Rodzaje przewodów elektrycznych i główna charakterystyka



The przewodniki elektryczne lub materiały przewodzące są to te, które mają niewielką odporność na cyrkulację prądu elektrycznego, biorąc pod uwagę ich szczególne właściwości. Struktura atomowa przewodników elektrycznych ułatwia przemieszczanie się elektronów przez nie, dzięki czemu ten typ elementów sprzyja przekazywaniu energii elektrycznej.

Przewodniki mogą się pojawiać w różnych formach, z których jeden jest materiałem w określonych warunkach fizycznych, takich jak pręty metalowe (pręty zbrojeniowe), które nie zostały opracowane jako obwody elektryczne. Pomimo tego, że materiały te nie są częścią zespołu elektrycznego, zawsze zachowują swoje właściwości jezdne.

Istnieją również jednobiegunowe lub wielobiegunowe przewodniki elektryczne, które są formalnie używane jako elementy łączące obwody elektryczne w obszarach mieszkalnych i przemysłowych. Ten typ przewodu może być uformowany wewnątrz za pomocą drutów miedzianych lub innego rodzaju materiału metalowego, pokrytego powierzchnią izolacyjną.

Ponadto, w zależności od konfiguracji obwodu, przewody można rozróżniać do zastosowań domowych (cienkich) lub kabli do gniazd podziemnych w systemach dystrybucji elektrycznej (grube).

Na potrzeby tego artykułu skupimy się na właściwościach materiałów przewodzących w ich czystym stanie; Ponadto będziemy wiedzieć, jakie są najczęściej używane materiały przewodzące i dlaczego.

Indeks

  • 1 Charakterystyka
    • 1.1 Właściwości elektryczne
    • 1.2 Cechy fizyczne
  • 2 Rodzaje przewodów elektrycznych
    • 2.1 Przewodniki metalowe
    • 2.2 Przewodniki elektrolityczne
    • 2.3 Przewodniki gazowe
  • 3 Przykłady sterowników
    • 3.1 Aluminium
    • 3.2 Miedź
    • 3.3 Złoto
    • 3.4 Srebro
  • 4 odniesienia

Funkcje

Przewodniki elektryczne charakteryzują się brakiem dużej odporności na przepływ prądu elektrycznego przez nie, co jest możliwe tylko dzięki jego właściwościom elektrycznym i fizycznym, które gwarantują, że cyrkulacja energii elektrycznej przez przewodnik nie powoduje deformacji lub zniszczenia danego materiału.

Charakterystyka elektryczna

Główne charakterystyki elektryczne przewodów elektrycznych są następujące:

Dobra przewodność

Przewodniki elektryczne muszą mieć dobrą przewodność elektryczną, aby spełnić swoją funkcję transportu energii elektrycznej.

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna ustaliła w połowie 1913 r., Że przewodność elektryczna czystej miedzi może służyć jako punkt odniesienia do pomiaru i porównywania przewodności innych materiałów przewodzących.

W ten sposób ustanowiono międzynarodowy standard miedzi do wyżarzania (Międzynarodowy anodowany standard miedzi, IACS za akronim w języku angielskim).

Przyjętym odniesieniem była przewodność wyżarzonego drutu miedzianego o długości jednego metra i jeden gram masy w temperaturze 20 ° C, którego wartość jest równa 5,80 x 107 S.m.-1. Ta wartość jest znana jako 100% przewodność elektryczna IACS i jest punktem odniesienia dla pomiaru przewodności materiałów przewodzących.

Materiał przewodzący jest uważany za taki, jeśli ma więcej niż 40% IACS. Materiały o przewodności większej niż 100% IACS uważa się za materiały o wysokiej przewodności.

Struktura atomowa pozwala na przepływ prądu

Struktura atomowa pozwala na przepływ prądu elektrycznego, ponieważ atomy mają niewiele elektronów w powłoce walencyjnej, a z kolei elektrony te są odłączane od jądra atomu.

