The elektrické vodiče nebo vodivé materiály Jsou to ty, které mají vzhledem ke svým specifickým vlastnostem malý odpor vůči cirkulaci elektrického proudu. Atomová struktura elektrických vodičů usnadňuje pohyb elektronů skrz ně, s nimiž tento typ prvků podporuje přenos elektřiny..
Vodiče mohou být v různých formách, jedním z nich je materiál ve specifických fyzikálních podmínkách, jako jsou kovové tyče (tyče), které nebyly vyrobeny jako součást elektrických obvodů. Přestože nejsou součástí elektrické sestavy, tyto materiály si vždy zachovávají své vodivé vlastnosti.
Existují také unipolární nebo multipolární elektrické vodiče, které se formálně používají jako spojovací prvky pro elektrické obvody v obytných a průmyslových zařízeních. Tento typ vodiče může být uvnitř tvořen měděnými dráty nebo jiným typem kovového materiálu pokrytým izolačním povrchem..
Kromě toho lze v závislosti na konfiguraci obvodu rozlišit vodiče pro bytové aplikace (tenké) nebo kabely pro podzemní odbočky v elektrických distribučních systémech (silné).
Pro účely tohoto článku se zaměříme na vlastnosti vodivých materiálů v jejich čistém stavu; Kromě toho budeme vědět, které jsou dnes nejpoužívanější vodivé materiály a proč.
Rejstřík článků
Elektrické vodiče se vyznačují tím, že nenabízejí velký odpor proti průchodu elektrického proudu skrz ně, což je možné jen díky jejich elektrickým a fyzikálním vlastnostem, které zaručují, že cirkulace elektřiny vodičem nezpůsobí deformaci nebo zničení materiálu. v otázce.
Hlavní elektrické vlastnosti elektrických vodičů jsou následující:
Elektrické vodiče musí mít dobrou elektrickou vodivost, aby mohly plnit svoji funkci přenosu elektrické energie.
Mezinárodní elektrotechnická komise v polovině roku 1913 stanovila, že elektrická vodivost mědi v čistém stavu může sloužit jako reference pro měření a srovnání vodivosti jiných vodivých materiálů..
Mezinárodní standard pro žíhanou měď (Mezinárodní standard žíhané mědi, IACS pro jeho zkratku v angličtině).
Použitou referencí byla vodivost žíhaného měděného drátu o délce jednoho metru a jednoho gramu hmoty při 20 ° C, jehož hodnota se rovná 5,80 x 107 Vy-1. Tato hodnota je známá jako 100% elektrická vodivost IACS a je měřítkem pro měření vodivosti vodivých materiálů..
Vodivý materiál je považován za takový, pokud má více než 40% IACS. Materiály, které mají vodivost vyšší než 100% IACS, jsou považovány za materiály s vysokou vodivostí..
Atomová struktura umožňuje průchod elektrického proudu, protože atomy mají ve své valenční skořápce málo elektronů a tyto elektrony jsou zase odděleny od jádra atomu.
Popsaná konfigurace naznačuje, že pro pohyb elektronů z jednoho atomu na druhý není zapotřebí velké množství energie, což usnadňuje pohyb elektronů vodičem..
Tyto typy elektronů se nazývají volné elektrony. Jeho dispozice a volnost pohybu podél atomové struktury je to, co dělá cirkulaci elektřiny vodičem příznivou..
Molekulární struktura vodičů je tvořena těsně propojenou sítí jader, která díky své soudržnosti zůstává prakticky nepohyblivá.
To umožňuje pohyb elektronů, které jsou v molekule daleko, napomáhat pohybu, protože se pohybují volně a reagují na blízkost elektrického pole..
Tato reakce indukuje pohyb elektronů ve specifickém směru, což vede k cirkulaci elektrického proudu procházejícího vodivým materiálem..
Když jsou vodivé materiály vystaveny určitému náboji, nakonec dosáhnou stavu elektrostatické rovnováhy, ve kterém nedojde k pohybu nábojů v materiálu..
Kladné náboje se shlukují na jednom konci materiálu a záporné náboje se hromadí na opačném konci. Posun nábojů směrem k povrchu vodiče generuje přítomnost stejných a protilehlých elektrických polí uvnitř vodiče. Celkové vnitřní elektrické pole v materiálu je tedy nulové.
Elektrické vodiče musí být tvárné; to znamená, že musí být schopni deformovat se bez zlomení.
