Типи електричних провідників та основні характеристики



The електричні провідники або провідні матеріали є ті, що мають невеликий опір циркуляції електричного струму, враховуючи їх специфічні властивості. Атомна структура електричних провідників полегшує рух електронів через них, за допомогою яких цей тип елементів сприяє передачі електрики.

Провідники можуть з'являтися різноманітних форм, одним з яких є матеріал у конкретних фізичних умовах, наприклад, металеві прутки (арматура), які не були розроблені для складання електричних ланцюгів. Незважаючи на те, що вони не є частиною електричної збірки, ці матеріали завжди підтримують свої властивості водіння.

Є також однополярні або багатополярні електричні провідники, які формально використовуються як сполучні елементи електричних ланцюгів в житлових і промислових зонах. Цей тип провідника може бути сформований всередині мідними дротами або іншим типом металевого матеріалу, покритого ізолюючою поверхнею.

Крім того, в залежності від конфігурації схеми, провідники можуть бути диференційовані для житлових приміщень (тонкі) або кабелі для підземних розеток в електричних розподільчих системах (товсті).

Для цілей цієї статті ми зупинимося на характеристиках провідних матеріалів у чистому стані; Крім того, ми будемо знати, які найбільш часто використовувані провідні матеріали і чому.

Індекс

  • 1 Характеристики
    • 1.1 Електричні характеристики
    • 1.2 Фізичні характеристики
  • 2 Види електричних провідників
    • 2.1 Металеві провідники
    • 2.2 Електролітичні провідники
    • 2.3 Газопровідники
  • 3 Приклади драйверів
    • 3.1 Алюміній
    • 3.2 Мідь
    • 3.3 Золото
    • 3.4 Срібло
  • 4 Посилання

Особливості

Електричні провідники характеризуються недостатньою стійкістю до проходження електричного струму через них, що можливо тільки завдяки його електричним і фізичним властивостям, які гарантують, що циркуляція електрики провідником не призводить до деформації або руйнування даного матеріалу.

Електричні характеристики

Основними електричними характеристиками електричних провідників є:

Хороша провідність

Електричні провідники повинні мати гарну електропровідність для виконання функції транспортування електроенергії.

У середині 1913 року Міжнародна електротехнічна комісія визначила, що електропровідність чистої міді може слугувати еталоном для вимірювання та порівняння провідності інших провідних матеріалів.

Таким чином, був створений Міжнародний стандарт для відпалу міді (Міжнародний відпалений мідний стандарт, IACS для своєї абревіатури англійською мовою).

Прийнятою посиланням була провідність відпаленого мідного дроту довжиною в один метр і один грам маси при 20 ° C, значення якого дорівнює 5,80 × 107 S.m-1. Ця величина відома як 100% IACS електропровідність, і є опорною точкою для вимірювання провідності провідних матеріалів.

Провідний матеріал розглядається як такий, якщо він має більше 40% IACS. Матеріали, які мають провідність більше 100% IACS, вважаються матеріалами високої провідності.

Атомна структура дозволяє проходити струм

Атомна структура дозволяє проходити електричний струм, оскільки атоми мають мало електронів в їх валентній оболонці і, у свою чергу, ці електрони відокремлюються від ядра атома..

Описана конфігурація передбачає, що вона не вимагає великої кількості енергії для електронів для переміщення від одного атома до іншого, полегшуючи рух електронів через провідник.

Цей тип електронів називається вільними електронами. Його розташування і свобода переміщення по атомній структурі сприяє циркуляції електроенергії через водія.

Об'єднані ядра

Молекулярна структура провідників складається з щільно зв'язаної мережі ядер, яка залишається практично нерухомою через її зчеплення..

Це робить рух електронів, які знаходяться далеко в молекулі, сприятливим, оскільки вони вільно рухаються і реагують на близькість електричного поля. 

Ця реакція індукує рух електронів в певному напрямку, що породжує циркуляцію електричного струму через провідний матеріал.

Електростатичний баланс

Коли піддається певному навантаженню, провідні матеріали зрештою досягають стану електростатичного рівноваги, в якому відсутня рух зарядів всередині матеріалу.

Позитивні заряди агломеруються на одному кінці матеріалу і негативні заряди накопичуються на протилежному кінці. Зсув зарядів до поверхні провідника породжує наявність рівних і протилежних електричних полів у внутрішній частині провідника. Таким чином, загальне внутрішнє електричне поле всередині матеріалу дорівнює нулю.

Фізичні характеристики

Ковкий

Електричні провідники повинні бути пластичними; тобто вони повинні бути здатні деформуватися, не порушуючи.

Провідні матеріали зазвичай використовують у побутових або промислових цілях, в яких вони повинні бути піддані вигинам і вигинам; для цього надзвичайно важливою є піддатливість.

