בידוד חשמלי
במערכת חשמלית, מַבְדֵּד (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 (כמו ברקים) 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. מבודדים על עמודי חשמל בנויים כך שכבלי החשמל תלויים מהם או נמתחים בין שני מבודדים (כאשר על הכבל להימתח בזווית- ראו בתמונה למטה).
מבדד אידיאלי הוא חומר שלא מגיב כלל לשדה מגנטי, ומתנגד לחלוטין לשטף של המטען החשמלי. אמנם במציאות מבדדים אידיאליים אינם קיימים, אך חומרים בעלי קבועי בידוד גבוהים נחשבים למבודדים. 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, נציץ, אוויר, שמן, SF6 וואקום.
פיזיקת ההולכה בחומר מוצק
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
ערך מורחב – חומר דיאלקטרי
בפיזיקה, לעיתים משתמשים במונח דיאלקטרן או חומר דיאלקטרי לציון חומר מבודד, במקרה בו חשוב המקדם הדיאלקטרי או מקדם השבירה של החומר.
קישורים חיצוניים
- בידוד חשמלי, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
| חשמל | ||
|---|---|---|
| מושגי יסוד | מטען • שדה חשמלי • אנרגיה פוטנציאלית חשמלית • פוטנציאל • מתח • כא"מ • זרם • התנגדות ומוליכות • עכבה • הספק • השראות • זרם ישר • זרם חילופין • מעגל חשמלי • תהודה • עכבה אופיינית | 
|
| רכיבים בסיסים | מקור מתח • מקור זרם • נגד • קבל • משרן • ממריסטור • שנאי • מפסק • מבדד | |
| מכשירי מדידה | מד מתח • מד זרם • מד התנגדות • אלקטרוסקופ • גלוונומטר • מד קיבול • מד השראות • רב מודד • אוסצילוסקופ • מחולל אותות | |
| אלקטרוניקה | מוליך למחצה • דיודה • טרנזיסטור • מיתוג • שפופרת ריק • טריודה • דיודה פולטת אור (לד) • מגבר שרת • מסנן תדרים • מעגל משולב • מעגל מודפס • VLSI • מיקרואלקטרוניקה | |
| זרם חזק | גנרטור חשמלי • מנוע חשמלי • תחנת כוח • מתקן חשמל דירתי • מערכת חלוקה • רשת חשמל • מערכת תלת-פאזית | |
| בטיחות בחשמל | התחשמלות • לוח חשמל • קצר חשמלי • נתיך • הארקה • ממסר פחת • מפסק אוטומטי • צבע חוטי החשמל | |
| חוקים פיזיקליים | חוק קולון • חוק גאוס • חוק אוהם • חוקי קירכהוף • חוק שימור המטען החשמלי • חוק פאראדיי | |
38874009בידוד חשמלי