đi theo 1 hoặc nhiều hướng,… khiến chuyển đổi nhiệt hoặc ánh sáng từ nguồn này sang nguồn khác do các electron trong các vật liệu này hoạt động chuyển rời dễ dàng. Kim loại như vàng, đồng, sắt,..; con người, đất, nước,.. đều là các chất dẫn điện vì vậy khi điện bị rò rỉ con người sẽ gặp nguy hiểm do dòng điện chạy qua cơ thể.

Các một số kim loại dẫn điện tốt

Kim loại là các chất dẫn điện, sau đây cùng AME Group tìm hiểu chi tiết về 1 số chất dẫn điện tốt này nhé

Vàng

Vàng (Au) là chất dẫn điện tốt, chịu nhiệt và khó bị oxi hóa, tính thẩm mỹ cao nên được xếp vào kim loại quý. Kim loại này có độ quý giá nên ít được sử dụng để làm các thiết bị dẫn điện mà chúng có giá trị trao đổi tiền tệ, trang sức trên thị trường hiện nay. Để đảm bảo an toàn, các thợ điện, người thường xuyên tiếp xúc với điện hoặc người bị điện giật cần tháo bỏ trang sức bằng vàng để tránh dòng điện lan nhanh gây nguy hiểm đến tính mạng.

Vàng là chất dẫn điện tốt

Đồng

Đồng (Cu) là vật liệu dẫn điện tốt có tính mềm, dễ uốn dễ tạo hình được ứng dụng chủ yếu làm lõi dây dẫn điện, cuộn dây hoặc chế tác các đồ thủ công mỹ nghệ. Dạng hợp chất của đồng cói màu xanh nên còn được ứng dụng để làm thuốc nhuộm trong sản xuất vải.

Đồng dẫn điện tốt, ứng dụng trong lõi dây dẫn

Bạc

Bạc (Ag) có khả năng dẫn điện rất tốt, mềm, dễ uốn, ánh kim loại đẹp mắt và có  giá trị tài sản khá cao. Vì vậy kim loại này ít được sử dụng trong ngành công nghiệp điện. Bạc sử dụng để đúc tiền, tránh gương, làm đồ trang sức, thủ công, mỹ nghệ,…

Bạc có khả năng dẫn điện tốt

Nhôm

Nhôm (Al) là chất dẫn điện trung bình có tính dẻo, khó bị oxi hóa, nóng chảy ở nhiệt độ cao. Nhôm được ứng dụng để chế tạo làm lõi dây dẫn điện, làm vách ngăn xây dựng, sản xuất tôn,…

Nhôm dẫn điện ở mức trnh bình, được ứng dụng khá phổ biến

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất dẫn điện

Khả năng dẫn điện của chất dẫn điện có thể ảnh hưởng bởi 3 yếu tố chính như sau:

• Hình dạng: Vật liệu dày hơn có khả năng dẫn điện tốt hơn loại mỏng có cùng kích thước bởi lượng nguyên tử tăng thì số lượng electron tự do hoạt động nhiều hơn.
• Kích thước: 2 mẫu vật liệu có cùng độ dày thì mảnh ngắn có khả năng dẫn điện tốt hơn mảnh dài do quãng đường di chuyển của electron ngắn hơn.
• Nhiệt độ: Hầu như các kim loại đều dẫn điện tốt hơn khi ở nhiệt độ chuẩn và dẫn điện thấp hơn khi nhiệt độ cao, một số loại trở thành chất siêu dẫn khi ở nhiệt độ cực thấp.

Ứng dụng của chất dẫn điện

Trong thực tế, chất dẫn điện được ứng dụng đa dạng trong đời sống, cụ thể như sau:

• Sử dụng các chất dẫn điện trong bộ tản nhiệt xe hơi để loại bỏ nhiệt khỏi động cơ giúp xe vận hành êm ái, an toàn.
• Dùng sắt để làm các động cơ xe nhờ khả năng dẫn nhiệt
• Dùng các tấm sắt với mục đích hấp thụ nhiệt nhanh chóng
• Ứng dụng làm xoong nồi nấu ăn dùng cho bếp từ, bếp gas.
• Dùng thủy ngân trong nhiệt kế để kiểm tra nhiệt độ nhanh chóng
• Ứng dụng trong hệ thống dây mạng nhờ các vật liệu như đồng, thép, nhôm,…
• Sử dụng làm dây dẫn, các linh kiện điện tử, thanh bán dẫn trong aptomat, cầu dao,…

Ứng dụng của chất dẫn điện

Chất cách điện là gì?

