ELEKTRICKÉ VODIČE: TYPY A HLAVNÉ CHARAKTERISTIKY - FYZICKÝ - 2026

Tieto elektrické vodiče alebo vodivé materiály sú tie, ktoré majú malú odolnosť proti toku elektrického prúdu, vzhľadom k jeho špecifické vlastnosti. Atómová štruktúra elektrických vodičov uľahčuje pohyb elektrónov cez ne, čím tento typ prvkov podporuje prenos elektriny.

Vodiče môžu byť prítomné v rôznych formách, z ktorých jedna je materiálom v špecifických fyzikálnych podmienkach, ako sú kovové tyče (tyče), ktoré neboli vyrobené ako súčasť elektrických obvodov. Napriek tomu, že nie sú súčasťou elektrickej zostavy, tieto materiály si vždy zachovávajú svoje vodivé vlastnosti.

Existujú tiež jednopólové alebo viacpólové elektrické vodiče, ktoré sa formálne používajú ako spojovacie prvky pre elektrické obvody v obytných a priemyselných zariadeniach. Tento typ vodiča môže byť vo vnútri tvorený medenými drôtmi alebo iným typom kovového materiálu pokrytým izolačným povrchom.

Okrem toho sa v závislosti od konfigurácie obvodu dajú rozlíšiť vodiče pre bytové aplikácie (tenké) alebo káble pre podzemné vodovodné kohútiky v elektrických rozvodných systémoch (silné).

Na účely tohto článku sa zameriame na vlastnosti vodivých materiálov v ich čistom stave; Okrem toho budeme vedieť, ktoré sú dnes najpoužívanejšie vodivé materiály a prečo.

vlastnosti

Elektrické vodiče sa vyznačujú tým, že neponúkajú veľký odpor proti priechodu elektrického prúdu cez ne, čo je možné iba vďaka ich elektrickým a fyzikálnym vlastnostiam, ktoré zaručujú, že cirkulácia elektriny vodičom nespôsobuje deformácie alebo deštrukcie. príslušného materiálu.

Elektrické vlastnosti

Hlavné elektrické vlastnosti elektrických vodičov sú tieto:

Dobrá vodivosť

Elektrické vodiče musia mať dobrú elektrickú vodivosť, aby mohli plniť svoju funkciu prenosu elektrickej energie.

Medzinárodná elektrotechnická komisia v polovici roku 1913 stanovila, že elektrická vodivosť medi v jej čistom stave môže slúžiť ako referencia na meranie a porovnávanie vodivosti iných vodivých materiálov.

Takto bol ustanovený Medzinárodný žíhaný medený štandard (IACS pre jeho skratku v angličtine).

Referenčné prijala bola vodivosť žíhanom medeného drôtu jedného metra na dĺžku a jeden gram hmotnosti pri 20 ° C, ktorej hodnota sa rovná 5,80 x 10 ⁷ Sm ^-1 . Táto hodnota je známa ako 100% elektrická vodivosť IACS a predstavuje referenčnú hodnotu pre meranie vodivosti vodivých materiálov.

Vodivý materiál sa za taký považuje, ak obsahuje viac ako 40% IACS. Materiály, ktoré majú vodivosť vyššiu ako 100% IACS, sa považujú za materiály s vysokou vodivosťou.

Atómová štruktúra umožňuje priechod prúdu

Atómová štruktúra umožňuje prechod elektrického prúdu, pretože atómy majú vo svojom valenčnom plášti málo elektrónov a tieto elektróny sú následne oddelené od jadra atómu.

Opísaná konfigurácia znamená, že na to, aby sa elektróny pohybovali z jedného atómu na druhý, nie je potrebné veľké množstvo energie, čo uľahčuje pohyb elektrónov vodičom.

Tieto typy elektrónov sa nazývajú voľné elektróny. Ich dispozícia a sloboda pohybu v atómovej štruktúre spôsobuje cirkuláciu elektriny vodivým vodičom.

Spojené jadrá

Molekulárna štruktúra vodičov je tvorená pevne pletenou sieťou jadier, ktorá zostáva vďaka svojej kohézii prakticky nepohyblivá.

Vďaka tomu je pohyb elektrónov, ktoré sú ďaleko v molekule, vodivý, pretože sa voľne pohybujú a reagujú na blízkosť elektrického poľa.

Táto reakcia indukuje pohyb elektrónov v špecifickom smere, čím umožňuje cirkuláciu elektrického prúdu cez vodivý materiál.

Elektrostatická rovnováha

Vodivé materiály sú vystavené určitému náboju a nakoniec dosiahnu stav elektrostatickej rovnováhy, v ktorom nenastane pohyb nábojov v rámci materiálu.

Pozitívne náboje sa zhlukujú na jednom konci materiálu a záporné náboje sa akumulujú na opačnom konci. Posun nábojov k povrchu vodiča vytvára vo vodiči prítomnosť rovnakých a opačných elektrických polí. Celkové vnútorné elektrické pole v materiáli je teda nula.

Fyzicka charakteristika

kujný

Elektrické vodiče musia byť kujné; to znamená, že musia byť schopné deformácie bez zlomenia.

Vodivé materiály sa často používajú v domácich alebo priemyselných aplikáciách, v ktorých musia byť ohýbané a ohýbané; preto je kujnosť mimoriadne dôležitou vlastnosťou.

odolný

Tieto materiály musia byť odolné proti opotrebeniu, aby vydržali podmienky mechanického namáhania, ktorému sú obvykle vystavené, spojené s vysokými teplotami v dôsledku cirkulácie prúdu.

