Typy elektrických vodičů a hlavní charakteristiky



elektrické vodiče nebo vodivé materiály jsou takové, které mají vzhledem ke svým specifickým vlastnostem malou odolnost vůči oběhu elektrického proudu. Atomová struktura elektrických vodičů usnadňuje pohyb elektronů skrze ně, se kterými tento typ prvků podporuje přenos elektřiny..

Vodiče se mohou objevit v různých formách, jeden z nich je materiál ve specifických fyzikálních podmínkách, jako jsou kovové tyče (výztužné pruty), které nebyly zpracovány tak, aby obsahovaly elektrické obvody. Navzdory tomu, že tyto materiály nejsou součástí elektrické sestavy, zachovávají si vždy své jízdní vlastnosti.

Existují také unipolární nebo multipolární elektrické vodiče, které se formálně používají jako spojovací prvky elektrických obvodů v obytných a průmyslových prostorách. Tento typ vodiče může být vytvořen uvnitř měděných drátů nebo jiného typu kovového materiálu, pokrytého izolačním povrchem.

Navíc v závislosti na konfiguraci obvodu mohou být vodiče rozlišeny pro obytné aplikace (tenké) nebo kabely pro podzemní zásuvky v elektrických rozvodných systémech (tlusté).

Pro účely tohoto článku se zaměříme na vlastnosti vodivých materiálů v jejich čistém stavu; Kromě toho budeme vědět, co jsou nejčastěji používané vodivé materiály a proč.

Index

  • 1 Charakteristika
    • 1.1 Elektrické vlastnosti
    • 1.2 Fyzikální vlastnosti
  • 2 Typy elektrických vodičů
    • 2.1 Kovové vodiče
    • 2.2 Elektrolytické vodiče
    • 2.3 Plynové vodiče
  • 3 Příklady ovladačů
    • 3.1 Hliník
    • 3.2 Měď
    • 3.3 Zlato
    • 3.4 Stříbro
  • 4 Odkazy

Vlastnosti

Elektrické vodiče se vyznačují tím, že neponechávají velký odpor proti průchodu elektrického proudu, což je možné pouze díky jeho elektrickým a fyzikálním vlastnostem, které zaručují, že cirkulace elektřiny vodičem nevyvolá deformaci ani zničení. dotyčného materiálu.

Elektrické vlastnosti

Hlavní elektrické charakteristiky elektrických vodičů jsou následující: \ t

Dobrá vodivost

Elektrické vodiče musí mít dobrou elektrickou vodivost, aby splnily svou funkci přenosu elektrické energie.

Mezinárodní elektrotechnická komise určila v polovině roku 1913, že elektrická vodivost čisté mědi může sloužit jako reference pro měření a porovnávání vodivosti jiných vodivých materiálů..

Byla proto stanovena mezinárodní norma pro žíhání mědi (Mezinárodní žíhaná měděná norma, IACS pro zkratku v angličtině).

Přijatá reference byla vodivost žíhaného měděného drátu o délce jednoho metru a jeden gram hmoty při 20 ° C, jehož hodnota se rovná 5,80 x 107 S.m-1. Tato hodnota je známa jako 100% elektrická vodivost IACS a je referenčním bodem pro měření vodivosti vodivých materiálů.

Vodivý materiál se považuje za takový, pokud má více než 40% IACS. Materiály, které mají vodivost větší než 100% IACS, jsou považovány za materiály s vysokou vodivostí.

Atomová struktura umožňuje průchod proudu

Atomová struktura dovoluje průchod elektrického proudu, protože atomy mají ve svém valenčním jádru málo elektronů a tyto elektrony jsou následně odděleny od jádra atomu..

Popsaná konfigurace znamená, že nevyžaduje velké množství energie, aby se elektrony mohly pohybovat z jednoho atomu na druhý, což usnadňuje pohyb elektronů vodičem..

Tento typ elektronů se nazývá volné elektrony. Jeho dispozice a svoboda pohybu podél atomové struktury je to, co usnadňuje cirkulaci elektřiny řidičem.

Spojené jádra

Molekulární struktura vodičů je tvořena pevně pletenou sítí jader, která je díky své soudržnosti prakticky nehybná..

Díky tomu je pohyb elektronů, které jsou daleko uvnitř molekuly, příznivý, protože se volně pohybují a reagují na blízkost elektrického pole.. 

Tato reakce indukuje pohyb elektronů ve specifickém směru, což vede k cirkulaci elektrického proudu vodivým materiálem.

Elektrostatická rovnováha

Když jsou vodivé materiály vystaveny určitému zatížení, nakonec dosáhnou stavu elektrostatické rovnováhy, ve kterém nedochází k pohybu nábojů uvnitř materiálu..

Pozitivní náboje aglomerují na jednom konci materiálu a záporné náboje se hromadí na opačném konci. Posunutí nábojů směrem k povrchu vodiče vytváří přítomnost stejných a opačných elektrických polí ve vnitřku vodiče. Celkové vnitřní elektrické pole uvnitř materiálu je tedy nulové.

Fyzikální vlastnosti

Měnící

Elektrické vodiče musí být kujné; to znamená, že musí být schopny se deformovat bez zlomení.

Vodivé materiály se obvykle používají v domácích nebo průmyslových aplikacích, kde musí být vystaveny ohybu a ohybu; pro tento účel je mimořádně důležitou vlastností tvárnost.

