Vrste električnih prevodnikov in glavne značilnosti



The električni prevodniki ali prevodni materiali so tisti, ki imajo zaradi svojih specifičnih lastnosti le malo odpornosti na kroženje električnega toka. Atomska struktura električnih vodnikov olajša gibanje elektronov skozi njih, s čimer ta vrsta elementov spodbuja prenos električne energije..

Vodniki se lahko pojavljajo v različnih oblikah, eden od njih je material v specifičnih fizikalnih pogojih, kot so kovinske palice (armature), ki niso bile izdelane za sestavljanje električnih vezij. Kljub temu, da niso del električnega sklopa, ti materiali vedno ohranijo svoje vozne lastnosti.

Obstajajo tudi enopolni ali večpolni električni vodniki, ki se formalno uporabljajo kot vezni elementi električnih vezij v stanovanjskih in industrijskih območjih. Ta vrsta prevodnika je lahko oblikovana znotraj z bakrenimi žicami ali z drugo vrsto kovinskega materiala, prekrita z izolacijsko površino.

Poleg tega se lahko, odvisno od konfiguracije tokokroga, vodniki razlikujejo za stanovanjske aplikacije (tanke) ali kabli za podzemne vtičnice v električnih distribucijskih sistemih (debeli)..

Za namene tega članka se bomo osredotočili na značilnosti prevodnih materialov v njihovem čistem stanju; Poleg tega bomo vedeli, kateri so najpogosteje uporabljeni prevodni materiali in zakaj.

Indeks

  • 1 Značilnosti
    • 1.1 Električne značilnosti
    • 1.2 Fizične lastnosti
  • 2 Vrste električnih vodnikov
    • 2.1 Kovinski vodniki
    • 2.2 Elektrolitski vodniki
    • 2.3 Plinski vodniki
  • 3 Primeri gonilnikov
    • 3.1 Aluminij
    • 3.2 Baker
    • 3.3 Zlato
    • 3.4 Srebrna
  • 4 Reference

Funkcije

Za električne vodnike je značilno, da ne ponujajo večje odpornosti na prehod električnega toka skozi njih, kar je možno le zaradi svojih električnih in fizikalnih lastnosti, ki zagotavljajo, da kroženje električne energije s strani vodnika ne povzroči deformacije ali uničenja. zadevnega materiala.

Električne značilnosti

Glavne električne lastnosti električnih vodnikov so naslednje:

Dobra prevodnost

Električni vodniki morajo imeti dobro električno prevodnost, da lahko izpolnijo svojo funkcijo prenosa električne energije.

Mednarodna elektrotehnična komisija je sredi leta 1913 ugotovila, da bi lahko električna prevodnost čistega bakra služila kot referenca za merjenje in primerjavo prevodnosti drugih prevodnih materialov..

Tako je bil vzpostavljen mednarodni standard za žarjenje bakra (Mednarodni žarek bakrov standard, IAKS za akronim v angleščini).

Sprejeta referenca je bila prevodnost žarjene bakrene žice dolžine enega metra in en gram mase pri 20 ° C, katere vrednost je enaka 5,80 x 10.7 S.m-1. Ta vrednost je znana kot 100% električna prevodnost IACS in je referenčna točka za merjenje prevodnosti prevodnih materialov.

Kot tak se šteje prevodni material, če ima več kot 40% IACS. Materiali, ki imajo prevodnost večjo od 100% IACS, veljajo za materiale z visoko prevodnostjo.

Atomska struktura omogoča prehod toka

Atomska struktura omogoča prehod električnega toka, saj imajo atomi v svoji valenčni lupini nekaj elektronov in so ti elektroni ločeni od jedra atoma..

Opisana konfiguracija pomeni, da ne potrebuje velike količine energije za elektrone, da bi se premaknili iz enega atoma v drugega, kar olajša gibanje elektronov skozi prevodnik.

Ta vrsta elektronov se imenuje prosti elektroni. Njegova dispozicija in svoboda gibanja vzdolž atomske strukture je tisto, kar olajša kroženje električne energije prek voznika.

Združena jedra

Molekularno strukturo vodnikov sestavlja tesno pletena mreža jeder, ki zaradi svoje kohezije ostaja praktično nepremična..

Zaradi tega je gibanje elektronov, ki so daleč v molekuli, ugodno, saj se prosto gibljejo in se odzivajo na bližino električnega polja.. 

Ta reakcija povzroči gibanje elektronov v določeni smeri, kar povzroči kroženje električnega toka skozi prevodni material.

Elektrostatična tehtnica

Ko so prevodni materiali izpostavljeni določeni obremenitvi, lahko sčasoma dosežejo stanje elektrostatičnega ravnotežja, v katerem ni premikanja nabojev v materialu..

Pozitivni naboji se aglomerirajo na enem koncu materiala in negativni naboji se nabirajo na nasprotnem koncu. Premikanje nabojev proti površini vodnika ustvarja prisotnost enakih in nasprotnih električnih polj v notranjosti prevodnika. Tako je celotno notranje električno polje v materialu nič.

Fizične lastnosti

Vzdržljiv

Električni vodniki morajo biti prilagodljivi; to pomeni, da morajo biti sposobni deformirati, ne da bi se zlomili.

Prevodni materiali se običajno uporabljajo v gospodinjstvu ali industriji, kjer morajo biti izpostavljeni krivinam in krivinam; zaradi tega je izločljivost zelo pomembna značilnost.

