Aislantes Eléctricos
Los aislantes eléctricos son materiales que impiden el flujo fácil de corriente eléctrica. Estos poseen una alta resistencia eléctrica y baja conductividad eléctrica. Un ejemplo común es el caucho, utilizado para aislar cables eléctricos y en la construcción de equipos como transformadores, motores y generadores. El material con mayor resistencia dieléctrica es el diamante sintético, también conocido como carbono tipo diamante o DLC, con una resistencia de hasta 10 millones de voltios por milímetro (V/mm).
Propiedades y Teoría
Los aislantes eléctricos tienen propiedades como alta resistencia al calor, resistencia química y a la humedad. En los sistemas eléctricos, los aislantes separan conductores y evitan flujos de corriente indeseados. La teoría de la estructura de bandas explica el comportamiento de los electrones en aislantes. Los átomos en un sólido se organizan en una estructura reticular periódica y los electrones ocupan niveles de energía o «bandas». En aislantes, la banda de valencia está llena y separada por un gran hueco energético de la banda de conducción. Para que haya conducción, los electrones deben moverse a la banda de conducción, lo cual requiere alta energía, resultando en mala conductividad.
Aplicaciones Prácticas
Los aislantes son cruciales en aplicaciones eléctricas para prevenir el flujo de corriente eléctrica, como en equipos de seguridad eléctrica e insulación. Ejemplos incluyen caucho, vidrio, porcelana, mica, plástico y aire. Los aislantes también son usados para recubrir cables eléctricos, evitando choques eléctricos y cortocircuitos. Sin embargo, su eficacia puede variar según la composición y otros factores, y pueden degradarse con el tiempo bajo ciertas condiciones ambientales.
Materiales Aislantes Comunes
- Vidrio: Material sólido, transparente o translúcido, utilizado en ventanas y equipos de laboratorio.
- Cerámica: Material sólido inorgánico, utilizado en componentes eléctricos como capacitores y resistencias.
- Caucho: Material elástico, utilizado en cableado eléctrico.
- Papel: Material delgado de pulpa de madera, utilizado en aislamiento eléctrico.
- PVC: Material plástico sintético, utilizado en aislamiento de cables eléctricos.
Valores de Resistividad
A continuación se presentan los valores de resistividad para 5 aislantes y 5 conductores comunes:
| Material | Resistividad (Ohm-metros) |
|---|---|
| Vidrio | 1012 – 1014 |
| Caucho | 1012 – 1014 |
| Aire | 1016 – 1019 |
| Cuarzo | 7 x 107 |
| Teflón | 2 x 1018 |
| Plata | 1.59 x 10-8 |
| Cobre | 1.68 x 10-8 |
| Aluminio | 2.65 x 10-8 |
| Oro | 2.44 x 10-8 |
| Hierro | 1 x 10-7 |
Conductividad y Clasificación de Materiales
Los materiales se clasifican según su conductividad eléctrica en conductores (alta conductividad, como metales), aislantes (baja conductividad, como plásticos y vidrio), semiconductores (conductividad intermedia, como silicio), superconductores (cero resistencia a bajas temperaturas) y conductores iónicos (conducen mediante iones, utilizados en baterías). Generalmente, los metales son buenos conductores mientras que los no metales no lo son.
