Plik przewodniki elektryczne lub materiały przewodzące Są to takie, które mają niewielką odporność na cyrkulację prądu elektrycznego ze względu na ich specyficzne właściwości. Struktura atomowa przewodników elektrycznych ułatwia ruch przez nie elektronów, za pomocą których tego typu pierwiastki sprzyjają przenoszeniu energii elektrycznej..
Przewodniki mogą mieć różne formy, jedną z nich jest materiał w określonych warunkach fizycznych, np. Metalowe pręty (pręty), które nie zostały wykonane jako część obwodów elektrycznych. Pomimo tego, że nie są częścią zespołu elektrycznego, materiały te zawsze zachowują swoje właściwości przewodzące.
Istnieją również jednobiegunowe lub wielobiegunowe przewodniki elektryczne, które są formalnie używane jako elementy łączące obwody elektryczne w warunkach mieszkalnych i przemysłowych. Ten typ przewodnika może być wykonany wewnątrz z drutów miedzianych lub innego rodzaju materiału metalicznego, pokrytego izolującą powierzchnią..
Ponadto, w zależności od konfiguracji obwodu, można rozróżnić przewody do zastosowań mieszkaniowych (cienkie) lub kable do odgałęzień podziemnych w systemach dystrybucji energii (grube).
Na potrzeby tego artykułu skupimy się na charakterystyce materiałów przewodzących w stanie czystym; Ponadto dowiemy się, które materiały przewodzące są obecnie najczęściej używane i dlaczego.
Indeks artykułów
Przewodniki elektryczne charakteryzują się niewielką odpornością na przepływ przez nie prądu elektrycznego, co jest możliwe tylko dzięki ich właściwościom elektrycznym i fizycznym, które gwarantują, że przepływ prądu elektrycznego przez przewodnik nie wywołuje odkształcenia ani zniszczenia materiału. w pytaniu.
Główne właściwości elektryczne przewodników elektrycznych są następujące:
Przewodniki elektryczne muszą mieć dobrą przewodność elektryczną, aby spełniały swoją funkcję transportu energii elektrycznej.
Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna ustaliła w połowie 1913 r., Że przewodność elektryczna miedzi w stanie czystym może służyć jako odniesienie do pomiaru i porównania przewodnictwa innych materiałów przewodzących..
W związku z tym międzynarodowy standard dla miedzi wyżarzonej (Międzynarodowy standard miedzi wyżarzonej, IACS dla jego akronimu w języku angielskim).
Jako odniesienie przyjęto przewodnictwo wyżarzonego drutu miedzianego o długości jednego metra i gramie masy w temperaturze 20 ° C, którego wartość wynosi 5,80 x 10.7 Człek-1. Ta wartość jest znana jako 100% przewodności elektrycznej IACS i jest punktem odniesienia dla pomiaru przewodności materiałów przewodzących..
Materiał przewodzący jest uważany za taki, jeśli ma ponad 40% IACS. Materiały, które mają przewodność większą niż 100% IACS, są uważane za materiały o wysokiej przewodności..
Struktura atomu umożliwia przepływ prądu elektrycznego, ponieważ atomy mają niewiele elektronów w swojej powłoce walencyjnej, a te z kolei są odłączane od jądra atomu.
Z opisanej konfiguracji wynika, że przemieszczanie się elektronów z jednego atomu do drugiego nie wymaga dużej ilości energii, co ułatwia ruch elektronów w przewodniku..
Te typy elektronów nazywane są swobodnymi elektronami. Jego rozmieszczenie i swoboda poruszania się wzdłuż struktury atomu jest tym, co sprawia, że obieg energii elektrycznej przez przewodnik sprzyja..
Struktura molekularna przewodników składa się ze zwartej sieci jąder, która ze względu na swoją spójność pozostaje praktycznie nieruchoma.
To sprawia, że ruch elektronów, które są daleko w cząsteczce, sprzyja ruchowi, ponieważ poruszają się one swobodnie i reagują na bliskość pola elektrycznego..
Ta reakcja wywołuje ruch elektronów w określonym kierunku, co powoduje przepływ prądu elektrycznego przez materiał przewodzący..
Poddane szczególnemu ładunkowi materiały przewodzące ostatecznie osiągają stan równowagi elektrostatycznej, w którym nie występuje ruch ładunków w materiale..
Ładunki dodatnie zbierają się razem na jednym końcu materiału, a ładunki ujemne na drugim końcu. Przemieszczenie ładunków w kierunku powierzchni przewodnika powoduje występowanie równych i przeciwnych pól elektrycznych wewnątrz przewodnika. Zatem całkowite wewnętrzne pole elektryczne w materiale wynosi zero.
Przewody elektryczne muszą być plastyczne; to znaczy, muszą być w stanie odkształcać się bez pękania.
