Elektros laidininkai: tipai ir pagrindinės charakteristikos

Elektros laidininkai arba laidžios medžiagos yra tokios, kurios turi mažą atsparumą elektros srovės cirkuliacijai, atsižvelgiant į jų specifines savybes. Elektros laidininkų atominė struktūra palengvina elektronų judėjimą per juos, su kuriais šio tipo elementai skatina elektros perdavimą.

Laidininkai gali pasirodyti įvairios formos, viena iš jų yra medžiaga konkrečiose fizinėse sąlygose, pvz., Metalo strypai (skersiniai), kurie nebuvo parengti, kad galėtų sudaryti elektros grandines. Nepaisant to, kad jos nėra elektros įrangos dalis, šios medžiagos visada išlaiko vairavimo savybes.

Taip pat yra unipoliniai arba daugiapoliai elektros laidininkai, kurie oficialiai naudojami kaip elektros grandinių jungiamieji elementai gyvenamuosiuose ir pramoniniuose rajonuose. Šio tipo laidininkas gali būti suformuotas vario laidais arba kitokio tipo metaline medžiaga, padengtu izoliaciniu paviršiumi.

Be to, priklausomai nuo grandinės konfigūracijos, laidininkai gali būti diferencijuojami gyvenamosioms reikmėms (plonas) arba kabeliams požeminiams lizdams elektros paskirstymo sistemose (šiurkštus).

Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skirsime laidžių medžiagų savybėms jų grynoje būsenoje; Be to, žinosime, kokios yra dažniausiai naudojamos laidžios medžiagos ir kodėl.

Savybės

Elektros laidininkai pasižymi tuo, kad jie nesuteikia didelio atsparumo elektros srovės perėjimui per juos, o tai įmanoma tik dėl jų elektrinių ir fizinių savybių, kurios garantuoja, kad elektros laidas laidininkas nesukelia deformacijos ar sunaikinimo medžiagos.

Elektros charakteristikos

Pagrindinės elektros laidininkų elektrinės charakteristikos yra šios:

Geras laidumas

Elektros laidininkai turi turėti gerą elektros laidumą, kad galėtų atlikti savo elektros energijos perdavimo funkciją.

1913 m. Viduryje Tarptautinė elektrotechnikos komisija nustatė, kad gryno vario elektrinis laidumas gali būti atskaitos taškas matuojant ir lyginant kitų laidžių medžiagų laidumą.

Taigi buvo sukurtas Tarptautinis nudeginto vario standartas ( IACS už akronimą anglų kalba).

Priimta nuoroda buvo vieno metro ilgio karšto vario laido laidumas ir 1 g masės 20 ° C temperatūroje, kurio vertė lygi 5, 80 x 107 Sm-1. Ši vertė yra žinoma kaip 100% IACS elektros laidumas, ir yra atskaitos taškas laidžių medžiagų laidumui matuoti.

Vadovaujanti medžiaga laikoma tokia, jei ji turi daugiau kaip 40% IAKS. Medžiagos, kurių laidumas yra didesnis nei 100% IACS, laikomos aukštos laidumo medžiagomis.

Atominė struktūra leidžia praeiti srovę

Atominė struktūra leidžia praeiti elektrinę srovę, nes atomai turi mažai elektronų savo valentiniame korpuse ir, savo ruožtu, šie elektronai yra atskirti nuo atomo branduolio.

Aprašyta konfigūracija reiškia, kad elektronams nereikia daug energijos perkelti iš vieno atomo į kitą, palengvinant elektronų judėjimą per laidininką.

Šis elektronų tipas vadinamas laisvaisiais elektronais. Jo dispozicija ir judėjimo laisvė palei atominę struktūrą palengvina elektros apyvartą per laidininką.

Jungtinės branduolys

Laidininkų molekulinę struktūrą sudaro labai įtemptų branduolių tinklas, kuris dėl sanglaudos išlieka praktiškai nejudantis.

Tai daro elektronų, kurie yra toli nuo molekulės, judėjimą, nes jie laisvai juda ir reaguoja į elektrinio lauko artumą.

Ši reakcija sukelia elektronų judėjimą tam tikra kryptimi, kuri sukelia elektros srovę, einančią per laidžią medžiagą.

Elektrostatinė pusiausvyra

Atliekant tam tikrą apkrovą, laidžios medžiagos galiausiai pasiekia elektrostatinės pusiausvyros būseną, kurioje nėra medžiagų judėjimo.

Teigiami krūviai viename medžiagos gale aglomeruojasi, o priešingame gale kaupiasi neigiami krūviai. Įkrovos poslinkis į laidininko paviršių generuoja vienodus ir priešingus elektrinius laukus laidininko viduje. Taigi bendras vidinis elektrinis laukas medžiagos viduje yra nulis.

Fizinės savybės

Kaliojo

Elektros laidininkai turi būti kaliojo; tai yra, jie turi sugebėti deformuotis be pertraukos.

Elektros laidžios medžiagos paprastai naudojamos buitiniuose ar pramoniniuose įrenginiuose, kuriuose jie turi būti sulenkti ir lenkti; todėl švelnumas yra labai svarbus bruožas.

