ELEKTRĪBAS VADĪTĀJI: VEIDI UN GALVENIE RAKSTURLIELUMI - FIZISKĀ - 2025

Par elektrības vadītāji vai vadošiem materiāli ir tie, kas ir maz pretestību plūsmai elektriskās strāvas, ņemot vērā to specifiskās īpašības. Elektrisko vadītāju atomu struktūra atvieglo elektronu kustību caur tiem, ar kuru šāda veida elements veicina elektrības pārvadi.

Diriģenti var būt dažādos veidos, no kuriem viens ir materiāls īpašos fiziskos apstākļos, piemēram, metāla stieņi (stieņi), kas nav izgatavoti kā daļa no elektriskajām ķēdēm. Neskatoties uz to, ka šie materiāli nav elektrisko mezglu sastāvdaļa, šie materiāli vienmēr saglabā savas vadošās īpašības.

Ir arī vienpolāri vai daudzpolāri elektrības vadītāji, kurus formāli izmanto kā elektrisko ķēžu savienojošus elementus dzīvojamos un rūpnieciskos apstākļos. Šāda veida vadītāju var veidot vara stieples vai cita veida metāla materiāli, kas pārklāti ar izolācijas virsmu.

Turklāt, atkarībā no ķēdes konfigurācijas, var diferencēt dzīslu vadītājus (plānus) vai kabeļus pazemes krāniem elektriskās sadales sistēmās (biezi).

Šī raksta vajadzībām mēs pievērsīsim uzmanību vadošo materiālu īpašībām to tīrā stāvoklī; Turklāt mēs uzzināsim, kuri mūsdienās ir visbiežāk izmantotie vadošie materiāli un kāpēc.

raksturojums

Elektrības vadītājus raksturo tas, ka netiek piedāvāta liela pretestība elektriskās strāvas caurlaidībai caur tiem, un tas ir iespējams tikai pateicoties to elektriskajām un fizikālajām īpašībām, kas garantē, ka elektrības cirkulācija caur vadītāju neizraisa deformāciju vai iznīcināšanu. no attiecīgā materiāla.

Elektriskās īpašības

Elektrisko vadītāju galvenie elektriskie parametri ir šādi:

Laba vadītspēja

Elektriskajiem vadītājiem jābūt labai elektriskajai vadītspējai, lai tie varētu pildīt savu funkciju pārvadāt elektroenerģiju.

Starptautiskā elektrotehniskā komisija 1913. gada vidū noteica, ka vara elektriskā vadītspēja tīrā stāvoklī var kalpot par atsauci citu vadošu materiālu vadītspējas mērīšanai un salīdzināšanai.

Tādējādi tika izveidots Starptautiskais atkausētā vara standarts (IACS tā saīsinājumam angļu valodā).

Pieņemtā atsauce bija viena metra garuma atkvēlināta vara stieples vadītspēja 20 ° C temperatūrā, kuras vērtība ir vienāda ar 5,80 x 10 ⁷ Sm ^-1 . Šī vērtība ir pazīstama kā 100% elektriskās vadītspējas IACS, un tā ir etalons vadošo materiālu vadītspējas mērīšanai.

Par vadošu materiālu uzskata tādu, ja tam ir vairāk nekā 40% IACS. Materiālus, kuru vadītspēja ir lielāka par 100% IACS, uzskata par augstas vadītspējas materiāliem.

Atomu struktūra ļauj caurlaist strāvu

Atomu struktūra ļauj iziet cauri elektriskajai strāvai, jo atomiem valences apvalkā ir maz elektronu, un, savukārt, šie elektroni ir atdalīti no atoma kodola.

Aprakstītā konfigurācija nozīmē, ka elektroniem, lai pārvietotos no viena atoma uz otru, nav vajadzīgs liels enerģijas daudzums, atvieglojot elektronu kustību caur vadītāju.

Šos elektronu veidus sauc par brīvajiem elektroniem. Tā izkārtojums un pārvietošanās brīvība visā atomu struktūrā ir tas, kas padara elektrības cirkulāciju caur vadītāju labvēlīgu.

