ЕЛЕКТРОПРОВІДНИКИ: ТИПИ ТА ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ - ФІЗИЧНІ - 2025

На електричні провідники або проводять матеріали є ті , які мають невеликий опір потоку електричного струму, з огляду на його специфічні властивості. Будова атомів електричних провідників полегшує рух електронів через них, завдяки чому цей тип елемента сприяє передачі електрики.

Провідники можуть бути представлені в різних формах, однією з них є матеріал у конкретних фізичних умовах, таких як металеві прутки (прути), які не були внесені до складу електричних ланцюгів. Незважаючи на те, що вони не є частиною електричної збірки, ці матеріали завжди зберігають свої електропровідні властивості.

Існують також однополярні або багатополярні електричні провідники, які формально використовуються як з'єднувальні елементи електричних ланцюгів у житлових та промислових умовах. Цей тип провідника може утворюватися всередині мідними дротами або іншим типом металевого матеріалу, покритим ізоляційною поверхнею.

Крім того, залежно від конфігурації ланцюга можуть бути диференційовані провідники для житлових застосувань (тонкі) або кабелі для підземних кранів в електричних розподільних системах (товсті).

Для цілей цієї статті ми зупинимось на характеристиках струмопровідних матеріалів у чистому стані; Крім того, ми будемо знати, які є найбільш використовувані електропровідні матеріали сьогодні і чому.

характеристики

Електричні провідники характеризуються тим, що не надають великого опору проходженню електричного струму через них, що можливе лише завдяки їх електричним та фізичним властивостям, які гарантують, що циркуляція електрики через провідник не викликає деформації чи руйнування. відповідного матеріалу.

Електричні характеристики

Основні електричні характеристики електричних провідників такі:

Хороша провідність

Електричні провідники повинні мати хорошу електропровідність для виконання своєї функції транспортування електричної енергії.

У середині 1913 року Міжнародна електротехнічна комісія визначила, що електропровідність міді в чистому стані може слугувати еталоном для вимірювання та порівняння провідності інших електропровідних матеріалів.

Таким чином, було встановлено Міжнародний стандарт відпаленої міді (IACS за його абревіатурою англійською мовою).

Прийнято посилання на провідність відпаленого мідного дроту довжиною один метр і одного грама маси при 20 ° С, значення якого дорівнює 5,80 х 10 ⁷ см ^-1 . Ця величина відома як 100% електропровідності IACS, і вона є орієнтиром для вимірювання провідності струмопровідних матеріалів.

Електропровідний матеріал вважається таким, якщо він має більше 40% ІАКС. Матеріали, що мають провідність більше 100% IACS, вважаються матеріалами з високою провідністю.

Атомна структура дозволяє пропускати струм

Структура атома дозволяє пропускати електричний струм, оскільки атоми мають у своїй валентній оболонці мало електронів і, в свою чергу, ці електрони відриваються від ядра атома.

Описана конфігурація передбачає, що для переміщення електронів з одного атома на інший не потрібна велика кількість енергії, що полегшує рух електронів через провідник.

Ці типи електронів називаються вільними електронами. Їх розташування та свобода пересування по всій структурі атома є тим, що робить циркуляцію електрики провідником сприятливим.

Об'єднані ядра

Молекулярна структура провідників складається з щільно в'язаної мережі ядер, яка через свою згуртованість залишається практично нерухомою.

Це робить рух електронів, які знаходяться далеко в межах молекули, сприятливою, оскільки вони вільно рухаються і реагують на близькість електричного поля.

Ця реакція індукує рух електронів у визначеному напрямку, тим самим забезпечуючи циркуляцію електричного струму через провідний матеріал.

Електростатичний баланс

Піддаючись певному заряду, електропровідні матеріали зрештою досягають стану електростатичної рівноваги, при якому рух зарядів всередині матеріалу не відбувається.

Позитивні заряди агломерат на одному кінці матеріалу, а негативні заряди накопичуються на протилежному кінці. Зміщення зарядів до поверхні провідника породжує наявність рівних і протилежних електричних полів всередині провідника. Таким чином, загальне внутрішнє електричне поле всередині матеріалу дорівнює нулю.

Фізичні характеристики

Ковстий

Електричні провідники повинні бути ковкими; тобто вони повинні бути здатні деформуватися, не руйнуючись.

Провідні матеріали часто використовуються у побутових або промислових сферах застосування, в яких вони повинні бути піддані згинанню та вигину; тому ковкість є надзвичайно важливою характеристикою.

Стійкий

Ці матеріали повинні бути стійкими до зносу, витримувати умови механічних навантажень, яким вони зазвичай піддаються, поєднані з високими температурами внаслідок циркуляції струму.