Chất cách điện là vật liệu không cho dòng điện đi qua hay nói cách khác là chống lại dòng điện. Các vật liệu này có điện trở suất lớn 106 – 1015 Ωm, khả năng liên kết các nguyên tử trong chúng rất mạnh và bão hòa khiến các electron tự do không thể di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác.

Chất cách điện hiện có nhiều loại như các chất rắn hoặc chất lỏng trong tự nhiên: đá, gỗ, thủy tinh, cao su, nhựa tổng hợp, giấy, dầu mỏ,…

Các loại chất cách điện tốt

Hiện nay có 3 nhóm vật liệu dẫn điện tốt phổ biến bao gồm:

• Vật liệu cách điện dạng rắn: Đây là loại thường gặp nhất có hằng số điện môi cao, có thể xảy ra hiện được phóng điện bề mặt ở loại vật liệu cách điện này. Một số loại phổ biến có thể kể đến:
• Sơn cách điện, men
• Nhựa tổng hợp, nhựa cao su
• Xi măng, đá, mica, thủy tinh
• Giấy, vải, lụa,…

Trong đó mica và vật liệu cách điện tốt nhất tuy nhiên hóa thành khá cao, sử dụng trong các máy biến áp. Các vật liệu khác như giấy, sợi, vải,… dẫn nhiệt kém, cách điện kém tiu nhiên được sử dụng phổ biến do giá thành rẻm độ bền cơ học khá cao.

Vật liệu cách điện dạng rắn

• Vật liệu cách điện dạng lỏng: Bao gồm các loại dầu như dầu mỏ, dầu biến thế, dầu cáp đặc, dầu cáp loãng, dầu silicon. Chúng được sử dụng để chế tạo các thiết bị cách điện tuy nhiên cần lưu ý đến các thông số như điện trở suất, hằng số điện môi, tổn hao điện môi và độ bền điện môi.

Vật liệu cách điện dạng lỏng

• Vật liệu cách điện khí: Không khí, khí SF6 thường được dùng làm chất cách điện của các đường dây tải điện trên không. Trong đó khí Hidro có tính nhẹ, dẫn truyền tốt dùng làm mát các thiết bị như máy phát điện, máy bù đồng công suất lớn. Nito ứng dụng trong sản xuất linh kiện điện tử như tranzito, diot, ic,… Một số loại loại khí hiếm khác như Argon, neon hơi thủy ngân có thể được ứng dụng làm các thiết bị đo, bóng đèn,…

Vật liệu cách điện khí

Ứng dụng của chất cách điện

Chất cách điện là một phần quan trọng trong đời sống không thua kém các vật liệu dẫn điện. Chúng giúp đảm bảo an toàn cho con người khi sử dụng hay vận hành các thiết bị, hệ thống điện khác nhau. Sau đây là các ứng dụng cụ thể:

• Chất cách điện cao su dùng làm lốp xe dẻo dai, chịu nhiệt cao, đảm bảo an toàn khi tiếp xúc với đất là chất dẫn điện.
• Sử dụng chất cách điện trong chai nhựa nhiệt dẻo, trần nhà, tường chống cháy
• Sử dụng chất cách điện trong các thiết bị, bảng mạch, thên thống điện áp cao, làm vỏ dây cáp,… tránh tình trạng rò rỉ điện ảnh hưởng đến tính mạng con người.

Dòng điện trong kim loại là gì?

Kim loại là chất dẫn điện tốt, chúng được cấu tạo từ các nguyên tử, các electron thoát khỏi nguyên tử và chuyển động từ do trong kim loại, một gần còn lại thì chúng chuyển động tại vị trí cố định. Dòng điện trong kim loại là dòng các electron dịch chuyển có hướng từ cực âm đến cực dương của nguồn điện.

Dòng điện trong kim loại

Như vậy, chất dẫn điện và chất cách điện được ứng dụng rất nhiều trong đời sống, mang đến các lợi ích khác nhau cho con người, vừa giúp đảm bảo hiệu quả và an toàn tối ưu. Hãy tiếp tục theo dõi AME Group trong các bài viết tiếp theo để có được những thông tin hữu ích nhất bạn nhé!