Een isolator is een materiaal dat een slechte geleider is van elektriciteit of warmte. Enkele veel voorkomende isolatoren zijn hout, plastic, glas, porselein en piepschuim; Piepschuim en plastic worden veel gebruikt in huishoudelijke toepassingen. Vloeren, daken en kelders krijgen vaak urethaanschuimisolatie, omdat het de verwarmingskosten verlaagt door warmte in huizen vast te houden. Een aantal eigenschappen beperken het vermogen van een isolator om warmte en elektriciteit te geleiden.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Isolatoren zijn slechte geleiders van warmte en elektriciteit, vanwege de sterke binding van elektronen in hun atomen en moleculen. Voorbeelden zijn lucht, rubber, teflon, piepschuim, doek en glasvezel.
Hoge weerstand
Het vermogen om de doorgang van elektrische stroom te belemmeren, staat bekend als elektrische weerstand; deze eigenschap wordt gemeten in eenheden die ohm worden genoemd. Wanneer 1 volt 1 ampère stroom produceert in een object, is de weerstand 1 ohm. Een ohm is een zeer kleine weerstandseenheid; een geleider kan een weerstand hebben van een of twee ohm, terwijl isolatoren ohm-metingen in de miljarden hebben. Alle materialen behalve supergeleiders hebben enige weerstand; geleiders hebben een lage weerstand, terwijl isolatoren een hoge weerstand hebben.
Doorslagspanning:
Alle isolatoren geleiden warmte en elektriciteit als ze worden blootgesteld aan extreem hoge spanningen. Bij zeer hoge spanningen verliest de samenstelling van het materiaal zijn isolerende eigenschappen; de spanning waarbij deze verandering optreedt, staat bekend als de doorslagspanning, ook bekend als diëlektrische sterkte. Denk bijvoorbeeld aan lucht, normaal gesproken een uitstekende isolator. Bliksem gaat door de lucht omdat de zeer hoge spanning het vermogen van de lucht om te isoleren overweldigt of afbreekt. Verschillende isolatoren hebben verschillende doorslagspanningen en worden voor verschillende doeleinden gebruikt. Kunststof kan bijvoorbeeld als isolator worden gebruikt in huishoudens waar de spanning niet erg hoog is, maar kan niet voor industriële doeleinden worden gebruikt. Keramiek is een van de beste isolatoren in dergelijke toepassingen, omdat het een zeer hoge doorslagspanning heeft.
Atomaire structuur van isolatoren
In isolatoren worden de valentie (buitenste) elektronen stevig bij elkaar gehouden. Wanneer de beweging van elektronen wordt beperkt, kan er geen stroom vloeien, waardoor stoffen met deze eigenschap - bijvoorbeeld niet-metalen zoals glas, hout en plastic - uitstekende isolatoren zijn. Dit belemmert ook de warmtestroom. De reden dat de meeste vloeistoffen en waterige oplossingen geen goede elektrische isolatoren zijn, is dat ze ionen bevatten die elektrische stroom doorlaten; hetzelfde geldt voor nat plastic en hout.
Luchtdoorlaatbaarheid
Luchtdoorlatendheid, het vermogen van een materiaal om lucht door de poriën te laten stromen, is een noodzakelijke eigenschap voor sommige warmte- of thermische isolatoren. Goede isolatoren hebben een hoge luchtdoorlatendheid, aangezien lucht zelf een goede isolator is. Voorbeelden hiervan zijn doek, zoals een ovenwant, en de glasvezel die wordt gebruikt bij warmte-isolatie in huis.