Ізоляційний шар

При використанні в житловому або промисловому застосуванні або як частина взаємопов'язаної системи електропостачання провідники завжди повинні бути покриті відповідним ізоляційним шаром.

Цей зовнішній шар, також відомий як ізоляційний кожух, необхідний для запобігання контакту електричного струму через провідник з людьми або предметами навколо нього.

Види електричних провідників

Існують різні категорії електричних провідників і, в свою чергу, в кожній категорії є матеріали або носії з найвищою електропровідністю.

За досконалістю найкращі електричні провідники - це тверді метали, серед яких виділяються мідь, золото, срібло, алюміній, залізо та деякі сплави.

Однак існують інші типи матеріалів або розчинів, які мають хороші властивості електропровідності, такі як графітові або сольові розчини.

Залежно від способу проведення електричної провідності можна диференціювати три типи матеріалів або електропровідні носії, які детально описані нижче:

Металеві провідники

Ця група складається з твердих металів та їх відповідних сплавів.

Металеві провідники завдячують високою провідністю хмарам вільних електронів, які сприяють циркуляції електричного струму через них. Метали відмовляються від електронів, розташованих на останній орбіті їх атомів, не вкладаючи більшої кількості енергії, що робить стрибок електронів з одного атома на інший вигідним.

З іншого боку, сплави характеризуються високим опором; тобто вони представляють опір, пропорційний довжині та діаметру провідника.

Найбільш часто використовувані сплави в електроустановках - це латунь, мідно-цинковий сплав; бляшанка, сплав заліза і олова; мідні нікелеві сплави; і сплави хрому нікелю.

Електролітичні провідники

Це розчини, складені з вільних іонів, які допомагають електричній провідності класу іонів.

Більшість цих типів провідників присутні в іонних розчинах, оскільки електролітичні речовини повинні пройти часткову (або повну) дисоціацію, щоб утворити іони, які несуть заряд.

Електролітичні провідники ґрунтують свою дію на хімічних реакціях та на переміщення речовини, що полегшує рух електронів по циркуляційному шляху, забезпеченому вільними іонами.

Газоподібні провідники

До цієї категорії відносяться гази, які раніше були піддані процесу іонізації, що дає змогу проводити електроенергію через них.

Повітря саме виступає провідником електрики, коли при діелектричному пробої він служить провідним середовищем для утворення блискавок та електричних розрядів.

Приклади провідників

Алюміній

Він широко застосовується в надземних системах електропередачі, оскільки, незважаючи на 35% нижчу провідність у порівнянні з відпаленою міддю, його вага втричі легша за останню.

Розетки високої напруги зазвичай покриваються зовнішньою поверхнею полівінілхлориду (ПВХ), що запобігає перегріву провідника та ізолює проходження електричного струму ззовні.

Мідь

Це метал, який найбільш часто використовується в якості електричного провідника в промислових і побутових умовах, враховуючи баланс, який він представляє між його електропровідністю і ціною.

Мідь може бути використана в провідниках малої та середньої колії, з одним або декількома проводами, залежно від амперометричної ємності провідника.

Золото

Це матеріал, який використовується в електронних складах мікропроцесорів та інтегральних мікросхем. Також використовується для виготовлення клем акумуляторних батарей для транспортних засобів, серед інших застосувань.

Провідність золота приблизно на 20% менше, ніж електропровідність відпаленого золота. Однак це дуже міцний і стійкий до корозії матеріал.

Срібло

З електропровідністю 6,30 х 10 ⁷ см ^-1 (на 9-10% вище, ніж електропровідність відпаленої міді), це метал з найбільшою відомою на сьогодні електропровідністю.

Це дуже ковкий і пластичний матеріал, твердість якого порівнянна з золотом або міддю. Однак його вартість надзвичайно висока, тому його використання не так поширене в галузі.

Список літератури

1. Електричний провідник (sf). Очищений. Гавана Куба. Відновлено з: eured.cu
2. Електричні провідники (sf). Відновлено з: aprendeelectricidad.weebly.com
3. Longo, J. (2009) Електричні провідники. Відновлено з: vivehogar.republica.com
4. Мартін, Т і Серрано А. (другий). Провідники в електростатичній рівновазі. Політехнічний університет Мадрида. Іспанія. Відновлено з: montes.upm.es
5. Перес, Дж. Та Гардей, А. (2016). Визначення електричного провідника. Відновлено з: definicion.de
6. Властивості електричних провідників (sf). Відновлено з: neetescuela.org
7. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Електропровідність. Відновлено з: es.wikipedia.org
8. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Електричний провідник. Відновлено з: es.wikipedia.org