Električni vodniki

Kaj so električni vozniki?

The Električni vodniki ali prevodni materiali So tisti, ki imajo malo odpornosti proti obtoku električnega toka, glede na svoje posebne lastnosti. Atomska struktura električnih vodnikov olajša gibanje elektronov skozi te, s katerimi ta vrsta elementov daje prednost prenosu električne energije.

Vozniki se lahko pojavijo na različne načine, eden od teh je material v določenih fizičnih pogojih, kot so kovinske palice (kabile), ki niso bile narejene kot del električnih vezij. Kljub temu, da niso del električnega sklopa, ti materiali vedno ohranjajo svoje vozne lastnosti.

Obstajajo tudi unipolarni ali multipolarni električni vodniki, ki se formalno uporabljajo kot konektorji električnega vezja v stanovanjskih in industrijskih območjih. To vrsto prevodnika je mogoče sestaviti iz bakrenih niti ali drugega kovinskega materiala, prekritega z izolacijsko površino.

Značilnosti električnih vodnikov

Za električne vodnike je značilno, da s temi ne ponuja veliko odpornosti na prehod električnega toka. To je mogoče le zahvaljujoč električnim in fizikalnim lastnostim, ki zagotavljajo, da obtok električne energije s strani voznika ne sproži deformacije ali uničenja zadevnega materiala.

Električne značilnosti

Glavne električne značilnosti električnih vodnikov so naslednje:

Dobra prevodnost

Električni vodniki morajo imeti dobro električno prevodnost, da izpolnijo svojo funkcijo električne energije.

Mednarodna elektrotehnična komisija je sredi leta1913 ugotovila, da lahko električna prevodnost bakra v njegovi najčistejši obliki služi kot sklicevanje na merjenje in primerjavo prevodnosti drugih prevodnih materialov.

Tako je bil ustanovljen mednarodni bakreni standard (Mednarodni standard bakra, IACS).

Sprejeta referenca je bila prevodnost bakrene niti dolžine meter in gram mase pri 20 ° C, katerega vrednost je enaka 5,80 x 10⁷ S.m^-1. Ta vrednost je znana kot 100 % električna prevodnost IACS in je referenčna točka za merjenje prevodnosti prevodnih materialov.

Prevodni material se šteje za takega, če ima več kot 40 % IAC. Materiali, ki imajo prevodnost, večjo od 100 % IAC.

Vam lahko služi: trenutna hitrost: definicija, formula, izračun in vaje

Atomska struktura omogoča prehod toka

Atomska struktura omogoča prehod električnega toka, saj imajo atomi v svoji valenčni plasti malo elektronov in so ti elektroni ločeni od jedra atoma.

Opisana konfiguracija pomeni, da velika količina energije ni potrebna, zato se elektroni premaknejo iz enega atoma na drugega, kar olajša gibanje elektronov skozi voznika.

Ta vrsta elektronov se imenuje prosti elektroni. Njegova razpoloženje in svoboda gibanja v celotni atomski strukturi je tisto, kar vodi do kroženja električne energije prek voznika.

Združena jedra

Molekularna struktura dirigentov je sestavljena iz zelo združene mreže jeder, ki zaradi svoje kohezije ostane skoraj negibno.

To vodi v gibanje elektronov, ki so daleč znotraj molekule, saj se prosto mobilizirajo in reagirajo na bližino električnega polja. 

Ta reakcija sproži gibanje elektronov v določeni smeri, kar povzroči kroženje električnega toka skozi prevodni material.

Elektrostatično ravnovesje

Prevodni materiali sčasoma dosežejo določeno obremenitev, sčasoma dosežejo elektrostatično ravnotežno stanje, v katerem se gibanje obremenitev znotraj materiala ne pojavi.

Pozitivne obremenitve so aglomerate na enem koncu materiala in negativne obremenitve se nabirajo na nasprotnem koncu. Premik obremenitev na površino voznika ustvari prisotnost enakih in nasprotnih električnih polj znotraj voznika. Tako je skupno notranje električno polje znotraj materiala nič.

Fizične značilnosti

Mallable

Električni vodniki morajo biti poševni; to pomeni, da morajo biti sposobni deformirati, ne da bi se lomili.

Vozni materiali se običajno uporabljajo v domačih ali industrijskih aplikacijah, v katerih morajo biti podvrženi krivuljam in gubam; Zato je pokvarljivost izjemno pomembna značilnost.

Vam lahko služi: modulirana amplituda

Odporen

Ti materiali bi morali biti odporni na obrabo, da podpirajo mehanske stresne pogoje, na katere so običajno podvrženi, skupaj z visokimi temperaturami zaradi toka cirkulacije.