Opisana konfiguracja sugeruje, że nie wymaga dużej ilości energii, aby elektrony mogły przemieszczać się z jednego atomu do drugiego, ułatwiając ruch elektronów przez przewodnik..

Ten typ elektronów nazywany jest elektronami swobodnymi. Jego rozmieszczenie i swoboda przemieszczania się po strukturze atomowej ułatwia przepływ energii elektrycznej przez kierowcę.

Zjednoczone rdzenie

Struktura molekularna przewodników składa się z ciasno splecionej sieci jąder, która pozostaje praktycznie nieruchoma dzięki swojej spójności.

To sprawia, że ​​ruch elektronów, które są daleko w cząsteczce, sprzyjają, ponieważ poruszają się swobodnie i reagują na bliskość pola elektrycznego. 

Ta reakcja indukuje ruch elektronów w określonym kierunku, co powoduje cyrkulację prądu elektrycznego przez materiał przewodzący.

Równowaga elektrostatyczna

Pod wpływem określonego obciążenia materiały przewodzące ostatecznie osiągają stan równowagi elektrostatycznej, w którym nie ma ruchu ładunków wewnątrz materiału.

Ładunki dodatnie aglomerują na jednym końcu materiału, a ujemne ładunki gromadzą się na przeciwnym końcu. Przemieszczenie ładunków w kierunku powierzchni przewodnika generuje obecność równych i przeciwnych pól elektrycznych we wnętrzu przewodnika. Zatem całkowite wewnętrzne pole elektryczne w materiale wynosi zero.

Cechy fizyczne

Plastyczny

Przewodniki elektryczne muszą być ciągliwe; to znaczy, muszą być w stanie odkształcać się bez złamania.

Materiały przewodzące są zwykle stosowane w zastosowaniach domowych lub przemysłowych, w których muszą być poddawane zgięciom i zagięciom; w tym przypadku plastyczność jest niezwykle ważną cechą.

Odporny

Materiały te muszą być odporne na zużycie, aby wytrzymać warunki naprężeń mechanicznych, którym są zwykle poddawane, wraz z podwyższoną temperaturą wynikającą z cyrkulacji prądu.

Warstwa izolacyjna

W przypadku zastosowania w pomieszczeniach mieszkalnych, przemysłowych lub w ramach wzajemnie połączonego systemu zasilania, przewody muszą być zawsze pokryte odpowiednią warstwą izolacyjną.

Ta zewnętrzna warstwa, znana również jako płaszcz izolacyjny, jest niezbędna, aby zapobiec kontaktowi prądu elektrycznego przez przewodnik z ludźmi lub przedmiotami wokół niego..

Rodzaje przewodów elektrycznych

Istnieją różne kategorie przewodów elektrycznych, az kolei w każdej kategorii są materiały lub media o najwyższej przewodności elektrycznej.

Dla doskonałości najlepszymi przewodnikami elektrycznymi są metale stałe, wśród których wyróżnia się miedź, złoto, srebro, aluminium, żelazo i niektóre stopy..

Istnieją jednak inne rodzaje materiałów lub rozwiązań, które mają dobre właściwości przewodzenia elektrycznego, takie jak roztwory grafitu lub soli.

W zależności od sposobu prowadzenia przewodnictwa elektrycznego możliwe jest rozróżnienie trzech rodzajów materiałów lub środków przewodzących, które są szczegółowo opisane poniżej:

Przewodniki metalowe

Ta grupa składa się z metali stałych i ich odpowiednich stopów.

Przewodniki metalowe zawdzięczają swoją wysoką przewodność chmurom wolnych elektronów, które sprzyjają cyrkulacji prądu elektrycznego przez nie. Metale dostarczają elektronów znajdujących się w ostatniej orbicie ich atomów bez inwestowania większych ilości energii, co sprawia, że ​​skok elektronów z jednego atomu do drugiego.

