DẪN ĐIỆN & CÁCH ĐIỆN
Dẫn điện
Dẫn điện là khả năng của một môi trường cho phép sự di chuyển của các hạt điện tích
qua nó, khi có lực tác động vào các hạt, ví dụ như lực tĩnh điện của điện trường. Sự di
chuyển có thể tạo thành dòng điện. Cơ chế của chuyển động này tùy thuộc vào vật chất.
Sự dẫn điện có thể diễn tả bằng định luật Ohm, rằng dòng điện tỷ lệ với điện trường
tương ứng, và tham số tỷ lể chính là độ dẫn điện:
Với:
• là mật độ dòng điện
• là cường độ điện trường
• σ là độ dẫn điện
Độ dẫn điện cũng là nghịch đảo của điện trở suất ρ:σ = 1/ρ, σ và ρ là những giá trị vô
hướng.
Trong hệ SI σ có đơn vị chuẩn là S/m (Siemens trên mét), các đơn vị biến đổi khác như
S/cm, m/Ω·mm² và S·m/mm² cũng thường được dùng, với 1 S/cm = 100 S/m và 1
m/Ω·mm² = S·m/mm² = 106 S/m. Riêng ở Hoa kì σ còn có đơn vị % IACS (International
Annealed Copper Standard), phần trăm độ dẫn điện của đồng nóng chảy, 100 % IACS =
58 MS/m. Giá trị độ dẫn điện của dây trần trong các đường dây điện cao thế thường được
đưa ra bằng % IACS.
Độ dẫn điện của 1 số kim loại ở 25°C:
• Bạc: 62 · 106 S/m (max. σ các kim loại)
• Đồng: 58 · 106 S/m
• Vàng: 45,2 · 106 S/m
• Nhôm: 37,7 · 106 S/m
• Thiếc: 15,5 · 106 S/m
• Sắt: 9,93 · 106 S/m
• Crôm: 7,74 · 106 S/m
Chất cách điện
Chất cách điện là các chất dẫn điện kém, có điện trở suất rất lớn (khoảng 106 - 1015 Ωm).
Các vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống, nhằm mục
đích ngăn chặn sự tiếp xúc của dòng điện với người hoặc với các dòng điện khác.
Nhiều chất cách điện là các chất điện môi, tuy nhiên cũng có những môi trường cách điện
không phải là chất điện môi (như chân không).
Các loại vật liệu cách điện gồm có: cách điện rắn (ví dụ: gỗ, nhựa, vỏ bọc dây diện), cách
điện lỏng (ví dụ: dầu máy biến áp), cách điện khí (không khí, khí SF6).
Đặc trưng
Đối với các chất cách điện là chất điện môi, các đặc trưng như điện trở suất, độ thẩm điện
môi (hằng số điện môi), tổn hao điện môi, độ bền điện môi (điện áp đánh thủng cách
điện) được quan tâm khi chế tạo các thiết bị cách điện.
Yếu tố quan trọng để đánh giá một vật liệu cách điện là cường độ điện trường đánh
thủng. Khi cường độ điện trường đặt lên vật liệu vượt quá giá trị cho phép thì sẽ xuất hiện
sự phóng điện (quá điện áp), phá hủy vật liệu và vật liệu mất đi đặc tính cách điện vốn có.
Cường độ điện trường đánh thủng cũng là yếu tố quan trọng nhất để lựa chọn cách điện
cho các ứng dụng. Các nghiên cứu để chế tạo các loại vật liệu cách điện có khả năng chịu
được điện trường ngày cao được chú ý, để cho phép giảm kích thước của các thiết bị
điện.