ELEKTRIČNI VODIČI: VRSTE I GLAVNE KARAKTERISTIKE - FIZIČKA

U električni vodovi ili vodljivi materijali su oni koji imaju malu otpornost na protok električne struje, s obzirom na specifična svojstva. Atomska struktura električnih vodiča olakšava kretanje elektrona kroz njih, s tim što ova vrsta elemenata pogoduje prijenosu električne energije.

Provodnici se mogu predstaviti u različitim oblicima, jedan od njih je materijal u specifičnim fizičkim uvjetima, poput metalnih šipki (šipki) za koje nije napravljeno da budu dio električnih krugova. Iako nisu dio električnog sklopa, ovi materijali uvijek održavaju provodna svojstva.

Postoje i jednopolarni ili višepolarni električni vodiči, koji se formalno koriste kao spojni elementi električnih krugova u stambenim i industrijskim okruženjima. Ova vrsta vodiča može se oblikovati iznutra bakrenim žicama ili drugom vrstom metalnog materijala, prekrivenom izolacijskom površinom.

Osim toga, ovisno o konfiguraciji kruga, mogu se razlikovati vodiči za stambenu primjenu (tanki) ili kablovi za podzemne slavine u elektro distribucijskim sustavima (debeli).

U svrhu ovog članka usredotočit ćemo se na karakteristike provodnih materijala u njihovom čistom stanju; Osim toga, znat ćemo koji se provodni materijali danas najviše koriste i zašto.

karakteristike

Električni vodiči karakteriziraju ne pružanje velikog otpora prolasku električne struje kroz njih, što je moguće samo zahvaljujući njihovim električnim i fizičkim svojstvima, koja jamče da cirkulacija električne energije kroz vodič ne izaziva deformaciju ili uništavanje. dotičnog materijala.

Električne karakteristike

Glavne električne karakteristike električnih vodiča su sljedeće:

Dobra vodljivost

Električni vodiči moraju imati dobru električnu vodljivost da bi ispunili svoju funkciju prijenosa električne energije.

Sredinom 1913. Međunarodna komisija za elektrotehniku utvrdila je da električna vodljivost bakra u svom čistom stanju može poslužiti kao referentna točka za mjerenje i usporedbu vodljivosti drugih provodljivih materijala.

Tako je uspostavljen Međunarodni standard za žareni bakar (IACS za akronim na engleskom).

Usvojena referenca bila je vodljivost izžarene bakrene žice dužine jednog metra i jednog grama mase na 20 ° C čija je vrijednost jednaka 5,80 x 10 ⁷ Sm ^-1. Ova vrijednost poznata je kao 100% IACS električne vodljivosti i ona je mjerilo za mjerenje vodljivosti vodljivih materijala.

Vodljivi se materijal smatra takvim ako ima više od 40% IACS-a. Materijali s vodljivošću većom od 100% IACS smatraju se materijalima visoke vodljivosti.

Atomska struktura omogućuje prolazak struje

Struktura atoma omogućuje prolazak električne struje, jer atomi imaju malo elektrona u svojoj valentnoj ljusci, a oni su, zauzvrat, odvojeni od jezgre atoma.

Opisana konfiguracija podrazumijeva da nije potrebna velika količina energije kako bi se elektroni kretali od jednog atoma do drugog, što olakšava kretanje elektrona kroz provodnik.

Ove se vrste elektrona nazivaju slobodni elektroni. Njihovo raspolaganje i sloboda kretanja kroz atomsku strukturu čine ono što cirkulira struju kroz provodnik.

Ujedinjene jezgre

Molekularna struktura vodiča sastoji se od čvrsto pletene mreže jezgara, koja zbog svoje kohezije ostaje praktično nepomična.

To čini kretanje elektrona koji su daleko u molekuli pogodnoj, jer se oni slobodno kreću i reagiraju na blizinu električnog polja.

Ta reakcija inducira kretanje elektrona u određenom smjeru, omogućujući tako cirkulaciju električne struje kroz provodni materijal.

Elektrostatička ravnoteža

Izloženi određenom naboju, vodljivi materijali na kraju postižu stanje elektrostatičke ravnoteže u kojem se ne događa kretanje naboja unutar materijala.

Pozitivni naboji aglomerate na jednom kraju materijala, a negativni naboji se nakupljaju na suprotnom kraju. Pomicanje naboja prema površini vodiča stvara prisutnost jednakih i suprotnih električnih polja unutar vodiča. Dakle, ukupno unutarnje električno polje unutar materijala je nula.

Fizičke karakteristike

Kovan

Električni vodiči moraju biti popravljivi; to jest, moraju biti sposobni deformirati se bez pucanja.

Konduktivni materijali često se koriste u kućnim ili industrijskim namjenama, u kojima se moraju podvrgnuti savijanju i savijanju; stoga je kovost izuzetno važna karakteristika.

otporan

Ti materijali moraju biti otporni na habanje, izdržati uvjete mehaničkih napona kojima su obično izloženi, uz visoke temperature zbog cirkulacije struje.

