Aislante (electricidad)
Un aislante eléctrico es un material en el que la corriente eléctrica no fluye libremente. Los átomos del aislante tienen electrones fuertemente unidos que no pueden moverse fácilmente. Otros materiales, semiconductores y conductores, conducen la corriente eléctrica con mayor facilidad. La propiedad que distingue a un aislante es su resistividad ; Los aisladores tienen una resistividad más alta que los semiconductores o conductores. Los ejemplos más comunes son los no metales .
No existe un aislante perfecto porque incluso los aislantes contienen pequeñas cantidades de cargas móviles ( portadores de carga ) que pueden transportar corriente. Además, todos los aisladores se vuelven conductores de la electricidad cuando se aplica un voltaje lo suficientemente grande como para que el campo eléctrico separe los electrones de los átomos. Esto se conoce como voltaje de ruptura de un aislante. Algunos materiales como vidrio , papel y PTFE , que tienen 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 normalmente utilizados y, por lo tanto, se emplean como aislamiento para cableado y cables eléctricos . Los ejemplos incluyen polímeros similares al caucho y la mayoría de los plásticos que pueden ser de naturaleza termoendurecible 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 llama aislamiento . El término aislante también se usa más específicamente para referirse a los soportes aislantes que se usan para unir 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 la banda electrónica (una rama de la física) dicta que una carga fluye si hay estados disponibles en los que se pueden excitar los electrones. Esto permite que los electrones ganen energía y, por lo tanto, se muevan a través de un conductor como un metal . Si no se dispone de tales estados, el material es un aislante.
La mayoría de los aisladores (aunque no todos, consulte el aislante Mott ) tienen una gran banda prohibida . 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 excede este voltaje, el material deja de ser un aislante y la carga comienza a pasar a través de él. Sin embargo, suele ir acompañado 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 plasmas contienen iones y actúan como conductores, esté o no involucrado el flujo de electrones.
