Typy elektrických vodičov a hlavné charakteristiky



elektrické vodiče alebo vodivé materiály sú tie, ktoré majú vzhľadom na ich špecifické vlastnosti malú odolnosť voči obehu elektrického prúdu. Atómová štruktúra elektrických vodičov uľahčuje pohyb elektrónov cez ne, s ktorými tento typ prvkov podporuje prenos elektriny..

Vodiče sa môžu javiť ako rôzne formy, jedným z nich je materiál v špecifických fyzikálnych podmienkach, ako sú kovové tyče (prúty), ktoré neboli spracované tak, aby obsahovali elektrické obvody. Napriek tomu, že tieto materiály nie sú súčasťou elektrickej zostavy, vždy si zachovávajú svoje jazdné vlastnosti.

Existujú tiež unipolárne alebo multipolárne elektrické vodiče, ktoré sa formálne používajú ako spojovacie prvky elektrických obvodov v obytných a priemyselných priestoroch. Tento typ vodiča môže byť vytvorený vo vnútri medenými vodičmi alebo iným kovovým materiálom, ktorý je pokrytý izolačným povrchom.

Okrem toho, v závislosti od konfigurácie obvodu, môžu byť vodiče diferencované pre obytné aplikácie (tenké) alebo káble pre podzemné zásuvky v elektrických rozvodných systémoch (hrubé).

Pre účely tohto článku sa zameriame na vlastnosti vodivých materiálov v ich čistom stave; Okrem toho budeme vedieť, aké sú najčastejšie používané vodivé materiály a prečo.

index

  • 1 Charakteristiky
    • 1.1 Elektrické charakteristiky
    • 1.2 Fyzikálne charakteristiky
  • 2 Typy elektrických vodičov
    • 2.1 Kovové vodiče
    • 2.2 Elektrolytické vodiče
    • 2.3 Plynové vodiče
  • 3 Príklady ovládačov
    • 3.1 Hliník
    • 3.2 Meď
    • 3.3 Zlato
    • 3.4 Striebro
  • 4 Odkazy

rysy

Elektrické vodiče sa vyznačujú tým, že neponúkajú veľkú odolnosť proti prieniku elektrického prúdu, čo je možné len vďaka jeho elektrickým a fyzikálnym vlastnostiam, ktoré zaručujú, že cirkulácia elektriny vodičom nevyvoláva deformáciu alebo zničenie. predmetného materiálu.

Elektrické charakteristiky

Hlavné elektrické charakteristiky elektrických vodičov sú nasledovné: \ t

Dobrá vodivosť

Elektrické vodiče musia mať dobrú elektrickú vodivosť, aby plnili svoju funkciu prenosu elektrickej energie.

Medzinárodná elektrotechnická komisia v polovici roku 1913 určila, že elektrická vodivosť čistej medi môže slúžiť ako referencia na meranie a porovnávanie vodivosti iných vodivých materiálov..

Bola teda stanovená medzinárodná norma pre žíhanie medi (Medzinárodná medená medená norma, IACS pre skratku v angličtine).

Prijatá referencia bola vodivosť žíhaného medeného drôtu s dĺžkou jedného metra a jeden gram hmotnosti pri 20 ° C, ktorého hodnota sa rovná 5,80 x 107 S.M-1. Táto hodnota je známa ako 100% elektrická vodivosť IACS a je referenčným bodom na meranie vodivosti vodivých materiálov.

Vodivý materiál sa považuje za taký, ak má viac ako 40% IACS. Materiály s vodivosťou vyššou ako 100% IACS sa považujú za materiály s vysokou vodivosťou.

Atómová štruktúra umožňuje prechod prúdu

Atómová štruktúra umožňuje prechod elektrického prúdu, pretože atómy majú vo svojom valenčnom plášti niekoľko elektrónov a tieto elektróny sú následne oddelené od jadra atómu..

Popísaná konfigurácia znamená, že nevyžaduje veľké množstvo energie, aby sa elektróny mohli pohybovať z jedného atómu na druhý, čo uľahčuje pohyb elektrónov cez vodič..

Tento typ elektrónov sa nazýva voľné elektróny. Jeho dispozícia a sloboda pohybu pozdĺž atómovej štruktúry je to, čo uľahčuje cirkuláciu elektriny vodičom.

Spojené jadrá

Molekulová štruktúra vodičov je tvorená pevne pletenou sieťou jadier, ktorá je vďaka svojej súdržnosti prakticky nehybná..

To robí pohyb elektrónov, ktoré sú ďaleko vo vnútri molekuly priaznivé, pretože sa voľne pohybujú a reagujú na blízkosť elektrického poľa.. 

Táto reakcia indukuje pohyb elektrónov v špecifickom smere, čo vedie k cirkulácii elektrického prúdu cez vodivý materiál.

Elektrostatická rovnováha

Keď sú vodivé materiály vystavené určitému zaťaženiu, nakoniec dosahujú stav elektrostatickej rovnováhy, v ktorej nedochádza k pohybu nábojov vo vnútri materiálu..

Pozitívny náboj aglomeruje na jednom konci materiálu a záporné náboje sa akumulujú na opačnom konci. Posunutie nábojov smerom k povrchu vodiča vytvára prítomnosť rovnakých a opačných elektrických polí vo vnútri vodiča. Celkové vnútorné elektrické pole v materiáli je teda nulové.

Fyzikálne charakteristiky

kujný

Elektrické vodiče musia byť kujné; to znamená, že musia byť schopné deformácie bez zlomenia.