Izolacijski sloj

Kadar se uporablja v stanovanjski, industrijski uporabi ali kot del medsebojno povezanega sistema za oskrbo z električno energijo, morajo biti gonilnike vedno pokriti z ustreznim izolacijskim slojem.

Ta zunanja plast, znana tudi kot izolacijska jakna, je potrebna za preprečevanje električnega toka, ki kroži skozi voznika, da bi bil v stiku z ljudmi ali predmeti, ki so okoli.

Vrste električnih vodnikov

Obstajajo različne kategorije električnih vodnikov in v vsaki kategoriji so materiali ali mediji večje električne prevodnosti.

Par odličnost, najboljši električni vodniki so trdne kovine, med katerimi izstopajo baker, zlato, srebro, aluminij, železo in nekatere zlitine.

Vendar pa obstajajo tudi druge vrste materialov ali rešitev, ki imajo dobre lastnosti električne prevodnosti, kot so grafitne ali fiziološke rešitve.

Glede na način izvajanja električne prevodnosti je mogoče razlikovati tri vrste materialov ali prevodnih sredstev, ki so podrobno opisane spodaj:

Kovinski vodniki

To skupino sestavljajo trdne kovine in njihove zlitine.

Kovinski prevodniki dolgujejo svojo visoko prevodnost za proste oblake elektronov, ki dajejo prednost obtoku električnega toka s temi. Kovine dajejo elektrone, ki se nahajajo v zadnji orbiti svojih atomov, ne da bi vložili večje količine energije, kar vodi v skok elektronov iz enega atoma v drugega.

Po drugi strani je za zlitine značilno, da imajo visoko upornost; to pomeni, da imajo odpornost na dolžino in premer voznika.

Najbolj uporabljene zlitine v električnih instalacijah so medenina, zlitina bakra in cinka; Kositer, železo in kositrno zlitino; bakrene in nikljeve zlitine; in kromirane in nikljeve zlitine.

Elektrolitični vodniki

To so rešitve, ki jih sestavljajo prosti ioni, ki pomagajo električni prevodnosti ionskega razreda.

Te vrste prevodnikov so večinoma prisotne v ionskih raztopinah, saj morajo elektrolitične snovi opraviti delne (ali skupne) disociacije, da tvorijo ione, ki bodo nalagali nosilce.

Vam lahko služi: aerostatski balon: zgodovina, značilnosti, deli, kako deluje

Elektrolitični prevodniki svoje delovanje temeljijo na kemičnih reakcijah in premiku snovi, kar olajša gibanje elektronov po obtočni poti, ki jo omogočajo prosti ioni.

Plinasti prevodniki

V tej kategoriji so plini, ki so bili predhodno predloženi v ionizacijski postopek, ki omogoča prevodnost električne energije s temi.

Sam zrak služi kot električni prevodnik, ko, ko pride do dielektrične rupture, služi kot električni prevodnik za nastanek žarkov in električnih izpustov.

Primeri voznikov

Aluminij

Zelo se uporablja v sistemih za prenos zraka, saj je kljub 35 -odstotni nižji prevodnosti v primerjavi z bakrom njegova teža trikrat lažja od slednjega.

Visoke napetostne posnetke so običajno pokrite z zunanjo površino polivinil klorida (PVC), ki preprečuje pregrevanje voznika in izolira prehod električnega toka iz zunanjosti zunanjosti zunanjosti zunaj zunaj zunaj zunaj zunanjosti zunaj.

baker

Je najbolj uporabljena kovina kot električni prevodnik v industrijskih in stanovanjskih aplikacijah, glede na ravnovesje, ki ga predstavlja med svojo prevodnostjo in ceno.

Baker se lahko uporablja pri gonilnikih z nizkim in srednjim kalibrom, z eno ali več niti, odvisno od amperimetrične zmogljivosti voznika.

Zlato

Gre za material, ki se uporablja v elektronskih montažah mikroprocesorjev in integriranih vezij. Uporablja se tudi za izdelavo terminalov za baterije vozil, med drugimi aplikacijami.

Prevodnost zlata je približno 20 % nižja od prevodnosti žarjenega zlata. Vendar je zelo trpežen in korozijski material.

Srebro

S prevodnostjo 6,30 x 10⁷ S.m^-1 (9-10 % višji od prevodnosti žarjenega bakra) je kovina z največjo električno prevodnostjo do danes.

Je zelo poprašen in duktilen material, s trdoto, primerljivo z zlatom ali bakrom. Vendar so njeni stroški izjemno visoki, zato njegova uporaba ni tako pogosta v industriji.