בידוד חשמלי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מוליך חשמלי מנחושת שהבידוד שלו (לבן) נחשף
מערך בידוד המפריד בין קו מתח גבוה לעמוד החשמל הנושא אותו. מבדדים אלו עשויים בדרך כלל זכוכית ומונעים את מעבר הזרם דרך עמוד החשמל (העשוי מתכת) אל האדמה.

במערכת חשמלית, מַבְדֵד (נקרא בלשון הדיבור: "מבוֹ‏דֵד") הוא כל רכיב שרמת המוליכות החשמלית שלו נמוכה מאוד וכתוצאה מכך הזרם העובר דרכו קטן מאוד.

במציאות לא קיימים מבדדים מושלמים, אך קיימים חומרים בעלי מוליכות הקטנה פי 1023 מהמוליכות החשמלית של נחושת - מוליכות אשר נחשבת במקרים רבים כאפסית. מוליכותו של האוויר נמוכה והוא מהווה מבדד טוב. חרף זאת, מתחים גדולים מאוד מסוגלים לפרוץ את האוויר ויש צורך בחומרים שמוליכותם נמוכה עוד יותר.

חומרים מבודדים כפלסטיק, גומי, בד או נייר משמשים להגנה על מוליכים חשמליים על ידי עטיפתם, והעטיפה מכונה "בידוד". חשמלאים משתמשים בסרט בידוד על מנת לבודד מגעים חשמליים.

מבדדים על גבי עמוד חשמל

מבדד אידאלי הוא חומר שלא מגיב כלל לשדה מגנטי, ומתנגד לחלוטין לשטף של המטען החשמלי. אמנם במציאות מבדדים אידאליים אינם קיימים, אך חומרים בעלי קבועי בידוד גבוהים נחשבים למבדדים. בחומרים מבודדים, האלקטרונים קשורים בצורה חזקה מאוד לאטום. חומרים אלו משמשים בציוד חשמלי כמבדדים או כבידוד. תפקידם הוא לחזק או להפריד מוליכים חשמליים, בלי לאפשר לזרם לעבור דרכם. חומרים מסוימים כזכוכית, נייר או טפלון, הם מבדדים טובים. ישנם חומרים רבים, שלמרות שיש להם התנגדות קטנה יותר משל חומרים אלו, עדיין נחשבים למבדדים טובים, ומשמשים בתור מבודדים לחוטי חשמל. דוגמאות לכך הם פולימרים דמויי גומי ורוב החומרים הפלסטיים. חומרים אלו יכולים לשמש כמבדדים בטוחים למתחים נמוכים ובינוניים (מאות ואלפי וולטים).

חומרים מקובלים למבדדים הם: חרסינה, פלסטיק, שעם, עץ, זכוכית, סיליקון, גומי ואויר.

פיזיקת ההולכה בחומר מוצק[עריכת קוד מקור | עריכה]

בידוד חשמלי הוא ההעדר של הולכה חשמלית. על פי תאוריית מבנה הפסים, לכל אטום בחומר מסוים, יש מספר רמות אנרגיה, שבהן יכולים להימצא אלקטרונים. אלקטרון ברמות האנרגיה הנמוכות (קרובות יותר לאטום) אינו יכול להשתחרר מהאטום, ולכן אינו יכול לסייע בהולכה חשמלית. רק אלקטרונים שברמות האנרגיה הגבוהות מסייעים להולכה. בחומר מבודד, יש פער בין רמות האנרגיה הנמוכות, לבין רמות האנרגיה הגבוהות. ב"פער" זה, אלקטרונים לא יכולים להתקיים. לכל חומר מבודד יש מתח שבירה. מתח זה ישחרר אלקטרון מהרמות הנמוכות, ויעביר אותו לרמות הגבוהות. כאשר מתח זה מופעל על החומר, החומר מפסיק להתנהג כמבדד, וזרם חשמלי יוכל לעבור דרכו.

חומרים שאין בהם אלקטרונים חופשיים הם מבדדים רק אם אין מטענים חשמליים חופשיים נוספים. לדוגמה, אם בנוזל או בגז יש יונים, היונים יכולים לשמש בתור זרם חשמלי, וחומר זה יהיה מוליך. אלקטרוליטיים ופלסמות מכילים יונים, וישמשו בתור מוליכים, אפילו אם אין בהם זרמים של אלקטרונים.

חומר דיאלקטרי[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – חומר דיאלקטרי

בפיזיקה, לעתים משתמשים במונח דיאלקטרן או חומר דיאלקטרי לציון חומר מבודד, במקרה בו חשוב המקדם הדיאלקטרי או מקדם השבירה של החומר.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא בידוד חשמלי בוויקישיתוף