Z drugiej strony stopy charakteryzują się wysoką rezystywnością; to znaczy, że mają opór proporcjonalny do długości i średnicy przewodu.

Najczęściej stosowane stopy w instalacjach elektrycznych to mosiądz, stop miedzi i cynku; Blacha, stop żelaza i cyny; stopy miedzi i niklu; oraz stopy chromu i niklu.

Przewodniki elektrolityczne

Są to rozwiązania składające się z wolnych jonów, które pomagają w przewodzeniu elektrycznym klasy jonowej.

W większości tego typu przewodniki są obecne w roztworach jonowych, ponieważ substancje elektrolityczne muszą podlegać częściowym (lub całkowitym) dysocjacjom, tworząc jony, które będą nośnikami ładunku.

Przewodniki elektrolityczne opierają swoje działanie na reakcjach chemicznych i przemieszczaniu się materii, co ułatwia ruch elektronów przez ścieżkę cyrkulacji, którą umożliwiają wolne jony.

Przewodniki gazowe

W tej kategorii są gazy, które zostały wcześniej poddane procesowi jonizacji, który umożliwia przewodzenie elektryczności przez te.

Samo powietrze działa jak przewodnik energii elektrycznej, gdy, gdy nastąpi przebicie dielektryczne, służy jako medium przewodzące prąd elektryczny do tworzenia wyładowań atmosferycznych i porażenia prądem..

Przykłady sterowników

Aluminium

Jest on wysoko stosowany w napowietrznych systemach elektrycznych, ponieważ pomimo 35% niższej przewodności w porównaniu z wyżarzaną miedzią, jego waga jest trzy razy lżejsza od tej drugiej.

Gniazda wysokiego napięcia są zwykle pokryte zewnętrzną powierzchnią polichlorku winylu (PVC), która zapobiega przegrzaniu przewodu i izoluje przepływ prądu elektrycznego z zewnątrz.

Miedź

Jest to najczęściej używany metal jako przewodnik elektryczny w zastosowaniach przemysłowych i mieszkalnych, biorąc pod uwagę równowagę między jego przewodnością a ceną.

Miedź może być stosowana w przewodach o niskiej i średniej wielkości, z jednym lub kilkoma przewodami, w zależności od pojemności prądowej przewodu..

Złoto

Jest to materiał stosowany w elektronicznych zespołach mikroprocesorów i układów scalonych. Służy również do produkcji zacisków akumulatora do pojazdów, między innymi.

Przewodność złota jest około 20% mniejsza niż przewodność wyżarzonego złota. Jest to jednak bardzo trwały materiał i odporny na korozję.

Srebrny

Z przewodnością 6,30 x 107 S.m.-1 (9-10% więcej niż przewodnictwo wyżarzanej miedzi), to metal o najwyższej dotychczasowej przewodności elektrycznej.

Jest to bardzo plastyczny i plastyczny materiał o twardości porównywalnej z twardością złota lub miedzi. Jednak jego koszt jest bardzo wysoki, więc jego użycie nie jest tak powszechne w branży.

Referencje

  1. Przewód elektryczny (s.f.). Ecured. Hawana, Kuba Źródło: ecured.cu
  2. Przewodniki elektryczne (s.f.). Źródło: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Przewodnicy energii elektrycznej. Odzyskany z: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T i Serrano A. (s.f.). Przewodniki w równowadze elektrostatycznej. Politechnika w Madrycie. Hiszpania Źródło: montes.upm.es
  5. Pérez, J. i Gardey, A. (2016). Definicja przewodnika elektrycznego. Źródło: definicion.de
  6. Właściwości przewodów elektrycznych (s.f.). Źródło: neetescuela.org
  7. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Przewodność elektryczna Źródło: en.wikipedia.org
  8. Wikipedia, wolna encyklopedia (2018). Przewód elektryczny Źródło: en.wikipedia.org