Atsparus

Šios medžiagos turi būti atsparios nusidėvėjimui, atlaikyti mechaninės įtampos sąlygas, kurioms jie paprastai daromi, kartu su padidinta temperatūra dėl srovės cirkuliacijos.

Izoliacinis sluoksnis

Naudojant gyvenamąją, pramoninę ar kaip sujungtą elektros energijos tiekimo sistemą, laidininkai visada turi būti padengti tinkamu izoliaciniu sluoksniu.

Šis išorinis sluoksnis, taip pat žinomas kaip izoliacinė danga, yra būtinas norint išvengti elektros laido cirkuliuojančios elektros srovės kontakto su aplink jį esančiais žmonėmis ar objektais.

Elektros laidininkų tipai

Yra skirtingų kategorijų elektros laidininkai, ir kiekvienoje kategorijoje yra medžiagos arba terpė, turinti didžiausią elektros laidumą.

Dėl geriausios kokybės geriausi elektros laidininkai yra kietieji metalai, tarp kurių yra varis, auksas, sidabras, aliuminis, geležis ir kai kurie lydiniai.

Tačiau yra ir kitų rūšių medžiagų ar tirpalų, turinčių geras elektros laidumo savybes, pvz., Grafito ar druskos tirpalus.

Priklausomai nuo to, kaip atliekamas elektros laidumas, galima išskirti trijų rūšių medžiagas arba laidžios priemones, kurios aprašytos toliau:

Metaliniai laidininkai

Šią grupę sudaro kietieji metalai ir jų atitinkami lydiniai.

Metaliniai laidininkai turi didelį laidumą laisvųjų elektronų debesims, kurie skatina elektros srovę per juos. Metalai suteikia elektronus, esančius paskutinėje jų atomų orbitoje, be investuodami didesnio energijos kiekio, o tai leidžia elektronų šuolį iš vieno atomo į kitą.

Kita vertus, lydiniai pasižymi dideliu atsparumu; tai yra, jų atsparumas proporcingas laidininko ilgiui ir skersmeniui.

Dažniausiai naudojami elektros instaliacijos lydiniai yra žalvaris, vario ir cinko lydinys; Alavas, geležies ir alavo lydinys; vario ir nikelio lydiniai; ir chromo ir nikelio lydiniai.

Elektrolitiniai laidininkai

Tai yra tirpalai, sudaryti iš laisvų jonų, kurie padeda jonų klasės elektros laidumui.

Dauguma šių tipų laidininkai yra joniniuose tirpaluose, nes elektrolitinės medžiagos turi būti dalinai (arba iš viso) susiskaldžiusios, kad susidarytų jonai, kurie bus nešikliai.

Elektrolitiniai laidininkai savo veikimą grindžia cheminėmis reakcijomis ir medžiagos perkėlimu, o tai palengvina elektronų judėjimą per laisvąsias jonus leidžiamą cirkuliacijos kelią.

Dujų laidininkai

Šioje kategorijoje yra dujos, kurios anksčiau buvo paveiktos jonizacijos procesu, leidžiančiu elektros energiją per juos.

Pats oras veikia kaip elektros laidininkas, kai atsiranda dielektrinis plyšimas, jis tarnauja kaip elektrai laidi terpė žaibų ir elektros iškrovų susidarymui.

Vairuotojų pavyzdžiai

Aliuminis

Jis yra labai naudojamas viršutinėse elektros perdavimo sistemose, nes, nepaisant 35% mažesnio laidumo, lyginant su karštu variu, jo svoris yra tris kartus lengvesnis už pastarąjį.

Aukštos įtampos angos paprastai yra padengtos išoriniu polivinilchlorido (PVC) paviršiu, kuris apsaugo vairuotoją nuo perkaitimo ir izoliuoja elektros srovės išėjimą iš išorės.

Varis

Tai yra dažniausiai naudojamas metalas kaip elektros laidininkas pramoniniuose ir gyvenamuosiuose įrenginiuose, atsižvelgiant į jo laidumo ir kainos pusiausvyrą.

Varis gali būti naudojamas mažo ir vidutinio kalibro, vieno ar daugiau laidų laidininkai, priklausomai nuo laidininko amperometrinės talpos.

Auksas

Tai medžiaga, naudojama elektroniniuose mikroprocesorių ir integrinių grandynų mazguose. Jis taip pat naudojamas transporto priemonių akumuliatorių gnybtų gamybai, be kita ko.

Aukso laidumas yra maždaug 20% ​​mažesnis nei iškaitinto aukso laidumas. Tačiau tai yra labai patvari medžiaga ir atspari korozijai.

Sidabras

Jos laidumas yra 6, 30 x 107 Sm-1 (9–10% didesnis nei iškaitinto vario laidumas), tai yra metalas, turintis didžiausią elektros laidumą.

Tai labai kaliojo ir kaliojo medžiaga, kurios kietumas yra panašus į aukso ar vario kietumą. Tačiau jos kaina yra labai didelė, todėl jo naudojimas pramonėje nėra toks dažnas.