Chất dẫn điện và chất cách điện luôn được sử dụng song song với nhau để hỗ trợ nhau cùng quản lý dòng điện một cách an toàn và hiệu quả nhất.
Chất dẫn điện là gì?
Chất dẫn điện là vật liệu hoặc chất cho phép dòng điện chạy qua chúng. Chúng có thể dẫn điện vì chúng cho phép các electron chảy bên trong chúng rất dễ dàng. Chất dẫn điện có đặc tính này cho phép chuyển đổi nhiệt hoặc ánh sáng từ nguồn này sang nguồn khác.
Kim loại, con người, trái đất và cơ thể động vật đều là chất dẫn điện. Đây là lý do trên thế giới thường xảy ra tình trạng điện giật gây nguy hiểm cho con người. Lý do chính là cơ thể người một chất dẫn tốt, cho phép một đường dẫn không có điện trở để dòng điện chạy từ dây đến cơ thể chúng ta.
Các dây dẫn có các electron tự do trên bề mặt của nó cho phép dòng điện đi qua. Đây là lý do tại sao dây dẫn có thể dẫn điện.
Ví dụ một số chất dẫn điện gồm:
- Bạc là chất dẫn điện tốt nhất. Tuy nhiên, nó rất tốn kém và vì vậy, chúng không được sử dụng trong các ngành công nghiệp và truyền tải điện.
- Đồng, đồng thau, thép, vàng và nhôm là những chất dẫn điện tốt. Chúng được sử dụng chủ yếu trong các mạch điện và hệ thống dưới dạng dây.
- Thủy ngân là một chất dẫn lỏng tuyệt vời được sử dụng trong nhiều dụng cụ.
- Khí không phải là chất dẫn điện tốt vì các hạt vật chất ở khá xa và do đó, chúng không thể dẫn điện .
Ứng dụng của chất dẫn điện
Chất dẫn điện khá hữu ích theo nhiều cách. Chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực tế như:
- Thủy ngân là một thành phần phổ biến trong nhiệt kế để kiểm tra nhiệt độ của cơ thể.
- Nhôm có tác dụng để lưu trữ thực phẩm và cả trong sản xuất các dụng cụ nấu ăn để lưu trữ nhiệt nhanh chóng.
- Sắt là phổ biến trong sản xuất động cơ xe để dẫn nhiệt.
- Các tấm sắt được làm bằng thép để hấp thụ nhiệt nhanh chóng.
- Các chất dẫn điện tìm thấy trong bộ tản nhiệt xe hơi để loại bỏ nhiệt ra khỏi động cơ.
Chất cách điện là gì?
Chất cách điện là vật liệu hoặc chất chống lại hoặc không cho phép dòng điện chạy qua chúng. Chúng chủ yếu là chất rắn trong tự nhiên. Tính chất làm cho chất cách điện khác với dây dẫn là điện trở suất của nó.
Gỗ, vải, thủy tinh, mica và thạch anh là một số ví dụ điển hình của chất cách điện. Chất cách điện cũng là công cụ quan trọng vì chúng bảo vệ chống lại nhiệt, âm thanh và tất nhiên là dòng điện đi qua. Các chất cách điện không có bất kỳ electron tự do nào và đó là lý do chính khiến chúng không dẫn điện.
Ví dụ một số chất cách điện
- Thủy tinh là chất cách điện tốt nhất vì nó có điện trở suất cao nhất.
- Nhựa là một chất cách điện tốt.
- Cao su là một thành phần phổ biến trong việc chế tạo lốp xe, quần áo chống cháy và dép. Điều này là bởi vì nó là một chất cách điện rất tốt.
Ứng dụng của chất cách điện
Vì có tính chất cản lại dòng điện tử, các chất cách điện được ứng dụng trên toàn thế giới theo một số cách. Một số sử dụng phổ biến bao gồm:
- Cách nhiệt, không cho phép nhiệt di chuyển từ nơi này sang nơi khác. Chúng được sử dụng trong việc làm chai nhựa nhiệt dẻo, trần nhà và tường chống cháy.
- Chất cách âm giúp kiểm soát độ ồn, vì chúng có khả năng hấp thụ âm thanh tốt. Do đó, chúng được sử dụng trong các tòa nhà, phòng hội nghị để giảm tiếng ồn.
- Chất cách điện làm cản trở dòng điện tử hoặc dòng điện đi qua chúng. Nên được sử dụng rộng rãi trong các bảng mạch, hệ thống điện áp cao và cả trong dây điện và dây cáp.
