Aislante (electricidad)
Un aislante eléctrico es un material en el que la corriente eléctrica no fluye libremente. Los átomos del aislador tienen electrones estrechamente unidos que no pueden moverse fácilmente. Otros materiales, semiconductores y conductores, conducen la corriente eléctrica más fácilmente. La propiedad que distingue a un aislante es su resistividad ; Los aisladores tienen mayor resistividad que los semiconductores o conductores. Los ejemplos más comunes son los no metales .
No existe un aislador perfecto porque incluso los aisladores contienen pequeñas cantidades de cargas móviles ( portadores de carga ) que pueden transportar corriente. Además, todos los aisladores se vuelven eléctricamente conductores cuando se aplica un voltaje lo suficientemente grande como para que el campo eléctrico arranque los electrones de los átomos. Esto se conoce como el voltaje de ruptura de un aislador. Algunos materiales como el vidrio , el papel y el PTFE , que tienen una alta resistividad, son muy buenos aislantes eléctricos. Una clase mucho más grande de materiales, a pesar de que pueden tener una resistividad aparente más baja, siguen siendo lo suficientemente buenos para evitar que fluya una corriente significativa a los voltajes que se usan normalmente y, por lo tanto, se emplean como aislamiento para cables y cableados eléctricos . Los ejemplos incluyen polímeros similares al caucho y la mayoría de los plásticos que pueden ser de naturaleza termoestable o termoplástica .
Los aisladores se utilizan en equipos eléctricos para soportar y separar conductores eléctricos sin permitir que la corriente los atraviese. Un material aislante que se utiliza a granel para envolver cables eléctricos u otros equipos se denomina aislamiento . El término aislador también se usa más específicamente para referirse a los soportes aislantes que se usan para conectar líneas de transmisión o distribución de energía eléctrica a postes de servicios públicos y torres de transmisión . Soportan el peso de los cables suspendidos sin permitir que la corriente fluya a través de la torre a tierra.
El aislamiento eléctrico es la ausencia de conducción eléctrica . La teoría de bandas electrónicas (una rama de la física) dicta que una carga fluye si hay estados disponibles en los que los electrones pueden excitarse. Esto permite que los electrones ganen energía y, por lo tanto, se muevan a través de un conductor como un metal . Si tales estados no están disponibles, el material es un aislante.
La mayoría de los aisladores (aunque no todos, consulte Mott insulator ) tienen una gran brecha de banda . Esto ocurre porque la banda de "valencia" que contiene los electrones de mayor energía está llena y una gran brecha de energía separa esta banda de la siguiente banda por encima de ella. Siempre hay algún voltaje (llamado voltaje de ruptura ) que les da a los electrones suficiente energía para ser excitados en esta banda. Una vez que se supera este voltaje, el material deja de ser un aislante y la carga comienza a pasar a través de él. Sin embargo, suele ir acompañada de cambios físicos o químicos que degradan permanentemente las propiedades aislantes del material.
Los materiales que carecen de conducción de electrones son aislantes si también carecen de otras cargas móviles. Por ejemplo, si un líquido o gas contiene iones, entonces los iones pueden fluir como una corriente eléctrica y el material es un conductor. Los electrolitos y los plasmas contienen iones y actúan como conductores ya sea que haya o no flujo de electrones.