Odolné

Tyto materiály musí být odolné proti opotřebení, odolávat podmínkám mechanického namáhání, kterému jsou obvykle vystaveny, spolu se zvýšenými teplotami způsobenými cirkulací proudu..

Izolační vrstva

Při použití v obytných, průmyslových aplikacích nebo jako součást propojeného systému napájení musí být vodiče vždy pokryty vhodnou izolační vrstvou..

Tato vnější vrstva, známá také jako izolační plášť, je nezbytná, aby se zabránilo tomu, že elektrický proud protékající vodičem nebude v kontaktu s lidmi nebo předměty kolem něj..

Typy elektrických vodičů

Existují různé kategorie elektrických vodičů a zase v každé kategorii jsou materiály nebo média s nejvyšší elektrickou vodivostí.

Pro dokonalost jsou nejlepší elektrické vodiče pevné kovy, z nichž vyniká měď, zlato, stříbro, hliník, železo a některé slitiny..

Existují však i jiné typy materiálů nebo roztoků, které mají dobré elektrické vodivé vlastnosti, jako jsou grafitové nebo solné roztoky.

V závislosti na způsobu, jakým se elektrické vedení provádí, je možné rozlišit tři typy materiálů nebo vodivých prostředků, které jsou podrobně popsány níže:

Kovové vodiče

Tato skupina se skládá z pevných kovů a jejich příslušných slitin.

Kovové vodiče vděčí za svou vysokou vodivost oblakům volných elektronů, které podporují cirkulaci elektrického proudu skrze ně. Kovy poskytují elektrony umístěné v poslední oběžné dráze jejich atomů bez toho, aby investovaly větší množství energie, což způsobuje skok elektronů z jednoho atomu do druhého..

Na druhé straně se slitiny vyznačují vysokým odporem; to znamená, že mají odpor úměrný délce a průměru vodiče.

Nejčastěji používané slitiny v elektrických instalacích jsou mosaz, slitina mědi a zinku; Cínový plech, slitina železa a cínu; slitiny mědi a niklu; a chromové a niklové slitiny.

Elektrolytické vodiče

Jedná se o roztoky tvořené volnými ionty, které pomáhají elektrickému vedení iontové třídy.

Tyto typy vodičů jsou z větší části přítomny v iontových roztocích, protože elektrolytické látky musí podléhat částečným (nebo úplným) disociacím za vzniku iontů, které budou nositeli náboje..

Elektrolytické vodiče jsou založeny na chemických reakcích a přemístění hmoty, což usnadňuje pohyb elektronů cestou cirkulace umožněné volnými ionty..

Plynové vodiče

V této kategorii jsou plyny, které byly předtím podrobeny ionizačnímu procesu, který umožňuje vedení elektřiny skrze tyto procesy.

Samotný vzduch působí jako vodič elektřiny, když při poruše dielektrika slouží jako elektricky vodivé médium pro tvorbu blesku a úrazu elektrickým proudem..

Příklady ovladačů

Hliník

Vysoce se používá v nadzemních elektrických přenosových systémech, protože navzdory tomu, že má o 35% nižší vodivost ve srovnání s žíhanou mědí, její hmotnost je třikrát lehčí než tato hmotnost.

Vývody vysokého napětí jsou obvykle pokryty vnějším povrchem polyvinylchloridu (PVC), který zabraňuje přehřátí vodiče a izoluje průchod elektrického proudu z vnějšku..

Měď

Je to nejčastěji používaný kov jako elektrický vodič v průmyslových a obytných aplikacích, vzhledem k rovnováze mezi jeho vodivostí a cenou.

Měď může být použita v nízko a středně velkých vodičích, s jedním nebo několika vodiči, v závislosti na aktuální kapacitě vodiče..

Zlato

Jedná se o materiál používaný v elektronických sestavách mikroprocesorů a integrovaných obvodů. Používá se také k výrobě bateriových svorek pro vozidla, mezi jinými aplikacemi.

Vodivost zlata je přibližně o 20% nižší než vodivost žíhaného zlata. Je to však velmi odolný materiál a odolný vůči korozi.

Stříbro

S vodivostí 6,30 x 107 S.m-1 (9-10% vyšší než vodivost žíhané mědi) je kov s dosud známou nejvyšší elektrickou vodivostí.

Jedná se o velmi kujný a tvárný materiál s tvrdostí srovnatelnou s tvrdostí zlata nebo mědi. Nicméně, jeho náklady jsou extrémně vysoké, takže jeho použití v průmyslu není tak běžné.

Odkazy

  1. Elektrický vodič (s.f.). Ecured. Havana, Kuba Citováno z: ecured.cu
  2. Elektrické vodiče (s.f.). Zdroj: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Elektrické vodiče. Obnoveno z: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T, a Serrano A. (s.f.). Vodiče v elektrostatické rovnováze. Polytechnická univerzita v Madridu. Španělsko Zdroj: montes.upm.es
  5. Pérez, J., a Gardey, A. (2016). Definice elektrického vodiče. Zdroj: definiticion.de
  6. Vlastnosti elektrických vodičů (s.f.). Zdroj: neetescuela.org
  7. Wikipedia, Volná encyklopedie (2018). Elektrická vodivost Zdroj: en.wikipedia.org
  8. Wikipedia, Volná encyklopedie (2018). Elektrický vodič Zdroj: en.wikipedia.org