Gli isolanti elettrici, a volte chiamati anche “dielettrici”, sono materiali in grado di sopportare e assorbire il flusso di corrente elettrica e sono comunemente usati per sigillare o proteggere i cavi elettrici. I fili e altri conduttori elettrici sono generalmente molto potenti in termini di cariche che emettono. A meno che non siano isolati, c’è il rischio che le persone possano ricevere una scossa elettrica toccandoli o addirittura lavorando a stretto contatto con loro, e presentano anche un aumento del rischio di incendio quando sono chiusi all’interno di strutture in legno o altri materiali infiammabili. Un isolante fondamentalmente protegge e scherma il conduttore in modo che l’elettricità possa fluire attraverso il conduttore, non fuori di esso. Gli isolanti sono comuni nell’edilizia, nell’industria e nelle applicazioni meccaniche, praticamente ovunque sia presente una corrente elettrica che necessita di schermatura. Possono essere fatti di molte cose. Il vetro e la porcellana sono stati alcuni dei primi modelli e questi materiali sono ancora popolari in alcuni ambienti. Più comunemente, però, i conduttori moderni sono ricoperti da resine di silicone o altri materiali simili alla plastica progettati specificamente per scopi elettrici.
Composizione di base
I materiali dielettrici sono costituiti da sostanze con elettroni, o particelle energetiche, che vengono compresse insieme mediante processi chimici. È quasi impossibile far passare la tensione elettrica attraverso questi materiali. Si ritiene che alcuni isolatori abbiano soglie più elevate per la tensione elettrica rispetto ad altri e, come classe, vengono solitamente chiamati “isolatori ad alta tensione”. Questi tipi di isolanti sono davvero importanti per cose come trasformatori o grandi circuiti nelle centrali elettriche. Probabilmente sono più potenti di quanto qualcuno avrebbe bisogno per rivestire un sistema elettrico domestico o una serie di fili in un elettrodomestico, ma funzionerebbero nella maggior parte dei casi. L’idea principale qui è quella di rivestire il filo o un altro elemento “vivo” per mantenere la corrente, debole o forte, contenuta.
I primi modelli
Il vetro era comunemente usato come isolante elettrico nei primi giorni dell’elettricità. I tecnici hanno scoperto abbastanza rapidamente che i cavi sotto tensione erano un pericolo e il vetro era una delle sostanze più facilmente disponibili in grado di contenere le cariche. Di solito era formato in tubi di vari diametri che sarebbero scivolati su fili e altri elementi elettrici. Nel 1800, questo materiale aiutava a proteggere il cablaggio telegrafico esposto.
Insieme ad altri materiali non metallici come porcellana, mica e ceramica, il vetro può sopportare i più alti volt di corrente elettrica. La gomma è stata inventata a metà del 1800 e inizialmente è stata utilizzata per aiutare a sigillare gli isolanti in vetro e per dare loro un adattamento più stretto e aderente lungo i fili. La gomma ha una soglia di tensione inferiore rispetto al vetro e alla porcellana a causa della sua composizione di elettroni sciolti, che la rendeva meno adatta all’uso da sola. Insieme al vetro o alla porcellana, però, il risultato tendeva ad essere molto forte.
Progressi moderni
Gli elettricisti oggi sono spesso in grado di ottenere una vestibilità molto più stretta e personalizzata con l’uso di manicotti in Teflon® e biossido di silicio. Questi materiali sono altamente malleabili, il che significa che possono essere realizzati per rivestire davvero i fili e i conduttori con pochissimo spazio su entrambi i lati. Poiché sono diventati più comuni, sono anche diventati meno costosi. Le guaine si muovono con i fili nella maggior parte dei casi e possono essere molto utili quando si tratta di proteggere le linee elettriche e il cablaggio interno all’interno di trasformatori e generatori.
Isolanti compositi
Esistono anche isolanti compositi realizzati con una combinazione di diversi materiali. A volte usano qualcosa come il vetro in un punto ma Teflon® in un altro, ma potrebbero anche essere realizzati con miscele o combinazioni di materiali interamente proprietarie. Gli isolanti compositi sono adatti per una varietà di scopi di ingegneria elettrica, che vanno dalle automobili agli elettrodomestici. Tendono a non avere la forza che il vetro e la porcellana devono sopportare per resistere all’alta tensione elettrica e possono usurarsi più velocemente, ma sono ideali per applicazioni di produzione su larga scala a causa dei loro bassi costi e versatilità.