Apvienotie kodoli

Vada vadītāju molekulāro struktūru veido cieši savīts kodolu tīkls, kas savas kohēzijas dēļ paliek praktiski nekustīgs.

Tas padara elektronu, kas atrodas tālu molekulā, kustību veicinošu, jo tie brīvi pārvietojas un reaģē uz elektriskā lauka tuvumu.

Šī reakcija inducē elektronu kustību noteiktā virzienā, tādējādi ļaujot cirkulēt elektriskajai strāvai caur vadošo materiālu.

Elektrostatiskais līdzsvars

Iedarbojoties ar noteiktu lādiņu, vadošie materiāli galu galā sasniedz elektrostatiskā līdzsvara stāvokli, kurā lādiņi nepārvietojas materiāla iekšienē.

Pozitīvās lādiņas aglomerējas vienā materiāla galā, un negatīvās lādiņas uzkrājas otrā galā. Lādiņu pārvietošana pret diriģenta virsmu rada vienādu un pretēju elektrisko lauku klātbūtni diriģenta iekšpusē. Tādējādi kopējais iekšējais elektriskais lauks materiālā ir nulle.

Fiziskās īpašības

Kaļams

Elektriskajiem vadītājiem jābūt kaļamiem; tas ir, tiem jāspēj deformēties, nesalaužot.

Vadītspējīgus materiālus bieži izmanto mājsaimniecībā vai rūpniecībā, kur tie jāpakļauj saliekšanai un saliekšanai; tāpēc kaļamība ir ārkārtīgi svarīga īpašība.

Izturīgs

Šiem materiāliem jābūt izturīgiem pret nodilumu, lai izturētu mehāniskās slodzes apstākļus, kādiem tie parasti tiek pakļauti, kopā ar augstu temperatūru strāvas cirkulācijas dēļ.

Izolācijas slānis

Ja dzīvojamos vai rūpnieciskos nolūkos izmanto kā daļu no savstarpēji savienotās elektroapgādes sistēmas, vadītājiem vienmēr jābūt pārklātiem ar piemērotu izolācijas slāni.

Šis ārējais slānis, pazīstams arī kā izolācijas apvalks, ir nepieciešams, lai novērstu elektrisko strāvu, kas plūst caur vadītāju, no saskares ar cilvēkiem vai objektiem, kas atrodas ap to.

Elektrisko vadītāju veidi

Ir dažādas elektrības vadītāju kategorijas, un, savukārt, katrā kategorijā ir materiāli vai vide ar augstāko elektrovadītspēju.

Pēc izcilības labākie elektrības vadītāji ir cietie metāli, starp kuriem izceļas varš, zelts, sudrabs, alumīnijs, dzelzs un daži sakausējumi.

Tomēr ir arī citi materiālu vai risinājumu veidi, kuriem ir labas elektriskās vadītspējas īpašības, piemēram, grafīta vai fizioloģiskā šķīduma.

Atkarībā no veida, kādā tiek veikta elektrovadīšana, ir iespējams atšķirt trīs veidu materiālus vai vadītspējīgus materiālus, kas ir sīkāk aprakstīti zemāk:

Metāla vadītāji

Šo grupu veido cietie metāli un to attiecīgie sakausējumi.

Metāla vadītāji par lielu vadītspēju ir parādā brīvo elektronu mākoņiem, kas veicina elektriskās strāvas cirkulāciju caur tiem. Metāli atsakās no elektroniem, kas atrodas to atomu pēdējā orbītā, neieguldot lielāku enerģijas daudzumu, kas padara elektronu lēcienu no viena atoma uz citu labvēlīgu.

No otras puses, sakausējumiem ir raksturīga augsta pretestība; tas ir, tie rada pretestību, kas ir proporcionāla vadītāja garumam un diametram.