Materiały przewodzące są często używane w zastosowaniach domowych lub przemysłowych, w których muszą być poddawane zginaniu i zginaniu; dlatego plastyczność jest niezwykle ważną cechą.
Materiały te muszą być odporne na ścieranie, aby wytrzymać warunki naprężeń mechanicznych, którym są zwykle poddawane, w połączeniu z wysokimi temperaturami spowodowanymi przepływem prądu..
W przypadku zastosowań mieszkalnych, przemysłowych lub jako część połączonego systemu zasilania elektrycznego, przewody muszą być zawsze pokryte odpowiednią warstwą izolacyjną.
Ta warstwa zewnętrzna, zwana również płaszczem izolacyjnym, jest niezbędna, aby zapobiec kontaktowi prądu elektrycznego przepływającego przez przewodnik z ludźmi lub przedmiotami wokół niego..
Istnieją różne kategorie przewodników elektrycznych, aw każdej z nich znajdują się materiały lub media o najwyższej przewodności elektrycznej.
Najlepszymi przewodnikami elektrycznymi są metale stałe, wśród których wyróżnia się miedź, złoto, srebro, aluminium, żelazo i niektóre stopy..
Istnieją jednak inne rodzaje materiałów lub rozwiązań, które mają dobre właściwości przewodzenia elektrycznego, takie jak grafit lub roztwory soli..
W zależności od sposobu przewodzenia elektrycznego można wyróżnić trzy rodzaje materiałów lub mediów przewodzących, które szczegółowo opisano poniżej:
Ta grupa składa się z metali stałych i ich odpowiednich stopów..
Przewodniki metalowe zawdzięczają swoje wysokie przewodnictwo chmurom wolnych elektronów, które sprzyjają przepływowi przez nie prądu elektrycznego. Metale oddają elektrony znajdujące się na ostatniej orbicie ich atomów bez inwestowania większej ilości energii, co sprawia, że przeskakiwanie elektronów z jednego atomu do drugiego jest korzystne.
Z drugiej strony stopy charakteryzują się wysoką rezystywnością; to znaczy, że stawiają opór proporcjonalny do długości i średnicy przewodnika.
Najczęściej używanymi stopami w instalacjach elektrycznych są mosiądz, stop miedzi z cynkiem; blacha biała, stop żelaza i cyny; stopy miedzi i niklu; i stopy chromowo-niklowe.
Są to roztwory składające się z wolnych jonów, które wspomagają przewodnictwo elektryczne klasy jonowej.
Większość tego typu przewodników występuje w roztworach jonowych, ponieważ substancje elektrolityczne muszą ulec częściowej (lub całkowitej) dysocjacji, aby utworzyć jony, które będą nośnikami ładunku..
Przewodniki elektrolityczne opierają swoje działanie na reakcjach chemicznych i przemieszczaniu materii, co ułatwia przemieszczanie się elektronów po torze cyrkulacji umożliwianym przez wolne jony..
W tej kategorii znajdują się gazy, które zostały wcześniej poddane procesowi jonizacji, który umożliwia przewodzenie przez nie energii elektrycznej..
Samo powietrze działa jako przewodnik prądu elektrycznego, gdy w przypadku przebicia dielektryka służy jako ośrodek przewodzący prąd elektryczny do powstawania wyładowań atmosferycznych i wyładowań elektrycznych..
Jest szeroko stosowany w napowietrznych systemach przesyłu energii elektrycznej, ponieważ pomimo 35% niższej przewodności w porównaniu z wyżarzaną miedzią, jego waga jest trzykrotnie lżejsza niż ta druga..
Gniazda wysokiego napięcia są zwykle pokryte zewnętrzną powierzchnią z polichlorku winylu (PVC), co zapobiega przegrzaniu przewodu i izoluje przepływ prądu elektrycznego z zewnątrz.
Jest to metal najczęściej używany jako przewodnik elektryczny w zastosowaniach przemysłowych i mieszkalnych, biorąc pod uwagę równowagę między jego przewodnością a ceną..
Miedź może być stosowana w przewodach o małej i średniej średnicy, z jednym lub kilkoma drutami, w zależności od pojemności amperometrycznej przewodnika..
Jest to materiał stosowany w zespołach elektronicznych mikroprocesorów i układów scalonych. Służy również do produkcji m.in. zacisków akumulatorów do pojazdów..
Przewodnictwo złota jest o około 20% mniejsze niż przewodnictwo wyżarzanego złota. Jest to jednak materiał bardzo trwały i odporny na korozję..
O przewodności 6,30 x 107 Człek-1 (9-10% wyższa niż przewodnictwo miedzi wyżarzanej), jest to metal o najwyższym znanym przewodnictwie elektrycznym.
Jest to bardzo kowalny i ciągliwy materiał o twardości porównywalnej ze złotem lub miedzią. Jednak jego koszt jest niezwykle wysoki, więc jego stosowanie nie jest tak powszechne w branży.
Jeszcze bez komentarzy