În ce condiții lemnul, considerat izolator electric, poate conduce curentul

Despre lemn se spune că este un bun izolator electric. Este motivul pentru care, în trecut, carcasele televizoarelor și aparatelor de radio erau făcute din lemn. La capacitatea de izolare se adăuga și cea de a nu se magnetiza și astfel era asigurată funcționarea corectă și în siguranță a aparatelor. Ați auzit probabil și că, dacă stai pe un scaun de lemn pentru a schimba un bec, nu se poate întâmpla nimic pentru că lemnul nu conduce curentul electric. Totuși, dacă plouă cu descărcări electrice, cel mai periculos loc este sub un copac. Sunt nenumărate imagini spectaculoase cu energia electrică descărcându-se prin unicul arbore din peisaj. Apare astfel întrebarea: conduce sau nu lemnul curentul electric? Când și de ce se transformă lemnul din izolator în conducător de energie electrică, aflați în cele ce urmează.

Este sau nu lemnul un izolator electric?

Depinde de conținutul de umiditate. Cu cât conținutul de apă este mai mic, cu atât lemnul este mai bun izolator electric. Lemnul anhidru nu conduce deloc curentul. La un conținut de apă de 8-12%, capacitatea lui de conductor electric este foarte mică, lemnul fiind în continuare considerat izolator. Pe măsură ce conținutul de apă crește, crește și capacitatea lemnului de a lăsa curentul să treacă. Această capacitate depinde și de alți factori pe care îi vom analiza imediat.

Diferența între exemplele de mai sus nu este dată doar de diferența de umiditate ci și de puterea fluxului de energie electrică. Când vorbim despre curentul electric normal, cel necesar pentru ca un bec să lumineze sau un aparat să funcționeze, vorbim despre capacitatea lemnului de a lăsa sau nu curentul să treacă. Dacă este vorba însă de un flux electric foarte puternic, cum este fulgerul sau liniile de înaltă tensiune, atunci lemnul este traversat pur și simplu, capacitatea lui de a se opune trecerii fiind inutilă. Un stâlp de lemn va fi trăsnit la fel ca un arbore, indiferent de conținutul de umiditate. De aceea, este recomandat să se evite folosirea lemnului în apropierea liniilor de înaltă tensiune, de exemplu urcarea pe scară de lemn pentru o activitate la înălțime.

Ce determină capacitățile de izolator electric ale lemnului

Curentul electric este o mișcare a unui flux de sarcini electrice reprezentate de electroni sau ioni. Unele materiale au capacitatea să lăsa acest flux să treacă, altele nu. Această capacitate depinde de natura materialelor, de compoziția lor chimică. Prezența electronilor liberi, a ionilor în compoziție face din material un bun conducător de electricitate, pe când lipsa lor înseamnă capacitate de izolare. Metalele au electronii slab legați de nucleu și astfel curentul electric este condus cu ușurință. În componentele de bază ale lemnului – lignina, celuloza și hemiceluloza – nu există ioni liberi, iar electronii sunt puternic atrași de nucleu.  Curentul electric nu găsește particulele care să-l ducă mai departe și astfel fluxul de sarcini este oprit.

O altă piedică în calea curentului electric este porozitatea lemnului. Odată cu ieșirea apei din lemn, în interior rămân goluri în care pătrunde aerul care nu are capacitatea de a transporta curentul electric. Este motivul pentru care lemnul devine din ce în ce mai izolator pe măsură ce aerul ia locul apei.

Rezistența electrică a lemnului

Capacitatea lemnului de a se opune trecerii curentului electric se numește rezistență electrică. Este cea mai importantă proprietate electrică a lemnului și depinde de umiditate, temperatură, specie, direcția fibrelor, dimensiunile piesei, voltajul aplicat.

Umiditatea este cea mai importantă. Cu cât este mai mică, cu atât lemnul este mai bun izolator. Creșterea nivelului de umiditate în domeniul apei legate, adică până la 30% umiditate, schimbă foarte mult comportamentul lemnului. Pe această proprietate se bazează măsurare umidității lemnului cu umidometrul electric.

Temperatura este invers proporțională cu rezistența electrică. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât rezistența electrică devine mai mică. Asta deoarece temperatura ridicată face ca ionii liberi din apă să devină mai activi.

Specia. Lemnul nu este un material omogen și speciile sunt foarte diferite. Este de înțeles că și comportamentul este diferit. Cum sunt dispuși porii, conținutul de săruri și alte substanțe similare, aerul din interior sunt factori care influențează conductivitatea electrică.

Direcția fibrelor. La aceeași umiditate conductivitatea poate fi diferită. Asta și datorită procentului de fibre longitudinale. Cu cât acest procent este mai mare, cu atât conductivitatea speciei este mai mare. Astfel de specii sunt potrivite pentru a fi folosite pentru pirogravare (salcie, plop, frasin, molid).

Dimensiunile piesei. Curentul este transmis cu atât mai ușor cu cât lemnul este mai lung și mai subțire. Piesele scurte și groase au capacitate de izolare electrică mai mare.

Ce transformă lemnul din izolator în conducător de electricitate

Conținutul de apă este cel ce face diferența. Dar nu apa propriu-zisă este cea care conduce curentul și sărurile dizolvate în ea. Apa 100% pură este un izolator electric perfect. Când în apă sunt dizolvate săruri acestea dau naștere la ioni și apa devine un electrolit care conduce curentul.

Apa din natură, cea care conduce hrana în arborele în picioare și care trebuie scoasă din cel doborât pentru a-l transforma în lemn bun pentru construcții sau mobilier, nu este pură. Conține multe săruri dizolvate care devin transportatorul curentului electric. Odată ce lemnul este uscat, o parte din săruri ies, altele rămân în interior sub formă solidă, incapabilă de a conduce curentul. Când apa revine, sărurile se dizolvă și apare din nou soluția de electroliți.

Cele mai folosite săruri pentru a crește conductibilitatea lemnului sunt clorura de sodiu (sarea de bucătărie) și bicarbonatul de sodiu (praful de copt).

Lemnul finisat poate deveni mai bun conducător de electricitate dacă este finisat cu lac cu luciu înalt sau cu vopsele sau patine care conțin metale. Piesele antichizate, cu muchii sau profile aurite sau argintate, conduc curentul mai bine decât cele simple.

Desene în lemn cu ajutorul curentului electric

Capacitatea lemnului ud de a conduce curentul este folosită pentru a obține așa-numitele figuri Lichtenberg. Sunt desene specifice obținute în urma arderii lemnului cu curent electric și care seamănă cu niște descărcări electrice în aer. Este o metodă foarte periculoasă pentru că este nevoie de minimum 2000 de volți pentru a rezulta un mic desen. Informații despre metodă găsiți aici, dar recomandarea este să nu o aplicați deoarece este mult prea periculoasă.

Pentru a face din lemn un material care conduce electricitatea se folosește apă cu bicarbonat de sodiu. Sarea de bucătărie nu este recomandată din cauza compușilor toxici de clor care se formează la temperatura înaltă dezvoltată de descărcarea miilor de volți.

Sper să considerați utile informațiile de mai sus. Ca de obicei, completările sunt binevenite. Iar dacă aveți întrebări sau neclarități, lăsați-le mai jos, în spațiul dedicat. Sigur voi răspunde.