Vodivé materiály se často používají v domácích nebo průmyslových aplikacích, kde musí být vystaveny ohýbání a ohýbání; proto je tvárnost mimořádně důležitou vlastností.
Tyto materiály musí být odolné proti opotřebení, aby odolaly podmínkám mechanického namáhání, kterému jsou obvykle vystaveny, spojené s vysokými teplotami v důsledku cirkulace proudu..
Při použití v obytných, průmyslových aplikacích nebo jako součást propojeného elektrického napájecího systému musí být vodiče vždy zakryty vhodnou izolační vrstvou.
Tato vnější vrstva, známá také jako izolační plášť, je nezbytná k zabránění kontaktu elektrického proudu protékajícího vodičem ve styku s lidmi nebo předměty kolem něj..
Existují různé kategorie elektrických vodičů a v každé kategorii jsou materiály nebo média s nejvyšší elektrickou vodivostí.
Nejlepšími elektrickými vodiči jsou podle všeho pevné kovy, mezi nimiž vyniká měď, zlato, stříbro, hliník, železo a některé slitiny..
Existují však i jiné typy materiálů nebo roztoků, které mají dobré elektrické vodivostní vlastnosti, například grafit nebo solný roztok..
V závislosti na způsobu, jakým se provádí elektrické vedení, je možné rozlišovat tři typy materiálů nebo vodivých médií, které jsou podrobně popsány níže:
Tuto skupinu tvoří pevné kovy a jejich příslušné slitiny..
Kovové vodiče vděčí za svou vysokou vodivost oblakům volných elektronů, které upřednostňují cirkulaci elektrického proudu skrz ně. Kovy se vzdávají elektronů nacházejících se na poslední oběžné dráze svých atomů, aniž by investovaly větší množství energie, což činí skok elektronů z jednoho atomu na druhý příznivý.
Na druhé straně se slitiny vyznačují vysokým odporem; to znamená, že představují odpor úměrný délce a průměru vodiče.
Nejčastěji používanými slitinami v elektrických instalacích jsou mosaz, slitina mědi a zinku; pocínovaný plech, slitina železa a cínu; slitiny mědi a niklu; a slitiny chromu a niklu.
Jedná se o řešení vytvořená z volných iontů, která pomáhají elektrickému vedení iontové třídy.
Většina z těchto typů vodičů je přítomna v iontových roztocích, protože elektrolytické látky musí projít částečnou (nebo úplnou) disociací, aby vytvořily ionty, které budou nosiči náboje..
Elektrolytické vodiče pracují na chemických reakcích a na posunu hmoty, což usnadňuje pohyb elektronů cirkulační cestou umožňovanou volnými ionty..
Do této kategorie patří plyny, které byly dříve podrobeny ionizačnímu procesu, který jim umožňuje vedení elektřiny..
Samotný vzduch působí jako vodič elektřiny, když v případě dielektrického rozpadu slouží jako elektricky vodivé médium pro tvorbu blesků a elektrických výbojů..
Je velmi používán v elektrických přenosových systémech nad hlavou, protože navzdory tomu, že má o 35% nižší vodivost ve srovnání s žíhanou mědí, je jeho hmotnost třikrát lehčí než u druhé..
Vysokonapěťové zásuvky jsou obvykle pokryty vnějším povrchem z polyvinylchloridu (PVC), který zabraňuje přehřátí vodiče a izoluje průchod elektrického proudu zvenčí.
Je to kov, který se nejčastěji používá jako elektrický vodič v průmyslových a bytových aplikacích, vzhledem k rovnováze mezi jeho vodivostí a cenou..
Měď může být použita ve vodičích nízkého a středního rozměru, s jedním nebo několika dráty, v závislosti na amperometrické kapacitě vodiče..
Jedná se o materiál používaný v elektronických sestavách mikroprocesorů a integrovaných obvodů. Používá se mimo jiné také k výrobě bateriových terminálů pro vozidla..
Vodivost zlata je přibližně o 20% nižší než vodivost žíhaného zlata. Je to však velmi odolný a korozivzdorný materiál..
S vodivostí 6,30 x 107 Vy-1 (9-10% vyšší než vodivost žíhané mědi), je to kov s nejvyšší známou elektrickou vodivostí.
Jedná se o velmi tvárný a tvárný materiál s tvrdostí srovnatelnou s tvrdostí zlata nebo mědi. Jeho cena je však extrémně vysoká, takže jeho použití není v tomto odvětví tak běžné.
Zatím žádné komentáře