Odporna

Ti materiali morajo biti odporni proti obrabi, prenesti pogoje mehanske obremenitve, ki so jim običajno izpostavljeni, skupaj s povišanimi temperaturami zaradi kroženja toka..

Izolacijska plast

Pri uporabi v stanovanjski, industrijski uporabi ali kot del medsebojno povezanega sistema oskrbe z električno energijo morajo biti vodniki vedno pokriti z ustrezno izolacijsko plastjo.

Ta zunanji sloj, znan tudi kot izolacijski plašč, je potreben, da se prepreči stik električnega toka skozi vodnik z ljudmi ali predmeti okoli njega..

Vrste električnih vodnikov

Obstajajo različne kategorije električnih vodnikov in v vsaki kategoriji so materiali ali mediji z najvišjo električno prevodnostjo.

Za odličnost so najboljši električni prevodniki trdne kovine, med katerimi izstopajo baker, zlato, srebro, aluminij, železo in nekatere zlitine..

Vendar obstajajo tudi druge vrste materialov ali raztopin, ki imajo dobre lastnosti električne prevodnosti, kot so grafitni ali solni raztopini.

Glede na način izvedbe električne prevodnosti je mogoče razlikovati tri vrste materialov ali prevodna sredstva, ki so podrobno opisana spodaj:

Kovinski vodniki

To skupino sestavljajo trdne kovine in njihove zlitine.

Kovinski prevodniki svojo visoko prevodnost dolgujejo oblaku prostih elektronov, ki dajejo prednost kroženju električnega toka skozi njih. Kovine prinašajo elektrone, ki se nahajajo v zadnji orbiti njihovih atomov, ne da bi vložili večje količine energije, zaradi česar skok elektronov z enega atoma na drugega.

Po drugi strani so zlitine značilne po visoki upornosti; to pomeni, da imajo upor, ki je sorazmeren z dolžino in premerom prevodnika.

Najpogosteje uporabljene zlitine v električnih instalacijah so medenina, zlitina bakra in cinka; Bela pločevina, zlitina železa in kositra; bakrove in nikljeve zlitine; krom in nikljeve zlitine.

Elektrolitski vodniki

To so rešitve, ki so narejene iz prostih ionov, ki pomagajo ionskemu razredu električne prevodnosti.

Večinoma so ti tipi prevodnikov prisotni v ionskih raztopinah, ker morajo elektrolitske snovi delno (ali popolno) disociirati, da tvorijo ione, ki bodo nosilci naboja..

Elektrolitski vodniki temeljijo svoje delovanje na kemijskih reakcijah in premiku snovi, kar olajša gibanje elektronov po poti kroženja, ki jo omogočajo prosti ioni.

Plinski vodniki

V tej kategoriji so plini, ki so bili predhodno izpostavljeni ionizacijskemu procesu, ki omogoča prevajanje električne energije skozi njih.

Zrak deluje kot prevodnik električne energije, ko pri dielektrični okvari služi kot električno prevodni medij za nastajanje strele in električnega udara..

Primeri gonilnikov

Aluminij

Visoko se uporablja v nadzemnih električnih prenosnih sistemih, ker je kljub 35% manjši prevodnosti kot žarjeni baker njegova teža trikrat lažja od slednje..

Visokonapetostne vtičnice so običajno prekrite z zunanjo površino polivinilklorida (PVC), ki preprečuje pregrevanje vodnika in izolira prehod električnega toka od zunaj..

Baker

To je najpogosteje uporabljena kovina kot električni prevodnik v industrijskih in stanovanjskih aplikacijah, glede na ravnovesje med njegovo prevodnostjo in ceno.

Baker se lahko uporablja v nizkih in srednje velikih vodnikih, z eno ali več žicami, odvisno od trenutne kapacitete vodnika..

Zlato

Je material, ki se uporablja v elektronskih sklopih mikroprocesorjev in integriranih vezij. Uporablja se tudi za izdelavo baterijskih terminalov za vozila, med drugim tudi za uporabo.

Prevodnost zlata je približno 20% manjša od prevodnosti žarjenega zlata. Vendar pa je zelo trpežen material in odporen proti koroziji.

Srebrna

S prevodnostjo 6,30 x 107 S.m-1 (9-10% višja od prevodnosti žarjenega bakra), je kovina z najvišjo znano električno prevodnostjo.

Je zelo tempran in duktilen material, katerega trdota je primerljiva s trdoto zlata ali bakra. Vendar je njegov strošek izjemno visok, zato njegova uporaba v industriji ni tako pogosta.

Reference

  1. Električni vodnik (s.f.). Ecured. Havana, Kuba Vzpostavljeno iz: ecured.cu
  2. Električni vodniki (s.f.). Vzpostavljeno iz: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Električni vodniki. Izterjano iz: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T, in Serrano A. (s.f.). Vodniki v elektrostatskem ravnotežju. Politehnična univerza v Madridu. Španija Vzpostavljeno iz: montes.upm.es
  5. Pérez, J., in Gardey, A. (2016). Opredelitev električnega vodnika. Vzpostavljeno iz: definicion.de
  6. Lastnosti električnih vodnikov (s.f.). Vzpostavljeno iz: neetescuela.org
  7. Wikipedija, svobodna enciklopedija (2018). Električna prevodnost Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  8. Wikipedija, svobodna enciklopedija (2018). Električni vodnik Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org