Izolačná vrstva

Pri použití v obytných alebo priemyselných aplikáciách alebo ako súčasť prepojeného elektrického napájacieho systému musia byť vodiče vždy zakryté vhodnou izolačnou vrstvou.

Táto vonkajšia vrstva, tiež známa ako izolačný plášť, je nevyhnutná na to, aby zabránila kontaktu elektrického prúdu tečúceho vodičom s ľuďmi alebo predmetmi v okolí.

Druhy elektrických vodičov

Existujú rôzne kategórie elektrických vodičov a v druhej kategórii sú materiály alebo médiá s najvyššou elektrickou vodivosťou.

Vynikajúcimi elektrickými vodičmi sú najlepšie kovové kovy, medzi ktorými vyniká meď, zlato, striebro, hliník, železo a niektoré zliatiny.

Existujú však aj iné typy materiálov alebo roztokov, ktoré majú dobré elektrické vodivé vlastnosti, ako je napríklad grafit alebo soľné roztoky.

V závislosti od spôsobu, akým sa vykonáva elektrické vedenie, je možné rozlišovať tri typy materiálov alebo vodivých médií, ktoré sú podrobne opísané nižšie:

Kovové vodiče

Táto skupina je vyrobená z pevných kovov a ich príslušných zliatin.

Kovové vodiče vďačia svojej vysokej vodivosti oblakom voľných elektrónov, ktoré uprednostňujú cirkuláciu elektrického prúdu cez ne. Kovy sa vzdávajú elektrónov nachádzajúcich sa na poslednej obežnej dráhe svojich atómov bez investovania väčšieho množstva energie, čo umožňuje skok elektrónov z jedného atómu na druhý priaznivý.

Na druhej strane sa zliatiny vyznačujú vysokou rezistivitou; to znamená, že majú odpor úmerný dĺžke a priemeru vodiča.

Najbežnejšie používanými zliatinami v elektrických inštaláciách sú mosadz, zliatina medi a zinku; pocínovaná zliatina železa a cínu; zliatiny medi niklu; a zliatiny chrómu a niklu.

Elektrolytické vodiče

Sú to roztoky tvorené voľnými iónmi, ktoré pomáhajú vodivosti iónovej triedy.

Zvyčajne sú tieto typy vodičov prítomné v iónových roztokoch, pretože elektrolytické látky musia podliehať čiastočnej (alebo úplnej) disociácii, aby vytvorili ióny, ktoré budú nosičmi náboja.

Elektrolytické vodiče zakladajú svoju činnosť na chemických reakciách a na premiestňovaní hmoty, čo uľahčuje pohyb elektrónov cirkulačnou cestou, ktorú umožňujú voľné ióny.

Plynné vodiče

Do tejto kategórie patria plyny, ktoré boli predtým podrobené ionizačnému procesu, ktorý im umožňuje viesť elektrinu.

Samotný vzduch funguje ako vodič elektriny, keď po dielektrickom zlyhaní slúži ako vodivé médium na vytváranie bleskov a elektrických výbojov.

Príklady vodičov

hliník

Je vysoko používaný v nadzemných elektrických prenosových systémoch, pretože napriek tomu, že má o 35% nižšiu vodivosť v porovnaní s žíhanou meďou, je jej hmotnosť trikrát ľahšia ako posledná.

Zásuvky vysokého napätia sú obvykle pokryté vonkajším povrchom polyvinylchloridu (PVC), ktorý bráni prehriatiu vodiča a izoluje priechod elektrického prúdu z vonkajšej strany.

meď

Je to kov, ktorý sa najčastejšie používa ako elektrický vodič v priemyselných a bytových aplikáciách, vzhľadom na rovnováhu medzi vodivosťou a cenou.

Meď môže byť použitá vo vodičoch nízkeho a stredného prierezu, s jedným alebo niekoľkými drôtmi, v závislosti od amperometrickej kapacity vodiča.

zlato

Je to materiál používaný v elektronických zostavách mikroprocesorov a integrovaných obvodov. Používa sa okrem iného aj na výrobu batériových terminálov pre vozidlá.

Vodivosť zlata je približne o 20% nižšia ako vodivosť žíhaného zlata. Je to však veľmi odolný materiál odolný voči korózii.

striebro

S vodivosťou 6,30 x 10 ⁷ Sm ^-1 (9-10% vyššia, než je vodivosť žíhané medi), to je kov s najvyšším elektrickou vodivosťou známej k dnešnému dňu.

Je to veľmi poddajný a ťažný materiál, ktorého tvrdosť je porovnateľná s tvrdosťou zlata alebo medi. Jeho náklady sú však extrémne vysoké, takže jeho použitie v priemysle nie je také bežné.

Referencie

1. Elektrický vodič (sf). Ecured. Havana Kuba. Získané z: ecured.cu
2. Elektrické vodiče (sf). Obnovené z: aprendeelectricidad.weebly.com
3. Longo, J. (2009) Elektrické vodiče. Obnovené z: vivehogar.republica.com
4. Martín, T a Serrano A. (nd). Vodiče v elektrostatickej rovnováhe. Polytechnická univerzita v Madride. Španielsko. Obnovené z: montes.upm.es
5. Pérez, J., a Gardey, A. (2016). Definícia elektrického vodiča. Obnovené z: definicion.de
6. Vlastnosti elektrických vodičov (sf). Obnovené z: neetescuela.org
7. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2018). Elektrická vodivosť. Obnovené z: es.wikipedia.org
8. Wikipedia, bezplatná encyklopédia (2018). Elektrický vodič. Obnovené z: es.wikipedia.org