Un isolante è un materiale che è un cattivo conduttore di elettricità o calore. Alcuni isolanti comuni includono legno, plastica, vetro, porcellana e polistirolo; Il polistirolo e la plastica trovano ampio uso nelle applicazioni domestiche. Pavimenti, tetti e scantinati sono spesso isolanti in schiuma di uretano, poiché riduce i costi di riscaldamento trattenendo il calore nelle case. Numerose proprietà limitano la capacità di un isolante di condurre calore ed elettricità.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Gli isolanti sono cattivi conduttori di calore ed elettricità, a causa dello stretto legame degli elettroni nei loro atomi e molecole. Gli esempi includono aria, gomma, teflon, polistirolo, stoffa e fibra di vetro.
Alta resistenza
La capacità di impedire il passaggio della corrente elettrica è nota come resistenza elettrica; questa proprietà è misurata in unità chiamate ohm. Quando 1 volt produce 1 ampere di corrente in un oggetto, la resistenza è di 1 ohm. Un ohm è un'unità di resistenza molto piccola; un conduttore potrebbe avere una resistenza di uno o due ohm, mentre gli isolanti hanno misurazioni di ohm nell'ordine di miliardi. Tutti i materiali tranne i superconduttori hanno una certa resistenza; i conduttori hanno una bassa resistenza, mentre gli isolanti hanno alti livelli di resistenza.
Calo di tensione
Tutti gli isolanti conducono calore ed elettricità se sottoposti a tensioni estremamente elevate. A tensioni molto elevate, la composizione del materiale perderà le sue capacità isolanti; la tensione alla quale si verifica questo cambiamento è nota come tensione di rottura, nota anche come rigidità dielettrica. Prendiamo ad esempio l'aria, normalmente un ottimo isolante. Il fulmine attraversa l'aria perché il suo voltaggio molto alto travolge, o rompe, la capacità dell'aria di isolare. Isolatori diversi hanno tensioni di rottura diverse e vengono utilizzati per scopi diversi. Ad esempio, la plastica può essere utilizzata come isolante nelle abitazioni in cui la tensione non è molto elevata, ma non può essere utilizzata per scopi industriali. La ceramica è uno dei migliori isolanti in tali applicazioni, poiché ha una tensione di rottura molto elevata.
Struttura atomica degli isolanti
Negli isolanti, gli elettroni di valenza (esterni) sono tenuti insieme strettamente. Quando il movimento degli elettroni è limitato, nessuna corrente può fluire, rendendo le sostanze con questa proprietà - per esempio, non metalli come vetro, legno e plastica - eccellenti isolanti. Ciò impedisce anche il flusso di calore. Il motivo per cui la maggior parte dei liquidi e delle soluzioni acquose non sono buoni isolanti elettrici è che contengono ioni che consentono il flusso di corrente elettrica; lo stesso vale per la plastica bagnata e il legno.
Permeabilità all'aria
La permeabilità all'aria, la capacità di un materiale di consentire all'aria di fluire attraverso i suoi pori, è una proprietà necessaria per alcuni isolanti termici o termici. I buoni isolanti hanno un'elevata permeabilità all'aria, poiché l'aria stessa è un buon isolante. Gli esempi includono il tessuto, come un guanto da forno, e la fibra di vetro utilizzata nell'isolamento termico domestico.