Sự khác nhau giữa chất dẫn điện và chất cách điện
Chúng ta hãy xem sự khác biệt cơ bản giữa dây dẫn và chất cách điện một cách ngắn gọn sau đây:
Chất dẫn điện | Chất cách điện |
| Một dây dẫn cho phép dòng điện chạy qua nó. | Chất cách điện không cho phép dòng điện chạy qua nó. |
| Điện tích tồn tại trên bề mặt dây dẫn | Điện tích không tồn tại |
| Dây dẫn không lưu trữ năng lượng khi được giữ trong từ trường | Chất cách điện lưu trữ năng lượng khi được giữ trong từ trường |
| Độ dẫn nhiệt của một dây dẫn rất cao | Độ dẫn nhiệt của chất cách điện rất thấp |
| Điện trở của một dây dẫn rất thấp | Điện trở của chất cách điện rất cao |
| Đồng, Nhôm và Thủy ngân là một số chất dẫn | Gỗ, giấy và gốm là một số chất cách điện |
| Chất dẫn điện được sử dụng trong chế tạo thiết bị điện. | Cách điện được sử dụng trong thiết bị điện cách điện cho mục đích an toàn |
Các yếu tố khác ảnh hưởng đến độ dẫn điện
Hình dạng và kích thước của vật liệu ảnh hưởng đến độ dẫn của nó. Ví dụ, một mảnh vật chất dày sẽ dẫn điện tốt hơn một mảnh mỏng có cùng kích thước và chiều dài. Nếu bạn có hai mảnh vật liệu có cùng độ dày nhưng một mảnh ngắn hơn vật liệu kia, thì vật liệu ngắn hơn sẽ dẫn điện tốt hơn vì mảnh ngắn hơn có ít lực cản hơn.
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ dẫn. Khi nhiệt độ tăng, các nguyên tử và electron của chúng thu được năng lượng. Một số chất cách điện như thủy tinh là chất dẫn kém nhưng chất dẫn tốt khi nóng; hầu hết các kim loại là chất dẫn tốt hơn khi dây dẫn ở nhiệt độ chuẩn và kém hiệu quả hơn khi nóng. Một số chất dẫn tốt trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ cực thấp.
Những chất dẫn điện tốt nhất thế giới
Chất dẫn điện tốt nhất, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thông thường, là nguyên tố kim loại bạc. Bạc không phải luôn luôn là một lựa chọn lý tưởng làm vật liệu, tuy nhiên, vì nó đắt tiền và dễ bị xỉn màu và lớp oxit được gọi là xỉn màu không dẫn điện.
Danh sách top 10 chất dẫn điện tốt nhất gồm:
- Bạc
- Vàng
- Đồng
- Nhôm
- Thủy ngân
- Thép
- Bàn là
- Nước biển
- Bê tông
- Bạch kim
Ngoài danh sách trên còn một số chất dẫn điện tốt khác như đồng thau, than chì…
Những chất cách điện tốt nhất thế giới
Điện tích không chảy tự do qua cách điện. Điều này có thể được nhìn thấy trong dây và cáp bọc cao su.
Danh sách top 10 chất cách điện tốt nhất thế giới gồm:
- Cao su
- Cốc thủy tinh
- Nước tinh khiết
- Dầu
- Không khí
- Kim cương
- Gỗ khô
- Bông khô
- Nhựa
- Nhựa đường
Các chất cách điện khác như Sợi thủy tinh, Giấy khô, Sứ, Gốm sứ, Thạch anh…
Kết luận: Các bạn nên ghi nhớ chất dẫn điện là chất mang điện tích và có điện trở suất thấp và chất cách điện thì ngược lại.
09:48:2226/04/2020
Vậy chất dẫn điện, chất cách điện là gì? được tạo thành từ những vật liệu nào? chất nào dẫn điện tốt, chất nào cách điện tốt. Dòng điện trong kim loại là gì? có hướng thế nào? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết này.
I. Chất dẫn điện và chất cách điện
- Chất dẫn điện là chất cho dòng điện đi qua. Chất dẫn điện gọi là vật liệu dẫn điện khi được dùng để làm các vật hay các bộ phận dẫn điện.
* Ví dụ: Bạc, Đồng, Vàng, Nhôm, Sắt,... là các chất dẫn điện tốt
- Chất cách điện là chất không cho dòng điện chạy qua. Chất cách điện gọi là vật liệu cách điện khi được dùng để làm các vật hay các bộ phận cách điện.
* Ví dụ: Thủy tinh, Sứ, Chất dẻo, Nhựa, Cao su,... là các chất cách điện tốt
II. Dòng điện trong kim loại
1. Electron tự do trong kim loại
- Kim loại là chất dẫn điện, kim loại được cấu tạo từ các nguyên tử
2. Dòng điện trong kim loại là gì?
- Dòng điện trong kim loại là dòng các electron tự do dịch chuyển có hướng
III. Bài tập về chất dẫn điện, chất cách điện và dòng điện trong kim loại
* Câu C1 trang 55 SGK Vật Lý 7: Quan sát và nhận biết:
Hãy quan sát hình 20.1 hoặc các vật thật tương ứng và cho biết chúng gồm:
2. Các bộ phận cách điện là...
° Lời giải Câu C1 trang 55 SGK Vật Lý 7:
1. Các bộ phận dẫn điện là:
- Ở bóng đèn: dây trục, dây tóc, 2 đầu mấu ở đui đèn.