Elektriskās instalācijās visbiežāk izmantotie sakausējumi ir misiņš, vara-cinka sakausējums; skārda plāksne, dzelzs un alvas sakausējums; vara niķeļa sakausējumi; un hroma niķeļa sakausējumi.

Elektrolītiskie vadītāji

Tie ir risinājumi, kas sastāv no brīvajiem joniem, kas palīdz jonu klases elektriskajai vadībai.

Lielākoties šāda veida vadītāji atrodas jonu šķīdumos, jo elektrolītiskajām vielām ir jāveic daļēja (vai pilnīga) disociācija, veidojot jonus, kas būs lādiņu nesēji.

Elektrolītiskie vadītāji savu darbību balsta uz ķīmiskajām reakcijām un vielas pārvietošanu, kas atvieglo elektronu pārvietošanos pa cirkulācijas ceļu, ko nodrošina brīvie joni.

Gāzveida vadītāji

Šajā kategorijā ietilpst gāzes, kuras iepriekš ir pakļautas jonizācijas procesam, kas ļauj caur tām vadīt elektrību.

Gaiss pats darbojas kā elektrības vadītājs, kad, sabojājoties dielektriski, tas kalpo kā vadošs līdzeklis zibens un elektrisko izlāžu veidošanai.

Diriģentu piemēri

Alumīnijs

To plaši izmanto gaisvadu elektropārvades sistēmās, jo, neraugoties uz 35% zemāku vadītspēju salīdzinājumā ar atkvēlinātu varu, tā svars ir trīs reizes vieglāks nekā pēdējais.

Augstsprieguma kontaktligzdas parasti pārklāj ar polivinilhlorīda (PVC) ārējo virsmu, kas novērš diriģenta pārkaršanu un izolē elektriskās strāvas pāreju no ārpuses.

Vara

Ņemot vērā līdzsvaru, ko tas rada starp tā vadītspēju un cenu, tas ir metāls, ko visbiežāk izmanto kā elektrības vadītāju rūpniecībā un dzīvojamās telpās.

Varu var izmantot zema un vidēja gabarīta vadītājos ar vienu vai vairākiem vadiem, atkarībā no vadītāja amperometriskās ietilpības.

Zelts

Tas ir materiāls, ko izmanto mikroprocesoru un integrēto shēmu elektroniskos mezglos. To izmanto arī citu transportlīdzekļu akumulatoru termināļu ražošanai.

Zelta vadītspēja ir aptuveni par 20% mazāka nekā rūdītā zelta vadītspēja. Tomēr tas ir ļoti izturīgs un pret koroziju izturīgs materiāls.

Sudrabs

Ar vadītspēju 6.30 x 10 ⁷ Sm ^-1 (9-10% lielāks nekā vadītspēju atdzesēšana vara), tas ir metāls ar vislielāko elektrisko vadītspēju zināms līdz šim.

Tas ir ļoti kaļams un kaļams materiāls, kura cietība ir salīdzināma ar zelta vai vara cietību. Tomēr tā izmaksas ir ārkārtīgi augstas, tāpēc tā izmantošana nozarē nav tik izplatīta.

Atsauces

1. Elektriskais vadītājs (sf). Ecured. Havana Kuba. Atgūts no: ecured.cu
2. Elektrības vadītāji (sf). Atgūts no: aprendeelectricidad.weebly.com
3. Longo, J. (2009) Elektrības vadītāji. Atgūts no: vivehogar.republica.com
4. Martins, T un Serrano A. (otrais). Elektrostatiskā līdzsvara vadītāji. Madrides Politehniskā universitāte. Spānija. Atgūts no: montes.upm.es
5. Perezs, Dž. Un Gardejs, A. (2016). Elektriskā vadītāja definīcija. Atgūts no: definicion.de
6. Elektrisko vadītāju īpašības (sf). Atgūts no: neetescuela.org
7. Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Elektriskā vadītspēja. Atgūts no: es.wikipedia.org
8. Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija (2018). Elektriskais vadītājs. Atgūts no: es.wikipedia.org