Стійкий

Ці матеріали повинні бути стійкими до зношування, витримувати умови механічних навантажень, яким вони зазвичай піддаються, разом з підвищеними температурами внаслідок циркуляції струму.

Ізоляційний шар

При використанні в житловому, промисловому застосуванні або як частина взаємопов'язаної системи електроживлення, провідники завжди повинні бути покриті відповідним ізолюючим шаром.

Цей зовнішній шар, також відомий як ізоляційний кожух, необхідний для запобігання контакту електричного струму, що протікає через провідник, з людьми або предметами навколо нього..

Види електричних провідників

Існують різні категорії електричних провідників і, у свою чергу, в кожній категорії є матеріали або носії з найвищою електропровідністю.

Для досконалості кращими електричними провідниками є тверді метали, серед яких виділяються мідь, золото, срібло, алюміній, залізо і деякі сплави..

Однак існують і інші типи матеріалів або розчинів, які мають хороші електропровідні властивості, такі як графітові або сольові розчини.

В залежності від способу, у якому проводиться електрична провідність, можна виділити три типи матеріалів або провідні засоби, які детально описані нижче:

Металеві провідники

Ця група складається з твердих металів та їх відповідних сплавів.

Металеві провідники завдячують своїй високої провідності хмарам вільних електронів, які сприяють циркуляції електричного струму через них. Метали дають електрони, розташовані в останній орбіті своїх атомів, не вкладаючи більшої кількості енергії, що робить стрибок електронів від одного атома до іншого..

З іншого боку, сплави характеризуються високим питомим опором; тобто вони мають опір, пропорційний довжині і діаметру провідника.

Найбільш часто використовуваними сплавами в електроустановках є латунь, сплав міді і цинку; Жерсті, сплав заліза і олова; мідні та нікелеві сплави; і хромові і нікелеві сплави.

Електролітичні провідники

Це рішення, створені з вільних іонів, які допомагають електропровідності іонного класу.

Здебільшого ці типи провідників присутні в іонних розчинах, оскільки електролітичні речовини повинні проходити часткову (або загальну) дисоціацію для утворення іонів, які будуть носіями заряду..

Електролітичні провідники ґрунтують свою роботу на хімічних реакціях і зміщенні речовини, що полегшує переміщення електронів по шляху циркуляції, включеному вільними іонами..

Газопровідники

До цієї категорії відносяться гази, які раніше піддавалися процесу іонізації, що дозволяє проводити через них електрику.

Саме повітря діє як провідник електрики, коли, коли відбувається пробій діелектрика, він служить електропровідним середовищем для утворення блискавки та електричного удару..

Приклади драйверів

Алюміній

Вона широко використовується в системах електропередачі, оскільки, незважаючи на 35% нижчу провідність порівняно з відпаленою міддю, її вага в три рази легше, ніж останній.

Високовольтні виходи зазвичай покриваються зовнішньою поверхнею полівінілхлориду (ПВХ), що запобігає перегріву провідника і ізолює проходження електричного струму ззовні.

Мідь

Це найчастіше використовуваний метал як електричний провідник в промислових і житлових приміщеннях, враховуючи баланс між його провідністю і ціною.

Мідь може бути використана в низьких і середніх провідниках, з одним або кількома дротами, залежно від струму провідника..

Золото

Це матеріал, який використовується в електронних вузлах мікропроцесорів і інтегральних схем. Він також використовується для виготовлення акумуляторних клем для транспортних засобів, серед інших застосувань.

Провідність золота приблизно на 20% менше, ніж провідність відпаленого золота. Однак це дуже міцний матеріал і стійкий до корозії.

Срібло

З провідністю 6,30 х 107 S.m-1 (9-10% вище, ніж провідність відпаленої міді), є метал з найвищою електропровідністю, відомої на сьогоднішній день.

Це дуже ковкий і в'язкий матеріал, твердість якого порівнянна з твердістю золота або міді. Однак його вартість надзвичайно висока, тому його використання не настільки поширене в промисловості.

Список літератури

  1. Електричний провідник (с.ф.). Ecured. Гавана, Куба Отримано з: ecured.cu
  2. Електричні провідники (с.ф.). Отримано з: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Електричні провідники. Відновлено з: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T, і Serrano A. (s.f.). Провідники в електростатичному рівновазі. Мадридський політехнічний університет. Іспанія Отримано з: montes.upm.es
  5. Pérez, J., and Gardey, A. (2016). Визначення електричного провідника. Отримано з: definicion.de
  6. Властивості електричних провідників (с.ф.). Отримано з: neetescuela.org
  7. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Електрична провідність Отримано з: en.wikipedia.org
  8. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Електричний провідник Отримано з: en.wikipedia.org