- Ở phích cắm điện: hai chốt cắm, lõi dây kim loại.
2. Các bộ phận cách điện là:
- Ở bóng đèn: thủy tinh đen ở đuôi bóng đèn, bóng thủy tinh, trụ thủy tinh.
- Ở phích cắm điện: vỏ nhựa của phích cắm, vỏ nhựa bọc dây kim loại.
* Câu C2 trang 56 SGK Vật Lý 7: Hãy kể tên ba vật liệu thường dùng để làm vật dẫn điện và ba vật liệu thường dùng để làm vật cách điện.
° Lời giải Câu C2 trang 56 SGK Vật Lý 7:
- Ba vật dẫn điện có thể là: Đồng, Nhôm, Sắt.
- Ba vật cách điện có thể là: Nhựa, Cao su, Sứ.
* Câu C3 trang 56 SGK Vật Lý 7: Hãy nêu một số trường hợp chứng tỏ rằng không khí ở điều kiện bình thường là chất cách điện.
° Lời giải Câu C3 trang 56 SGK Vật Lý 7:
- Trong mạch điện thắp sáng bóng đèn pin, khi công tắc ngắt, giữa hai chốt công tắc là không khí, đèn không sáng. Vậy bình thường không khí là chất cách điện.
- Các dây tải điện đi xa, không có vỏ bọc cách điện, tiếp xúc trực tiếp với không khí. Giữa chúng không có dòng điện nào chạy qua không khí.
* Câu C4 trang 56 SGK Vật Lý 7: Hãy nhớ lại xem trong nguyên tử, hạt nào mang điện tích dương, hạt nào mang điện tích âm.
° Lời giải Câu C4 trang 56 SGK Vật Lý 7:
- Trong nguyên tử hạt nhân mang điện tích dương, các êlectrôn mang điện tích âm.
* Câu C5 trang 56 SGK Vật Lý 7: Các nhà khoa học đã phát hiện và khẳng định rằng trong kim loại có các electron thoát ra khỏi nguyên tử và chuyển động tự do trong kim loại. Chúng được gọi là các electron tự do. Phần còn lại của nguyên tử dao động xung quanh những vị trí cố định. Hình 20.3 là mô hình đơn giải của một đoạn dây kim loại.
- Kí hiệu nào biểu diễn các electron tự do?
- Kí hiệu nào biểu diễn phần còn lại của nguyên tử. Chúng mang điện tích gì? Vì sao?
° Lời giải Câu C5 trang 56 SGK Vật Lý 7:
- Trong hình 20.3 các electron tự do là các vòng tròn nhỏ có dấu [-].
- Phần còn lại của nguyên tử là các vòng tròn lớn có dấu [+], phần này mang điện tích dương. Vì nguyên tử khi đó thiếu [mất bớt] electron.
* Câu C6 trang 56 SGK Vật Lý 7: Hãy cho biết các electron tự do bị cực nào của pin đẩy, bị cực nào của pin hút.
° Lời giải Câu C6 trang 56 SGK Vật Lý 7:
- Electron tự do mang điện tích âm bị cực âm đẩy, bị cực dương hút. Chiều mũi tên sẽ ngược chiều kim đồng hồ.
- Kết luận: Các electron tự do trong kim loại dịch chuyển có hướng tạo thành dòng điện chạy qua nó.
* Câu C7 trang 57 SGK Vật Lý 7: Vật nào dưới đây là vật dẫn điện?
A. Thanh gỗ khô.
B. Một đoạn ruột bút chì.
C. Một đoạn dây nhựa.
D. Thanh thủy tinh.
° Lời giải Câu C7 trang 57 SGK Vật Lý 7:
¤ Chọn đáp án: B. Một đoạn ruột bút chì.
- Ruột bút chì là vật dẫn điện
* Câu C8 trang 57 SGK Vật Lý 7: Trong các dụng cụ và thiết bị điện thường dùng, vật liệu cách điện được sử dụng nhiều nhất là:
A. Sứ B. Thủy tinh. C. Nhựa D. Cao su.
° Lời giải Câu C8 trang 57 SGK Vật Lý 7:
¤ Chọn đáp án: C. Nhựa
* Câu C9 trang 57 SGK Vật Lý 7: Trong vật nào dưới đây không có êlectrôn tự do?
A. Một đoạn dây thép.
B. Một đoạn dây đồng.
C. Một đoạn dây nhựa.
D. Một đoạn dây nhôm.
° Lời giải Câu C9 trang 57 SGK Vật Lý 7:
¤ Chọn đáp án: C. Một đoạn dây nhựa.
Hy vọng với bài viết Chất dẫn điện, chất cách điện là gì? Dòng điện trong kim loại và Bài tập ở trên giúp ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại nhận xét dưới bài viết để hayhochoi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tốt.