Izolacijski sloj

Kad se koriste u stambenoj ili industrijskoj primjeni ili kao dio međusobno povezanih električnih opskrbnih sustava, vodiči moraju uvijek biti pokriveni prikladnim izolacijskim slojem.

Ovaj vanjski sloj, poznat i kao izolacijska jakna, potreban je za sprečavanje da električna struja koja teče kroz vodič ne dođe u kontakt s ljudima ili predmetima oko njega.

Vrste električnih vodiča

Postoje različite kategorije električnih vodiča, a zauzvrat, u svakoj se kategoriji nalaze materijali ili mediji s najvećom električnom vodljivošću.

Po izvrsnosti, najbolji električni vodiči su kruti metali, među kojima se ističu bakar, zlato, srebro, aluminij, željezo i neke legure.

Međutim, postoje i druge vrste materijala ili rješenja koji imaju dobra svojstva električne provodljivosti, poput grafitnih ili fizioloških otopina.

Ovisno o načinu provođenja električne provodljivosti, moguće je razlikovati tri vrste materijala ili provodnih medija koji su detaljnije opisani u nastavku:

Metalni vodiči

Ovu skupinu čine kruti metali i njihove legure.

Metalni vodiči duguju svoju veliku vodljivost oblacima slobodnih elektrona koji favoriziraju cirkulaciju električne struje kroz njih. Metali se odriču elektrona smještenih u posljednjoj orbiti svojih atoma, a da ne ulažu veće količine energije, što skakanje elektrona s jednog atoma na drugi pogoduje.

S druge strane, za legure je karakteristično da imaju visoku otpornost; to jest, oni pružaju otpor proporcionalan duljini i promjeru vodiča.

Najčešće korištene legure u električnim instalacijama su mjed, legura bakra-cinka; limarija, legura željeza i kositra; legure bakra nikla; i legure kroma nikla.

Elektrolitički vodiči

Riječ je o otopinama sastavljenim od slobodnih iona, koji pomažu ionsku klasu vodenja.

Ove vrste vodiča uglavnom su prisutne u ionskim otopinama, budući da elektrolitičke tvari moraju proći djelomičnu (ili potpunu) disocijaciju kako bi nastale ioni koji će biti nosači naboja.

Elektrolitički vodiči svoj rad temelje na kemijskim reakcijama i na premještanju materije, što olakšava kretanje elektrona kroz cirkulacijski put omogućen slobodnim ionima.

Plinoviti provodnici

U ovu kategoriju spadaju plinovi koji su prethodno podvrgnuti ionizacijskom postupku koji omogućava provođenje električne energije kroz njih.

Zrak sam djeluje kao provodnik električne energije kada prilikom dielektričnog kvara služi kao vodljivi medij za stvaranje munje i električnih pražnjenja.

Primjeri vodiča

aluminijum

Visoko se koristi u nadzemnim sustavima električnog prijenosa, jer, iako ima 35% nižu vodljivost u usporedbi s bakrenim žarećim, njegova je težina tri puta lakša od potonjeg.

Utičnice visokog napona obično su prekrivene vanjskom površinom polivinilklorida (PVC), koja sprečava da se provodnik pregrijava i izolira prolazak električne struje izvana.

Bakar

To je metal koji se najčešće koristi kao električni provodnik u industrijskim i stambenim uvjetima, s obzirom na ravnotežu između njegove vodljivosti i cijene.

Bakar se može koristiti u vodičima niskog i srednjeg kolosijeka, s jednom ili više žica, ovisno o amperometrijskoj sposobnosti vodiča.

Zlato

To je materijal koji se koristi u elektroničkim sklopovima mikroprocesora i integriranih krugova. Koristi se i za izradu akumulatorskih terminala za vozila, između ostalih primjena.

Vodljivost zlata je otprilike 20% manja od vodljivosti izgorjelog zlata. Međutim, to je vrlo izdržljiv i otporan na koroziju materijal.

Srebro

S vodljivošću od 6,30 x 10 ⁷ Sm ^-1 (9-10% veća od vodljivosti izžarenog bakra), to je metal s najvećom električnom vodljivošću do danas.

To je vrlo popravljiv i plastičan materijal s tvrdoćom uporedivom s zlatom ili bakrom. Međutim, njegov je trošak izuzetno visok, pa njegova upotreba nije toliko česta u industriji.

Reference

Električni vodič (sf). Ecured. Havana Kuba. Oporavak od: eured.cu
Električni vodiči (sf). Oporavak od: aprendeelectricidad.weebly.com
Longo, J. (2009) Električni vodiči. Oporavak od: vivehogar.republica.com
Martín, T i Serrano A. (drugo). Provodnici u elektrostatskoj ravnoteži. Veleučilište u Madridu. Španjolska. Oporavak od: montes.upm.es
Pérez, J. i Gardey, A. (2016). Definicija električnog vodiča. Oporavak od: definicion.de
Svojstva električnih vodiča (sf). Oporavilo od: neetescuela.org
Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2018). Električna vodljivost. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
Wikipedia, Slobodna enciklopedija (2018). Električni vodič. Oporavilo sa: es.wikipedia.org

ELEKTRIČNI VODIČI: VRSTE I GLAVNE KARAKTERISTIKE - FIZIČKA - 2024