Vodivé materiály sa zvyčajne používajú v domácich alebo priemyselných aplikáciách, v ktorých musia byť vystavené ohybom a ohybom; pre tento účel je mimoriadne dôležitou vlastnosťou kujnosť.

odolný

Tieto materiály musia byť odolné voči opotrebeniu, musia odolať podmienkam mechanického namáhania, ktorému sú zvyčajne vystavené, spolu so zvýšenými teplotami v dôsledku cirkulácie prúdu..

Izolačná vrstva

Pri použití v obytných, priemyselných aplikáciách alebo ako súčasť prepojeného systému napájania musia byť vodiče vždy pokryté vhodnou izolačnou vrstvou..

Táto vonkajšia vrstva, známa tiež ako izolačný plášť, je nevyhnutná na zabránenie tomu, aby elektrický prúd prúdiaci vodičom nebol v kontakte s ľuďmi alebo predmetmi okolo neho..

Typy elektrických vodičov

Existujú rôzne kategórie elektrických vodičov a zasa v každej kategórii sú materiály alebo médiá s najvyššou elektrickou vodivosťou.

Pre dokonalosť, najlepšie elektrické vodiče sú tuhé kovy, z ktorých vyniká meď, zlato, striebro, hliník, železo a niektoré zliatiny..

Existujú však aj iné typy materiálov alebo roztokov, ktoré majú dobré elektrické vodivé vlastnosti, ako sú napríklad grafitové alebo soľné roztoky.

V závislosti od spôsobu, akým sa elektrické vedenie vykonáva, je možné rozlišovať tri typy materiálov alebo vodivých prostriedkov, ktoré sú podrobne opísané nižšie:

Kovové vodiče

Túto skupinu tvoria pevné kovy a ich príslušné zliatiny.

Kovové vodiče vďačí za svoju vysokú vodivosť oblakom voľných elektrónov, ktoré podporujú prúdenie elektrického prúdu cez ne. Kovy poskytujú elektróny umiestnené v poslednom obehu ich atómov bez toho, aby investovali väčšie množstvo energie, čo robí skok elektrónov z jedného atómu do druhého..

Na druhej strane sa zliatiny vyznačujú vysokou odolnosťou; to znamená, že majú odpor úmerný dĺžke a priemeru vodiča.

Najčastejšie používané zliatiny v elektrických inštaláciách sú mosadz, zliatina medi a zinku; Cínový plech, zliatina železa a cínu; zliatiny medi a niklu; a zliatiny chrómu a niklu.

Elektrolytické vodiče

Ide o roztoky tvorené voľnými iónmi, ktoré napomáhajú elektrickej vodivosti iónovej triedy.

Tieto typy vodičov sú z väčšej časti prítomné v iónových roztokoch, pretože elektrolytické látky musia podliehať čiastočným (alebo úplným) disociáciám za vzniku iónov, ktoré budú nosičmi náboja..

Elektrolytické vodiče sú založené na chemických reakciách a premiestňovaní hmoty, čo uľahčuje pohyb elektrónov cestou cirkulácie umožnenej voľnými iónmi..

Plynové vodiče

V tejto kategórii sú plyny, ktoré boli predtým podrobené ionizačnému procesu, ktorý umožňuje vedenie elektriny cez ne.

Samotný vzduch pôsobí ako vodič elektriny, keď pri výskyte dielektrického poškodenia slúži ako elektricky vodivé médium na vytvorenie blesku a úrazu elektrickým prúdom..

Príklady ovládačov

hliník

Vysoko sa používa v systémoch elektrických prenosových systémov, pretože napriek tomu, že majú o 35% nižšiu vodivosť v porovnaní s medenou žíhanou mede, jej hmotnosť je trikrát ľahšia ako táto..

Vývody vysokého napätia sú zvyčajne pokryté vonkajším povrchom polyvinylchloridu (PVC), ktorý zabraňuje prehriatiu vodiča a izoluje prechod elektrického prúdu zvonku..

meď

Je to najbežnejšie používaný kov ako elektrický vodič v priemyselných a obytných aplikáciách vzhľadom na rovnováhu medzi jeho vodivosťou a cenou.

Meď môže byť použitá v nízko a stredne veľkých vodičoch, s jedným alebo viacerými vodičmi, v závislosti od prúdovej kapacity vodiča..

zlato

Je to materiál používaný v elektronických zostavách mikroprocesorov a integrovaných obvodov. Používa sa aj na výrobu koncoviek batérií pre vozidlá, okrem iných aplikácií.

Vodivosť zlata je približne o 20% nižšia ako vodivosť žíhaného zlata. Je to však veľmi odolný materiál a odolný voči korózii.

striebro

S vodivosťou 6,30 x 107 S.M-1 (O 9 - 10% vyššia ako vodivosť žíhanej medi) je kov s doteraz známou elektrickou vodivosťou.

Je to veľmi kujný a tvárný materiál s tvrdosťou porovnateľnou s tvrdosťou zlata alebo medi. Jeho náklady sú však extrémne vysoké, takže jeho použitie v priemysle nie je také bežné.

referencie

  1. Elektrický vodič (s.f.). Ecured. Havana, Kuba Zdroj: ecured.cu
  2. Elektrické vodiče (s.f.). Zdroj: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Elektrické vodiče. Obnovené z: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T, a Serrano A. (s.f.). Vodiče v elektrostatickej rovnováhe. Polytechnická univerzita v Madride. Španielsko. Zdroj: montes.upm.es
  5. Pérez, J., a Gardey, A. (2016). Definícia elektrického vodiča. Zdroj: definiticion.de
  6. Vlastnosti elektrických vodičov (s.f.). Zdroj: neetescuela.org
  7. Wikipédia, Voľná ​​encyklopédia (2018). Elektrická vodivosť Zdroj: en.wikipedia.org
  8. Wikipédia, Voľná ​​encyklopédia (2018). Elektrický vodič Zdroj: en.wikipedia.org